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工
艺
CNC加工
vs
双面全玻璃
iPhone8在机身中框上使用新的不锈钢锻造工艺,取代传统的CNC加工。iPhone 8的机身设计有点类似三明治,前后是增强型玻璃外壳,中间则是金属中框,其中金属边缘使用锻造工艺的不锈钢加工而成,可增强机身强度。
疑问
双面全玻璃的设计,从坚固性和导热性能来说,都比金属要差一些,为何苹果公司要放弃CNC工艺呢?
下面我们了解一下基本的手机CNC加工工艺就大致能够知道原因所在了:
3C产品全金属CNC加工工艺
提起全金属设计,不得不提CNC工艺。目前,3C产品的全金属外壳基本都是数控机床(Computer numerical control machine tools,CNC)加工的。CNC因其效率高、精度高、加工质量稳定的优点成为3C外壳厂商的必备设备。
各厂商均推出全金属外壳产品
全金属一体式CNC加工工艺最早由苹果公司开创——铝板由柱状实心铝材压铸而成,经精密加工先切削成为一体式机身的雏形,随着机身渐渐成形,机身上的键盘形状和各种细微构造均被铣削出来。此过程共包含九道数控铣削工艺,九道工艺之后便获得精密的一体成型外壳。
MacBook金属加工一体成型工艺
手机CNC加工工艺流程艺
外壳厂商从编程到获得成品需要经过粗加工,半粗加工,半精加工,精加工等多道工序,很多时候全过程需要10个以上工站才能获得成品,想要提高良品率,每个过程都需要严格管控。
魅族手机 -- 从右向左经12道工序获得成品
一:CNC加工前序工作--建模与编号
CNC加工开始前,首先需要建模与编程。3D建模的难度由产品结构决定,结构复杂的产品建模较难,需要编程的工序也更多、更复杂。编程囊括了加工的工序设定、刀具选择,转速设定,刀具每次进给的距离等等。此外,不同产品的装夹方式不同,在加工前要设计好夹具,部分结构复杂产品需要做专门的夹具。
编程包含了整个产品的加工工艺,后续虽然都是CNC自动化完成,但前期编程一定要实践经验丰富的人员来操作,避免多次试错提高成本。
二:金属板定位粗加工
通过压铸获得铝合金金属板。
使用高速钻攻中心将铝板材精准地铣成一定尺寸的规整三维体积,准备进行下一道工序加工。
铝合金
定位粗加工①
定位粗加工②
三:粗铣
定位后粗铣出内腔结构、与夹具结合的定位柱、铣去外部大部分冗余材料。
定位粗加工
结构外形加工①
四:铣天线槽
全金属外壳的信号问题很棘手,需铣出天线槽为信号留出传输路径,保持必要的连接点来保证机身强度与整体感。
天线槽粗铣
五:CNC精加工
精铣内腔、外部结构、外表面、侧边等。
三面晶棱金属中框
开孔
六:抛光
使用高速精密CNC机床进行抛光,消除刀纹,为后续喷砂做准备。
七:喷砂/拉丝处理
将金属表面处理成磨砂或者拉丝效果。
八:阳极处理
一次阳极:为手机上色,阳极氧化把铝变为金色。同时提高表面材质的稳定性。
二次阳极:机身表面形成坚固而致密的氧化膜,耐磨性进一步增强。
阳极氧化
二次阳极
下面是全金属手机CNC加工流程视频:
手机CNC加工(建议wifi观看)
塑料外壳成型使用注塑工艺。
良率要比CNC加工工艺高出不少。
CNC加工品控难艺
良品率低品控难
手机金属CNC行业看似门槛比较低,采购了相关设备就能够动工生产,然而要做好却不容易,同样是做金属CNC加工的厂商,技术水平不一样,行业积累不相同,都会影响其生产良率水平。换句话说,要把CNC加工良率提升较高水平,对目前大多数厂商而言,仍然是个大难题。
一位业内知名CNC厂人士说:“因为全金属CNC加工非常复杂,而且每一道工序都非常重要,尤其是CNC加工和二次加工,稍有不慎都可能导致整个产品报废掉。”
塑料外壳只需要开了模具便可实现批量生产,良率基本可达90%以上;金属中框结构的外壳已经可以做到85-90%的良率,但是大面积、全金属机身的CNC产品良率目前能够做到75%就已经非常高了。
如果说75%的良品率依然可以接受的话,那么二次加工会使得这个数据继续下滑,而手机金属工艺是不可能直接实用金属外壳的,是一定要进行二次加工。“二次加工”过程包括了抛光、拉丝/喷砂、阳极等表面处理工序,全金属CNC产品到了二次加工时成本已很高,若在这些工序中出现问题,如拉丝时刮伤了一点点,都需要花费巨大的人力、物力去弥补,而且很多情况下是无法修复,对良率造成了很大影响。
此外,“二次加工”之所以会造成很大的良率折损,除了其本身加工过程中产生的问题之外,也受到前段CNC加工效果的影响。由于全金属CNC产品是由一整块金属通过CNC加工或锻、冲、压而成,加工面积大,极容易在CNC加工过程中造成刮伤,同时还难以避免出现震纹,这就为后面的二次加工困难埋下了伏笔。
单论“震纹”问题就不知道难倒了多少CNC加工厂。据了解,今年某金属CNC加工厂在生产金属机身时就因为该问题而迟迟无法提高良率,最终只能通过降低CNC加工速度、重新调整CNC制程等方式来减少震纹,从而提高“二次加工”的通过率。也正是因为如此,牺牲了交货效率。
面对这种尴尬而无奈的现状,业内人士曾感叹:“对于金属CNC产业而言,良率才是核心竞争力,而要提高良率,二次加工这个拦路虎是绕不过去的。”
从上面这位人数的多方位叙述,我们不难看出,一款金属手机从出产到上市要经过的“磨练”是一层接一层的,而你所用到的金属手机正是踩踏着众多产品中的佼佼者。而厂商们正是非常了解这个过程才会花相对更多的言语或费用在一款手机上。
因此苹果发布的新品并未采用全金属设计,除了目前双面玻璃设计的流行,另一个重要的原因便是成本考核的方面。
那个为了工艺与灵感,不惜成本的苹果公司,在资本的竞争中,也渐渐回归于平凡。
最后,还是祝福苹果,在下一个十年,找回初衷。
一起重温苹果令人惊叹的工艺
来源:加工中心维修。
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