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近兩年來，金屬手機(jī)成為行業(yè)的熱點(diǎn)，在消費(fèi)電子產(chǎn)品中應(yīng)用越來越廣，本文詳細(xì)介紹幾種金屬加工工藝及相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用。7 k$ ]! M% g3 g+ N
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例如：# ]& q9 C+ z* w- I4 a0 [
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1、CNC+陽極：iPhone 5/6, HTC M7
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+ [5 ?) Q9 u% X0 j7 {( P2、鍛造+CNC：華為P8，HTC M8& L7 T3 b5 t9 q5 P7 I ~% K
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3、一次壓鑄：三星A7/ f {/ H# @; F" A- h
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; H4 Y( K+ J/ d# T, H$ }4、沖壓、液壓成型：HTC ONE MAX
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5 [7 B( b: i( `. l0 q5 ?# S: m9 G, s5、沖壓+CNC：華為MATE 7
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下圖描述了幾種手機(jī)外殼金屬加工工藝在加工成本、CNC用量、加工周期、成品率、可設(shè)計(jì)性、外觀質(zhì)感的比較。7 n9 K& `: h$ }3 k1 x
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從整體上分析，一個(gè)工藝?yán)走_(dá)圖的面積越大，一般說明其綜合性能越佳；從單個(gè)維度分析，每個(gè)維度劃分了10個(gè)等級，分?jǐn)?shù)越高說明某個(gè)工藝在該維度越佳。
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+ S! A. A0 g& A$ N2 k( t鑄造 | Casting
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8 C( }6 {/ B. }) I4 w鑄造是人類較早掌握的一種金屬熱加工工藝，是現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一。鑄造毛坯因近乎成型，而達(dá)到免機(jī)械加工或少量加工的目的，降低了成本并一定程度上減少了時(shí)間。8 L1 G) a" G& E1 Y; u. S# N
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金屬鑄造是將把熔化的金屬液注入用耐高溫材料制作的中空鑄型內(nèi)，冷凝后得到預(yù)期形狀的制品；所得到的制品就是鑄件。
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- }- w5 ?0 _* Z. _圖：液體金屬--充型--凝固收縮--鑄件) _* v( q. r: D& z4 @! m# q& M
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鑄造的分類
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$ B4 r0 l4 c/ ?) G" |( | \ `一、重力鑄造 | Gravity Casting4 f; j: x; t, }( z4 `. Z
3 R- b" Y7 b, t) p% L是指金屬液在地球重力作用下注入鑄型的工藝，也稱澆鑄。其金屬液一般采用手工倒入澆口，依靠金屬液自重充滿型腔、排氣、 冷卻、開模得到產(chǎn)品。
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9 X' |# t* `0 P5 q重力澆鑄具有工藝簡單，模具成本低，內(nèi)部氣孔少，可進(jìn)行熱處理等優(yōu)勢，但同時(shí)具有致密性差，強(qiáng)度稍差，不宜生產(chǎn)薄壁零件，表面光潔度低，生產(chǎn)效率低，成本高等缺陷。
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' g8 P$ G% ?" R# m b! x" {, P& Y二、壓力鑄造(壓鑄) | Die Casting
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在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型(壓鑄模具)型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。
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高壓鑄造能夠快速充型，生產(chǎn)效率極高，產(chǎn)品致密性好，硬度高，表面光潔度好，能夠生產(chǎn)壁厚比較薄的零件；同時(shí)由于采用高壓空氣進(jìn)行充型，內(nèi)部卷入氣體較多，容易在產(chǎn)品內(nèi)部形成氣孔，故此不可以進(jìn)行熱處理（熱處理時(shí)內(nèi)部氣體會膨脹，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)鼓包或裂開等缺陷）及加工量過大的后期機(jī)加工（避免穿透表面致密層，露出皮下氣孔，造成工件報(bào)廢）。8 ~0 N$ F# R2 ^4 {
0 R( R# z2 Y+ r. _* @& w1 j! u不過，普通鋁壓鑄工藝存在很難進(jìn)行光滑的鋁氧化膜處理的課題。原因是，為了提高流動性使其流遍模具的所有區(qū)域，在原料中添加了硅。因此，如果要為鋁壓鑄件著色，涂裝之后可能會因?yàn)轱@得像塑料而失去高檔感。0 o {/ N( l; R- ^' E; i: k& I/ s
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壓鑄工藝應(yīng)用于手機(jī)，可因?yàn)楸砻鏌o法陽極氧化，大部分企業(yè)采用噴涂處理，如魅族最新發(fā)布的魅藍(lán)Metal，如下圖。
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# X; N! P Q8 _( f! B# B近日，日本歐達(dá)可公司(OTAX)宣布開發(fā)出低成本壓鑄工藝實(shí)現(xiàn)光滑鋁氧化膜處理，提升產(chǎn)品高檔感，已被應(yīng)用于手機(jī)外殼和耳機(jī)部件，如下圖為丹麥Bang&Olufsen公司采用鋁壓鑄工藝生產(chǎn)的耳機(jī)部件。/ Q, w5 L- @/ U" C# \" V* Z
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' r- k, X$ V, K; p鍛造 | Forging" `* }+ s- h9 U8 t U0 b4 `
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鍛造是金屬壓力加工方法之一。指利用壓力改變金屬原料形狀，以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的一種加工工藝。: H) a7 Y \! V' R+ h
- L8 W0 j- Q* D6 d1 }4 S3 v: I鍛造的分類
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; x n& M$ U U; ?2 D& A, A8 w: A) T5 y1、錘鍛或打鐵 | Hammer or Smith Forging, f: d0 z p# S: ?
: S/ g6 e; I) C o- F. f2 E錘鍛或打鐵所用的方式相同，系將工作物加熱到鍛造溫度，在平錘及鉆板之間加以鍛造； 小件可用手工稱為打鐵；大件則須使用蒸氣錘(Steam Hammer)，如下圖。其中，工作物放在鉆板與平面錘之間，至于蒸汽錘的構(gòu)造，則依鍛造容量而定，輕型者為單機(jī)架式， 重型者為雙機(jī)架式。
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! f- a( y; ~* B) M6 C( e2、落錘鍛造 | Drop Hammer Forging
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落錘鍛造與平面鍛造的不同，在于落錘鍛造的錘有模穴，工作件在模穴中承受兩方面的壓力或沖擊力作用，進(jìn)而依模穴的形狀作塑性變形。 如下圖所示，為了使金屬的流動能確實(shí)而充份，往往將鍛造分為若干級次，每級的變化為漸進(jìn)式，以利控制流動方向，至于級數(shù)的多寡， 端視鍛件的形狀與大小，金屬的可鍛性及工件尺寸精度要求。5 e/ R- T. z! N& N% m G- w9 p
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# u4 \0 c* C; B9 l7 M3、壓力鍛造（鍛壓） | Press Forging
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壓力鍛造是以慢速的壓力，使金屬在模內(nèi)擠壓造形的鍛造法，由于金屬受力的時(shí)間頗長，擠壓作用不僅行之于鍛件表面，也及于工件的中心部份，因此，能達(dá)到內(nèi)外均一的效果，其制品的質(zhì)量亦較錘鍛者為佳。
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7 O! I# P ]5 F) @2 X; n鍛壓用于手機(jī)外殼制程可有效減少CNC的時(shí)間，從而相對成本較低；并且可選用鋁含量超過95%的鋁合金，可進(jìn)行陽極氧化。制程：先通過鍛壓得到較厚的手機(jī)結(jié)構(gòu)件粗型；再CNC銑掉不需要的部分；NMT得到金屬+塑料一體結(jié)構(gòu)件；陽極氧化表面處理；最后膠合天線蓋。
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如OPPO R7/R7 PLUS，如下圖! i; T5 J% U5 v& F: o: H5 t8 R
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( w) m8 X& }$ Z- u4 l( A$ i4 e4、鍛粗或端壓鍛造 | Upset Forging. e( ~4 O! M) b, g/ ]% K
, \0 _- R' k H0 z鍛粗或端壓鍛造通常是針對一均勻長桿的一端欲進(jìn)行鍛粗或造形而來，如下圖所示。將長桿在模子內(nèi)夾緊，其一端加熱至高溫，并順其軸向，再該端加壓，使其鍛粗或造形。
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. u( L& S- k1 ~, E5、滾軋鍛造 | Roll Forging
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滾軋鍛造的原理如下圖。
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以兩個(gè)非百分之百為圓形的輥?zhàn)樱ㄓ?25~75%的直徑縮減率，其余部份可依需要切成槽形），將桿料送入其間并夾持之，而后繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使桿料受軋壓，使直徑縮減并向前推送；當(dāng)輥?zhàn)釉俎D(zhuǎn)到開口位置時(shí)，可將桿料抽回到原來的位置，以備次一循環(huán)軋滾，或送到另一溝槽作另一種施工。
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沖壓 | Punching4 g, O* s& z5 p" N' B
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金屬沖壓成型是一種金屬冷處理加工方法，又被稱之為冷沖壓或板料沖壓，借助沖壓設(shè)備的動力，使金屬板材在模具內(nèi)直接受力成型，沖壓的零件廣泛應(yīng)用于汽車零件制造和家用電器的制造。9 I6 I/ ?6 C* W& Z8 D7 U
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適用材料：適合大多數(shù)金屬板材，尤其適合：碳鋼板，不銹鋼板，鋁板，鎂板，銅板和鋅板) B/ c/ g- S d
- m2 r4 Q; e: }! v# p! V工藝過程+ g7 G2 C' J) j2 p- ?% [7 T4 q
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1、將金屬板材固定在模具臺面上
/ s" W0 y. T; t( [ Y6 H2、上方?jīng)_頭垂直下落，使金屬板材在模具內(nèi)部受力成型$ l1 S/ D" x: ^: E4 N* x1 V
3、沖頭上升，零件被取出等待下一步修邊打磨工序，整個(gè)過程在1s-1min左右
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最近新上市的紅米Note3使用的就是沖壓工藝制作的金屬后蓋。
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沖壓的一個(gè)直接好處就是節(jié)省成本，不用經(jīng)納米注塑，打磨后直接陽極氧化，量產(chǎn)爬坡很快；但該技術(shù)的缺點(diǎn)是機(jī)身上下兩端必須是塑料拼接。無法做復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只能用來做后蓋。
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6 t4 i$ L0 Q* f6 s! jCNC | 數(shù)控機(jī)床* H) z! l' n# P8 J. ?# N) k
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CNC俗稱“數(shù)控機(jī)床”，即由程序控制的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，通過計(jì)算機(jī)譯碼，使機(jī)床執(zhí)行規(guī)定好了的動作，將一塊原始的金屬板材通過長時(shí)間精密加工，最終打造成想要的形狀。
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. S/ ^4 c7 _* O) mCNC金屬一體成型，也就是Unibody一體成型機(jī)身工藝。先是運(yùn)用在蘋果iPod，iPad，MacBook中，最終在iPhone5這一代產(chǎn)品上得以實(shí)現(xiàn)，開始引領(lǐng)全金屬手機(jī)的狂潮。( I h; p! E/ k) F0 m1 z
7 g9 Y" D3 y ^5 Y0 T+ J/ ~& ^' T. P9 I1 Y! o; B
' R* ^ v/ ?& P" s) qiPhone 5、6采用鋁合金一體成型，即機(jī)身和邊框都是由一整塊鋁合金CNC加工而成，但考慮到手機(jī)的射頻信號問題，機(jī)身會被分割成幾段，一般在上下兩端選擇注塑等隔斷。
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2 s6 n! h5 M* \7 q4 e: \為了獲得更高品質(zhì)的外觀，還將進(jìn)行陽級氧化、噴砂、拋光等表面處理，成就獨(dú)特的色彩和光滑的觸感。
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發(fā)表于 2016-12-19 21:41:58
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