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近兩年來(lái),，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(lái)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,。
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& E. G1 K6 M6 |* q* E: t例如：
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. j6 E. U4 Q4 M; P# u1、CNC+陽(yáng)極：iPhone 5/6, HTC M7
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2,、鍛造+CNC：華為P8,，HTC M8
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- }- ^8 w0 R' Q% ~3、一次壓鑄：三星A7+ ]& d- o$ N4 @9 g' A. ]% J
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$ s6 J8 Z; Q# C7 B4 f" `$ t8 {4,、沖壓,、液壓成型：HTC ONE MAX8 Q: m4 U8 |# | ^6 g; b
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5、沖壓+CNC：華為MATE 7; ^2 ?/ y# _5 u- @7 Z3 s* u0 ^1 q+ P
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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,。
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7 O% i0 R1 q# V. S# |從整體上分析,，一個(gè)工藝?yán)走_(dá)圖的面積越大，一般說(shuō)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(jí)，分?jǐn)?shù)越高說(shuō)明某個(gè)工藝在該維度越佳,。) V, ]0 d# i7 t# i) j) D' P8 \
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鑄造 | Casting3 T6 v/ g/ W& D9 `7 _
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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。) G, R( Y0 P- @
5 u/ u' }, z" w( n" c- Y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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圖：液體金屬--充型--凝固收縮--鑄件7 x/ B% I; I5 q) I H- J
/ H- t4 w G+ H" H7 j3 I T; }鑄造的分類
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一,、重力鑄造 | Gravity Casting
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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,。8 E: n! `* }+ J
3 j" G" q- b+ \+ Y9 r重力澆鑄具有工藝簡(jiǎn)單,，模具成本低，內(nèi)部氣孔少,，可進(jìn)行熱處理等優(yōu)勢(shì),，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,。1 @0 h- o/ u Z! J T
) F6 @# L# k7 j$ H ^% S二、壓力鑄造(壓鑄) | Die Casting
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2 I, ~: S% u1 q( f# R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(huì)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）,。
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( Y6 h$ [0 L4 O% Z& @4 @* E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(dòng)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(huì)因?yàn)轱@得像塑料而失去高檔感,。
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壓鑄工藝應(yīng)用于手機(jī)，可因?yàn)楸砻鏌o(wú)法陽(yáng)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,。% `! T$ n, `6 o4 ~7 ?1 I
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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。. }$ x% w6 F7 P% u2 [2 z; D+ {
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* Y. @8 t' u/ h5 |4 R鍛造 | Forging3 M" C% X& G4 m& a; Y
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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,。
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鍛造的分類+ e. e( m- j0 ^& }1 ^' o
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1,、錘鍛或打鐵 | Hammer or Smith Forging# K- T0 Q7 p! f! n1 I% ?
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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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2,、落錘鍛造 | Drop Hammer Forging: f. d6 u4 n8 W& A5 D: ^
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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(dòng)能確實(shí)而充份,，往往將鍛造分為若干級(jí)次,，每級(jí)的變化為漸進(jìn)式，以利控制流動(dòng)方向,，至于級(jí)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。+ ]: E) P/ K4 {
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# L& [( N& N& }3 k: k3,、壓力鍛造（鍛壓） | Press Forging
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Z Z9 y0 @5 p5 D, |$ f, G# W8 ~9 ~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(zhǎng),，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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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(duì)成本較低,；并且可選用鋁含量超過95%的鋁合金，可進(jìn)行陽(yáng)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(yáng)極氧化表面處理,；最后膠合天線蓋。
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; V. [+ [4 |: M& c- t如OPPO R7/R7 PLUS,，如下圖
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, N* l6 F5 m4 f# F2 a9 D4,、鍛粗或端壓鍛造 | Upset Forging0 y/ D8 |$ }1 p! @( L! U- x
- L3 }* x* x i& U( T3 `+ z, }鍛粗或端壓鍛造通常是針對(duì)一均勻長(zhǎng)桿的一端欲進(jìn)行鍛粗或造形而來(lái)，如下圖所示,。將長(zhǎng)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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1 `8 g/ |% d% s; Y- T0 G& W" _ \' f5,、滾軋鍛造 | Roll Forging
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滾軋鍛造的原理如下圖,。
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4 q0 O& n3 B2 F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(dòng)，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(lái)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 | Punching' U+ h2 Y! r( f" C1 }4 n6 J B( P8 Q1 w
( B9 R! \+ V8 H' J) R5 ]金屬?zèng)_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(dòng)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,。
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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
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工藝過程. L$ W. o) I2 ~# [% F
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: Z9 L z# O* Y7 Y# ]1,、將金屬板材固定在模具臺(tái)面上6 l6 N* r) J% q4 U
2,、上方?jīng)_頭垂直下落，使金屬板材在模具內(nèi)部受力成型
$ V+ F4 I9 p. J3 o3,、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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6 c# P" R( h; [, |. H5 N4 n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(yáng)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(wú)法做復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu),，只能用來(lái)做后蓋,。9 a6 u3 Z) Z% s7 }" F0 ~
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CNC | 數(shù)控機(jī)床
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CNC俗稱“數(shù)控機(jī)床”，即由程序控制的自動(dòng)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(hào)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(dòng)作,，將一塊原始的金屬板材通過長(zhǎng)時(shí)間精密加工,，最終打造成想要的形狀。
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CNC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,。2 e$ I Z4 r" [1 h
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8 J5 ~: ~; S- c L' b- c1 h& Y( J8 NiPhone 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(hào)問題,，機(jī)身會(huì)被分割成幾段，一般在上下兩端選擇注塑等隔斷,。
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8 y l: m. |- o# I" g4 e為了獲得更高品質(zhì)的外觀,，還將進(jìn)行陽(yáng)級(jí)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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