這兩年手機(jī)外觀趨勢(shì)、都向金屬化在轉(zhuǎn)變，各大廠商紛紛推出全金屬中框的機(jī)器。CNC因其效率高、精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)成為手機(jī)外殼廠商的必備設(shè)備。很多結(jié)構(gòu)工程師可能都不了解具體的加工過程及細(xì)節(jié)，只是知道產(chǎn)品是由CNC出來的。然而沒有好的過程肯定沒有好的結(jié)果，對(duì)加工過程了解有助于項(xiàng)目的順利進(jìn)行；本文就介紹下全金屬中框的加工過程。

概 述：

目前3C產(chǎn)品的全金屬外殼制作工藝大致可以分為3種、一種是全CNC加工，一種是壓鑄，還有就是將CNC與壓鑄結(jié)合使用。

CNC加工工藝：

全CNC加工顧名思義（Computernumerical control machine tools，CNC）就是從一塊鋁合金板材（或者其他金屬材料板材）開始，利用精密CNC加工機(jī)床直接加工成需要的手機(jī)后蓋形狀，包括內(nèi)框中的各種臺(tái)階、凹槽、螺絲孔等結(jié)構(gòu)；

壓鑄成型工藝：

全壓鑄的工藝和塑料制品的生產(chǎn)流程十分相似，都是利用精密模具進(jìn)行加工，只是材質(zhì)由塑料改成了融化的金屬；

CNC與壓鑄結(jié)合工藝：

CNC與壓鑄結(jié)合就是先壓鑄再利用CNC精加工。

工藝優(yōu)缺點(diǎn)：

CNC工藝的成本比較高，材料浪費(fèi)也比較多，當(dāng)然這種工藝下的中框或外殼質(zhì)量也好一些。而壓鑄的原則就是不浪費(fèi)，節(jié)省時(shí)間和成本，但是不利于后期的陽極氧化工藝，還可能留下沙孔流痕等等影響質(zhì)量和外觀的小問題，當(dāng)然，廠商們都有一個(gè)良品率的概念，靠譜的廠商是不會(huì)讓這些次品流入到后面的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中去的。明白了兩種工藝的異同之后，就開始談?wù)劕F(xiàn)如今在千元機(jī)上也嶄露頭角的手機(jī)金屬外殼加工工藝了。

CNC加工開始前，首先需要建模與編程。3D建模的難度由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)決定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品建模較難，需要編程的工序也更多、更復(fù)雜。編程囊括了加工的工序設(shè)定、刀具選擇，轉(zhuǎn)速設(shè)定，刀具每次進(jìn)給的距離等等。此外，不同產(chǎn)品的裝夾方式不同，在加工前要設(shè)計(jì)好夾具，部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜產(chǎn)品需要做專門的夾具。同時(shí)要評(píng)估好胚料的大小，以及CNC的次數(shù)，前期評(píng)估的好壞直接影響到后面的加工時(shí)間和加工成本。

在將柱形鋁材按照前面評(píng)估的胚料大小進(jìn)行切割并擠壓，這個(gè)過程被稱之為鋁擠，會(huì)讓鋁材擠壓之后成為規(guī)則的鋁板方便加工，同時(shí)更加致密，堅(jiān)硬。因?yàn)樵嫉匿X材硬度和強(qiáng)度都不夠。手機(jī)機(jī)身采用的一般都是鋁合金，根據(jù)不同配方，材質(zhì)也有著不同的特性。比如iPhone 6使用的6000系鋁合金材質(zhì)強(qiáng)度不夠，出現(xiàn)大量彎曲的情況。而iPhone 6s用的7000系強(qiáng)度就高很多，但是變脆了、它更難被壓變形一旦超過受力負(fù)荷就不是變彎，而是斷裂了。根據(jù)廠商的不同需求，鋁合金的配方也有所不同。

CNC加工工藝：

1、鋁擠、DDG、粗銑內(nèi)腔

接著將鋁合金板銑成手機(jī)機(jī)身需要的尺寸，方便CNC精密加工，接著是粗銑內(nèi)腔，將內(nèi)腔以及夾具定位的柱加工好，起到精密加工的固定作用。

2、銑天線槽、T處理、納米注塑

金屬機(jī)身最大的缺點(diǎn)就是信號(hào)問題，所以必須先把金屬機(jī)身進(jìn)行開槽，讓信號(hào)可以出入的途徑。接著是對(duì)天線槽機(jī)型T處理，將金屬機(jī)身置于特殊的T液的化學(xué)藥劑中，從而使鋁合金表面形成納米級(jí)的空洞，方便納米注塑。接著就是實(shí)現(xiàn)納米注塑，在高溫高壓下，將特殊的塑料材質(zhì)擠壓到經(jīng)過T處理的凹槽內(nèi)。（有些手機(jī)機(jī)身注塑是后面環(huán)節(jié)加入）

注塑材料一般是PPS和PBT

3、精銑弧面、精銑側(cè)邊

納米注塑結(jié)束后，就需要對(duì)金屬材質(zhì)表面進(jìn)行加工，也就是手機(jī)機(jī)身的3D塑型。這個(gè)流程過后手機(jī)機(jī)身的基本形狀也就加工出來了。

4、拋光、噴砂

使用頂級(jí)高速精密CNC機(jī)床，會(huì)使金屬機(jī)身達(dá)到A1~A2級(jí)別的光潔度，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。需要通過拋光工藝將機(jī)身加工至A0級(jí)光潔度，這一步過后就可以達(dá)到鏡面的效果。接著將金屬表面處理成磨砂的效果，噴砂處理是為了獲得膜光裝飾或細(xì)微反射面的表面，以符合光澤柔和等特殊設(shè)計(jì)需要。

5、一次陽極、高光處理（鉆石切割）、精銑內(nèi)腔

為了金屬機(jī)身不被汗液等外界因素污染，提高其穩(wěn)定性，必須為其進(jìn)行陽極處理。這也是為手機(jī)機(jī)身上色的過程，鋁的陽極處理是金屬表面借由電流作用而形成的一層氧化物膜，顏色豐富、色澤優(yōu)美、電絕緣性好并且堅(jiān)硬耐磨，抗腐蝕性極高。

一級(jí)陽極過后，需要給音量鍵、揚(yáng)聲器等等部分開孔。開孔后使用最高級(jí)別的超高速CNC機(jī)床對(duì)邊角進(jìn)行切削，就是很神秘的鉆石切割環(huán)節(jié)了，說起來叫鉆石切割并不是因?yàn)榍谐鰜淼倪吙蚓К撎尥赶胥@石一樣，而是完成切割的刀具就是鉆石。經(jīng)過切割的外殼邊緣會(huì)有很好的高光感。配上粗細(xì)刀紋利用折光原理，可以大大增強(qiáng)裝飾效果。

需要強(qiáng)調(diào)的是，為了保證切割的寬度和角度嚴(yán)格一致，這里還得動(dòng)用一種叫激光對(duì)刀儀的東西，來把控好切邊的刀紋路粗細(xì)和切邊寬度大小。簡(jiǎn)單來講，就是激光對(duì)刀先在要切的地方走一圈，根據(jù)被測(cè)物的形狀測(cè)出數(shù)據(jù)反饋到CNC機(jī)床，然后切割才能開動(dòng)。

6、二次陽極、銑導(dǎo)電位

接著對(duì)金屬機(jī)身的外部進(jìn)行第二次陽極氧化，使外殼表面形成致密、堅(jiān)硬的氧化膜，保證機(jī)身的耐磨性和耐污漬。經(jīng)過陽極氧化的鋁合金外殼導(dǎo)電性會(huì)變差，所以需要把局部陽極氧化膜去掉，露出金屬已獲得良好的接地效果，這時(shí)需要再一次銑導(dǎo)電位的CNC處理。

7、熱熔螺母

到這里加工基本上就完成了。最后，利用機(jī)械手將裝配螺母鑲?cè)氲阶⑺艿乃芰现?，用于固定主板或其他元器件?/p>

接下來我們用圖片回顧C(jī)NC工藝加工流程：

壓鑄成型工藝：

既然是壓鑄的話，就不可能是直接拿鋁材開刀，而是需要將鋁材融化成流體，方便后續(xù)在模具中成型。

當(dāng)這些金屬變成流體之后，就可以注入壓鑄機(jī)內(nèi)，然后壓鑄成手機(jī)金屬外殼的雛形。雖然看起來比較簡(jiǎn)單，但是即使這樣的環(huán)節(jié)，外殼加工中還是要時(shí)時(shí)防范出現(xiàn)沙孔，一旦有了沙孔，在后續(xù)的加工切割中，就會(huì)出現(xiàn)有小坑的狀況，所以 這里仍然需要改進(jìn)工藝和模具結(jié)構(gòu)，這個(gè)試錯(cuò)改進(jìn)的過程當(dāng)中會(huì)浪費(fèi)大量的原材料。

噴漆階段

在前面的壓鑄階段結(jié)束后，這些有了雛形的外殼該接受下一個(gè)選擇了，是像iPhone那樣接受陽極氧化處理，增加金屬質(zhì)感呢，還是直接進(jìn)行噴漆呢？這看起來是個(gè)很難的抉擇。但是現(xiàn)實(shí)卻跟審美無關(guān)：壓鑄外殼不利于做陽極氧化處理，另外還有一些產(chǎn)品差異化的考慮等等。

經(jīng)過機(jī)床加工，沖掉多余的部分，磨掉毛刺之后，就可以看到手機(jī)金屬外殼已經(jīng)基本成型了。至于上面那個(gè)開口，則是為了注塑而留的，這個(gè)后蓋上面的小孔等都是CNC加工出來以便注塑，加固機(jī)身。這個(gè)邏輯就跟iPhone 6開始的背部白帶條一樣，為了讓天線信號(hào)通暢，后蓋是不能使用完全的整塊金屬。所以在天線部分，我們總會(huì)看到有塑料的痕跡，這一點(diǎn)目前沒有辦法克服，而這部分的塑料也不算是噴點(diǎn)。

在注塑完成之后，經(jīng)過再次打磨，接下來就是噴漆的過程了，廠商們肯定是不會(huì)拿上面的素顏外殼直接上的。噴漆的過程其實(shí)也是個(gè)技術(shù)活，手機(jī)在背部的塑料和金屬部分有明顯的分界線，如果噴漆工藝不夠好的話，這個(gè)分界線會(huì)依然可見，因此看不看得見這個(gè)金屬和塑料的分界部分，就是判斷噴漆工藝好不好的重要指標(biāo)。

噴漆完畢之后，就是進(jìn)行烤漆了，噴漆和烤漆一般來說不是一次就好，而是多次循環(huán)進(jìn)行。并且在烤漆和噴漆之間，還會(huì)有再次的打磨，這組手機(jī)金屬外殼最終會(huì)經(jīng)歷5次噴漆，5次烤漆和2次打磨。通常第一遍是底漆，最后一遍的漆料中會(huì)加入珠光粉或者鋁粉，以保證質(zhì)感和觀感。

到了這一步，就是手機(jī)廠商們最喜歡放出來的部分了，因?yàn)檫@個(gè)部分有一個(gè)非常好聽的環(huán)節(jié)，叫鉆石切割。不過在這個(gè)鉆石切割之前，廠商們還需要給攝像頭、音量鍵、揚(yáng)聲器等等部分開孔。

在各個(gè)孔開好之后，就是很神秘的鉆石切割環(huán)節(jié)了，說起來叫鉆石切割并不是因?yàn)榍谐鰜淼倪吙蚓К撎尥赶胥@石一樣，而是完成切割的刀具就是鉆石。經(jīng)過切割的外殼邊緣會(huì)有很好的高光感了。和前面的噴漆烤漆弄一遍不夠類似，這里的鉆石切割也不能一遍完 事，兩遍最少，三遍算是業(yè)界良心，畢竟多一個(gè)步驟，就多一些成本。

需要指出的是，為了保證切割的寬度和角度嚴(yán)格一致，這里還得動(dòng)用一種叫激光對(duì)刀儀的東西，來把控好切邊的刀紋路粗細(xì)和切邊寬度大小。簡(jiǎn)單來講，就是激光對(duì)刀先在要切的地方走一圈，根據(jù)被測(cè)物的形狀測(cè)出數(shù)據(jù)反饋到CNC機(jī)床，然后切割才能開動(dòng)。