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漂亮的金屬手機后殼是如何制作出來的?

發布時間:2017-03-21



其實廠商們把手機外殼加工工藝渲染得這么夢幻,無非就是想說,我們的工藝很精湛,成本很高,這種“宇宙超級夢幻炫酷 CNC 360 度轉體”加工工藝值得讓你掏錢。

然而,正常的生產車間沒有攝影師打上日式的暖光,也沒有澎湃的音樂,有的只是笨重的機床,還有嘈雜的噪音。光鮮之下,是時候還原一下真正的手機外殼制造之旅了。

我們經常會看到這樣的視頻:火花鋼屑飛舞的車間內,一塊鋼板鋁板被徐徐送上機床,四下固定,讓其不得動彈,然后一根金屬棒以刁鉆的角度毫不留情地刺入鋼板,在無數個九淺一深之后,這塊原本粗糙的板材就變得輕盈而光潔。

再然后,后置相機的 6P 鏡頭模組組成彈簧彈出狀,前后面板打上高光,來自高通的驍龍 8×0 處理器給上渲染圖特寫,鏡頭角度轉換,畫面運動節奏快慢交替,音樂高潮的來臨,手機的各個組件也隨之合而為一,當當當,一部國產神機就此降臨。

全 CNC,還是壓鑄?

在還原這段手機外殼制造之旅之前,有必要搞清楚兩(三)個概念,全 CNC 工藝和壓鑄工藝,以及 CNC + 壓鑄,全 CNC 手機中框是通過 CNC 加工中心將一塊鋁板(或其他金屬材料)銑成特定的形狀,壓鑄則是利用模具腔對融化的金屬施加高壓,將流體金屬壓鑄沖壓成固態的金屬外殼或中框,當然還有把 兩種工藝結合的做法。

用闌尾想一下也知道,全 CNC 工藝的成本比較高,材料浪費也比較多,當然,這種工藝下的中框或外殼質量也好一些。而壓鑄的原則就是不浪費,節省時間和成本,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量和外觀的小問題,當然,廠商們都有一個良品率的概念,靠譜廠商不會讓這些次品流入到后面的生產環節中去的。

明白了兩種工藝的異同之后,就開始談如今在千元機上也嶄露頭角的金屬外殼加工工藝了。我們得到的這份某公司內部材料,其手機外殼采用的就是壓鑄工藝。

壓鑄階段

在進行壓鑄之前,我們看到的是原始的鋁材,因為純鋁的強度和硬度都不夠,所以事實上手機上用到的都是鋁合金,并且根據配方不同,有著不同的特性。比 如 iPhone 6 用的 6000 系鋁合金強度就不夠,但是延展性好一些,就容易被壓彎。而 iPhone 6s 用的 7000 系強度就高很多,但是更脆了,它更難被壓變形,但是一旦超過受力負荷,就不是變彎,而是斷裂了。

好了,根據廠商訴求不同,鋁合金的配方也有所不同,比如下方的鋁材就加入了稀土、鈦和鈷等貴金屬,當然,這些貴金屬的比例都很低,并且相比于金和鉑等真正的貴金屬其實也不那么貴。

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,方便后續在模具中沖壓成型,所以下方這張圖片是帶著溫度的。、

當這些金屬變成流體之后,就是時候注入壓鑄機內,這是鋁一生中最艱苦的時刻,鋁水從蛛網狀的槽里慢慢流下,接受了難以想象的沖壓,最后就成了一塊外 殼的雛形。雖然看起來比較簡單,但是即使這樣的環節,外殼加工中還是要時時防范出現沙孔,一旦有了沙孔,在后續的加工切割中,就會出現有小坑的狀況,所以 這里仍然需要改進工藝和模具結構,這個試錯改進的過程當中會浪費大量的原材料。

當一縷縷鋁水前赴后繼,接受沖壓之后,機械手會將外殼粗坯剝離,送往流水線上接受下一輪的考驗。

噴漆階段  在前面的壓鑄階段結束后,這些有了雛形的外殼該接受下一個選擇了,是像 iPhone 那樣接受陽極氧化處理,成就冰冷的金屬質感呢,還是接受噴漆,給自己穿上溫潤的外衣?這看起來是個很難的抉擇。但是現實卻跟審美無關:壓鑄外殼不利于做陽 極氧化處理,另外還有一些產品差異化的考慮等等。

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

在注塑完成之后,經過再次打磨,接下來就是噴漆的過程了,廠商們肯定是不會拿上面的素顏外殼直接上的。噴漆的過程其實也是個技術活,手機在背部的塑 料和金屬部分有明顯的分界線,如果噴漆工藝不夠好的話,這個分界線會依然可見,因此看不看得見這個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。下方的手機殼會在流水線上慢慢前進,8 組 16 個噴頭會對外殼進行全方位的噴涂,以保證均勻。

噴漆完畢之后,就是進行烤漆了,下面像蘑菇叢林的就是烤漆的過程。并且,噴漆和烤漆一般來說不是一次就好,而是多次循環進行。并且在烤漆和噴漆之 間,還會有再次的打磨,這組手機殼最終會經歷 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加入珠光粉或者鋁粉,以保證質感和觀感。

CNC 階段  到了這一步,就是手機廠商們最喜歡放出來的部分了,因為這個部分有一個非常好聽的環節,叫鉆石切割。

不過在這個鉆石切割之前,廠商們還需要給攝像頭、音量鍵、揚聲器等等部分開孔,下方就是給外殼開攝像頭孔的畫面。

在各個孔開好之后,就是喜聞樂見的鉆石切割環節了,說起來叫鉆石切割并不是因為切出來的邊框晶瑩剔透像鉆石一樣,而是完成切割的刀具就是鉆石。

下面可以看到切割道具前方有黃色的部分,那就是鉆石,至于為什么它和鉆戒上的鉆石相比顯得黯淡平凡,我猜它應該是人造金剛石,有天然鉆石的硬度,但 是沒有經過切割后鉆石的光澤。下方也可以看到,經過切割的外殼邊緣已經有很好的高光感了。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,三遍算是業界良心,畢竟多一個步驟,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格一致,這里還得動用一種叫激光對刀儀的東西,來把控好切邊的刀紋路粗細和切邊寬度大小,畢竟這個世界 上,最直的不是王力宏,而是光線。簡單來講,就是激光對刀先在要切的地方走一圈,根據被測物的形狀測出數據反饋到 CNC 機床,然后切割才能開動。

廠商們展現給我們的是一個光鮮的過程,但是在實地中我們發現,從一坨鋁疙瘩,變成精致的外殼,經歷的過程一點兒都不少,有些過程甚至堪稱繁瑣,不過就像姑娘們為了好看都愿意在臉上動刀子一樣,在外殼上動刀也是應該的。好了,這里給本次手機外殼制造之旅的 MVP 鉆石切割刀一個特寫。


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