CNC應用到手機金屬外殼的工藝分析

唐振成

天津三星通信技術有限公司 天津 300000

手機行業隨著諾基亞時代的終結，蘋果成為了手機行業的引領者。2010年6月Iphone4的發布，開啟了蘋果手機的新篇章，也預示了手機金屬時代的到來。近些年國內制造業發展迅速，智能手機的發展的日趨成熟，隨著Computer Number Control(簡稱CNC)成本的逐步降低、工藝的不斷完善、設計理念的日趨成熟，外殼采用金屬材質成為了手機設計的主流。但是金屬質感帶給消費者美感的同時，也附加了一些棘手的問題。如2010年蘋果手機天線事件的爆發，說明金屬應用在對信號要求極強的手機上，設計必須慎之又慎。不單單是信號，金屬的外觀效果、內部配合、導電性、受力強度等都是值得研究及改善的課題。CNC應用到壓鑄產品中常見問題點可分為外觀，內觀，以及內部配合三大類型，如下對相應的問題點及改善方法進行了分類總結：

1 外觀問題及改善方法

壓鑄工藝是將鋁加熱至熔融狀態，加壓注射進特定的模具型腔冷卻得到產品的工藝。產品的外觀性問題一直是影響CNC加工成品率的最大問題之一。

1.1 分斷部印痕

適用壓鑄成型的產品，材質主要是鋁合金，由于鋁的含量較低不能進行陽極氧化，外觀需要依靠噴涂來展現不同的顏色，甚至需要噴涂遮蓋一些壓鑄后留下的痕跡。壓鑄得到的產品為保證信號強度，防止其成為密閉型腔，必須把金屬外觀的邊框打斷，斷層處需要依靠樹脂填充，經過CNC加工，使其再變成一個完整致密的整體。噴涂后，在其分斷部會出現注塑印痕甚至斷裂問題。為改善此問題，可以在壓鑄產品的分斷部處增加鐳射點；分斷部CNC時，刀具“Z”字形走刀，銑出端差構造，增加樹脂與金屬的結合面積[1]。

1.2 表面刀痕

在CNC加工時，表面偶爾會出現豎刀紋、拐角處也會出現較大的刀痕。噴涂后，刀痕會更加明顯，若改善刀紋，對于外觀有特殊形象的產品，建議使用特定的成型刀、異型刀一次加工到位。進刀出刀的方式變化，從垂直進刀改成圓弧進刀，確保進刀與出刀位置無刀紋。加工非標圓弧時，由于程序的加工路徑及機床的配合精度問題，很容易造成圓弧粗糙度不達標。刀具的走刀方式可以采用點加工方式，也可以改善夾具的統一度及精密度，確保夾具的穩定性及一致性。

1.3 表面碰傷及刮傷

CNC鉆石切割加工完成后，高光面直接暴露在空氣中，沒有保護涂層，由于人員作業及運輸等失誤，造成產品表面碰傷、刮傷。首先采用頭腦風暴法，從人、機、料、法、環、測六個方面來找出造成產品碰傷、刮傷的可能因素。(1)規范操作員的作業手法，必須全部佩戴手套，在現場放置作業指導書等。(2)夾具必須有排屑槽，刀具及時更換，切屑液濃度配比等。(3)產品放置托盤標準化，作業臺金屬區域使用泡棉作防護等。(4)每一夾必須采取穩定的標準面，進給速度不宜過快等。(5)生產線必須有標準的物流環，車間環境定期維護等。(6)抽檢產品需要全部廢棄等。

1.4 表面氣泡

鋁錠熔融成液體狀，注射進模具型腔成型冷卻后，CNC時產品表面會出現許多凹坑，是因為產品中存在氣泡造成的，熔融的鋁注射進模具時，由于速度、壓力、溫度、時間、供料等因素，得到的產品致密性不足，導致氣泡產生；型腔內排氣不好也容易發生此問題，模具設計時，必須保證足夠的排氣，排氣槽可以適當放大，澆口側流道適當放大等。

2 內觀問題點及改善方法

手機越做越薄，內部精密結構較多，冷卻成型后，可能造成一些較精密的形象出現偏差，從而導致內觀不良，如未成型，形象缺失等。

2.1 產品構造缺失

遠離澆口的位置且較精密的結構，容易發生未成形問題。如產品卡扣較小，就容易發生未成形，CNC加工不到，導致構造缺失。若改善未成形問題，要保證充足的鋁量，移動側良好的排氣，較高的射出速度等。

2.2 形象差異

完成品單面厚度薄的部位會先進行冷卻，厚的部位會慢慢冷卻，從而材料會優先被拉進厚度薄的地方，由于冷卻過程中厚的部位沒有得到充分的補償，冷卻后造成收縮。CNC加工時，會導致形象差異。若改善此問題，可以適當減小壁厚，增加保壓時間及壓力，降低模具溫度等。

3 內部配合改善

手機外殼必須考慮到與內部模組間的配合問題，由于鋁材質相比塑料較硬且脆，所以與其他組件配合時，必須考慮兩者間的配合余量，防止磕碰造成涂層脫落，引發漏電、短路等問題發生。

3.1 螺紋

手機組件是靠卡扣和螺釘固定的，金屬外殼的固定一般采用螺釘固定。金屬外殼用絲錐加工螺紋，攻牙時絲錐會升溫過熱，絲錐上面會有碎屑殘留，導致加工出的螺紋間會有粘連發生。這樣加工出的螺紋，偶爾會引起螺釘與外殼組裝出現偏差，造成螺釘斜、花等問題，返工率在1%-3%之間。在產品設計時，（1）要考慮螺紋與螺釘件的配合，選擇螺釘時，一般螺紋外徑與螺釘內徑大0.08-0.15mm，保證足夠的碎屑殘留空間。（2）絲錐轉速不宜過高，定期清理、更換絲錐。（3）切削液濃度10%-15%為宜。

3.2 側鍵開關

目前采用的多數為觸電式開關，每個開關都會有較厚的鋼板保證開關的強度。由于兩者配合是硬干涉，組裝時，易發生卡死、脫落等問題。外殼與側鍵配合處選擇注塑成型，通過CNC銑出相應的形象，使用夾具組裝側鍵，還能避免金屬涂層被破壞引發漏電等問題[2]。

4 結語

CNC應用到消費電子尤其是手機行業日趨成熟，但是在生產加工時還是存在很多問題，為使CNC加工方式更加方便順暢的應用到手機上，參照生產中發生的問題，統一整合、梳理，并進行分析和針對性改善，從而提產品的成品率，實現產能最優化、利潤最大化。