手機外殼壓鑄成型取代大量CNC加工又將帶來行業一場震動？

當前金屬外殼手機的大部分都是全CNC加工出來的，但是在一塊鋁材上挖空，CNC耗時，加工量大，成本高；在原本非常薄的利潤情況下，各大企業想盡辦法降低成本，目前出現了幾種工藝，先上一張圖片，大家猜猜它們分別是如何加工的？

三類不同加工方式的手機中框

一、3類手機中框介紹

1.全CNC中框

全CNC工藝手機中框

全CNC手機中框是通過CNC加工中心將一塊鋁板銑成特定的形狀，這類中框質量最好

全CNC工藝有兩個比較大的缺陷：

1）工藝時間長，大概需要1個小時；

2）成本相對較高，有些甚至需要200塊錢。

2.雙金屬CNC+壓鑄中框

最外面金屬是CNC加工的，中間部分壓鑄成型的，壓鑄（英文：diecasting）是一種金屬鑄造工藝，其特點是利用模具腔對融化的金屬施加高壓。模具通常是用強度更高的合金加工而成的，這個過程有些類似注塑成型。金屬的壓鑄類似塑料注塑。大多數壓鑄鑄件都是不含鐵的，例如鋅、銅、鋁、鎂、鉛、錫以及鉛錫合金以及它們的合金。根據壓鑄類型的不同，需要使用冷室壓鑄機或者熱室壓鑄機。

雙金屬成型的優點：

1）縮短時間，例如：全CNC如果需要50分鐘，CNC+壓鑄成型可縮短至30分鐘；

2）節約成本，至少可以節約30%的成本。但是目前僅限在內部件；

雙金屬手機中框

3.全壓鑄中框

全壓鑄成型手機中框

全壓鑄成型手機中框是通過壓鑄成型得到的手機中框，其優點是：節省成本、節省時間；缺點是：中框外觀不好看，陽極氧化不容易；據了解，壓鑄直接陽極難題，壓鑄鋁的沙孔，流痕，紋路不一致，這幾個個問題能定將會給行業帶來巨大變革。

二、CNC+壓鑄成型為什麼還沒有被推廣？

既然CNC+壓鑄成型有這麼大的優勢，為什麼還沒有得到大範圍的推廣？單一工藝的價格低，並不意味著，全製程可以減少成本！

我們先來看一個專業名詞：直通率。直通率指的是產品從第一道工序直到完成的成品的良率，是每個工序良率的乘積。下表為某款全CNC手機外殼的良率情況：

全CNC手機外殼的工序良率

工序

良率

衝壓

97%

CNC 1.2

95%

T處理

99%

注塑

95%

CNC 3.4.5

92%

拋光

92%

噴砂

94%

氧化

92%

高光

94%

鐳雕

99%

全檢

90 %

出貨

95 %

直通率

50.47%

由上表看出，即使每個程序的良率都已經非常高，某款全CNC手機的直通率依然很低，只有50.47%；也就是說，大概只有一半的手機外殼能夠合格。（也有例外，據說蘋果6手機的直通率可以達到92%）

三、壓鑄產品為什麼難以直接陽極氧化？

陽極氧化是在電解液中，以需要陽極的產品為陽極，以不鏽鋼、鉻等為陰極；在通電的條件下，使陽極氧化，從而使產品獲得陽極氧化膜的過程。其電解液以硫酸最佳。

1.硫酸陽極氧化對鋁合金材質的限制

1）合金中非鋁元素會使氧化膜質量下降，純鋁的陽極效果最好。鋁合金材料要想獲得良好的氧化效果，含鋁量應不低於95%。

2）合金中，銅使得氧化膜泛紅；矽使得氧化膜變灰，特別是其含量超過4.5%；鐵使得氧化膜有黑色斑點。

2.為什麼採用壓鑄鋁不能用於陽極？

壓鑄鋁一般包括三類：

1） 鋁矽合金，主要包含YL102、YL104等；

2） 鋁矽銅合金，主要包含YL112、YL113、YL117等；

3） 鋁鎂合金，主要包含302、ADC6等

對於前兩種壓鑄鋁，由於含有矽（6-12%）、銅和少量鐵（0.7-1.2%），故不能陽極；鋁鎂合金是可以陽極的，但也有缺點：如，防腐性能不好，不宜生產結構複雜工件，氧化膜呈乳白色等。

綜上所述，採用壓鑄鋁不能用於陽極，但是也有效果比較好的，如：鋁錳鈷合金DM32、鋁錳鎂合金DM6，但是這兩類材料進入國內市場時間短，還未得到普及。順便提一下，壓鑄鋁為什麼不能用純鋁？合金中的其他金屬能夠有效提高流動性，方便壓鑄！

3.壓鑄鋁陽極氧化常見問題分析

某廠自動陽極氧化線

1）我們壓鑄產品陽極現在出現好多問題：我們化拋時有一些表面發黑，那些黑色是什麼，誰知道根本原因在哪裡？

答：這些現象是由於鋁中含有雜質，有些元素不溶於酸鹼的，黑色物質多半是矽和矽的衍生物。

2）同一批材料同時化拋又有一些沒有發黑。現在我們就在做槍色，做出來顏色真的太差了，顏色不均，留痕什麼的都有，但是有一些又可以。我們試了回火500度5個小時，我們目前用6063，純鋁熔化流動性差。

答：陽極只是表面處理，你的鋁件估計是元素分布不均。有些不容元素在表面，被NC（數控）一銑給婁掉了；一些在內部，一洗剛好後就剛好露在表面。壓鑄鋁外觀問題，行業內目前基本都搞不定。

3）如何提高雙金屬手機殼的直通率？

①使用含矽少的料比如：ADC6（ADC6屬鋁鎂合金,鎂含量在4%左右,具有熱脆性、耐腐蝕、可氧化著色等特點）；

②使用真空壓鑄，減少氣孔；

③使用模溫機，恆定表面溫度，減少留痕，增加噴塗效果；

④提高澆口速度，加大高速區間，提高表面光潔度；

⑤使用沖頭油，不用顆粒油放料管，顆粒油會打到到產品裡面，導致表面陽極異色；

⑥傳送帶3傷防護，防止碰傷；

⑦用中央熔爐，不用機邊爐，恆定料溫。

4）壓鑄外殼能否做納米注塑？ 這點是可以的，如圖

鋁合金（左）與壓鑄金屬外殼（右）納米注塑測試樣條

而且目前在某些款手機已經驗證應用。

四、壓鑄陽極氧化貌似有突破？

目前在我們討論群裡面有提到，有人用自製配方，壓鑄鋁+CNC少量加工，良率可以到60%，色澤可以依客戶色板要求，銑削深度0.15~0.3mm不等。如圖：

陽極氧化後的壓鑄外殼

如果這個技術真實那麼，又是一場革命，對於CNC數量很多企業來說，可能是個打擊！！

隨著通訊技術的飛速發展，手機普遍應用。手機技術正朝著兩個方向發展：一是功能多樣化；二是外觀精美輕便。因此，在手機開發過程中手機外殼突顯出其特別重要的地位。一套手機外殼的製作涵蓋了結構設計、模具開發、注塑生產、噴塗印刷等過程，每一環節都將影響最終外觀。

結構設計

手機外殼通常由四大件：面殼（上前）、面支（上後）、背支（下前）、背殼（下後）和一些小件，如電池蓋、按鍵、視窗、卡扣、防劃條等組成。這些組件在結構設計中需要充分考慮到互配性，以及與電路板和電池等部件的裝配。在結構設計中需要考慮很多相關問題，如材料選用、內部結構、表面處理、加工手段、包裝裝潢等，具體有以下幾點：

a. 要評審造型設計是否合理可靠，包括製造方法，塑件的出模方向、出模斜度、抽芯、結構強度，電路安裝（和電子工程人員配合）等是否合理。

b. 根據造型要求確定製造工藝是否能實現，包括模具製造、產品裝配、外殼的噴塗、絲印、材質選擇、須採購的零件供應等。

c. 確定產品功能是否能實現，用戶使用是否最佳。

d. 進行具體的結構設計、確定每個零件的製造工藝。要注意塑件的結構強度、安裝定位、緊固方式、產品變型、元器件的安裝定位、安規要求，確定最佳裝配路線。

e. 結構設計要儘量減小模具設計和製造的難度，提高注塑生產的效率，降低模具成本和生產成本。

f.確定整個產品的生產工藝、檢測手段，保證產品的可靠性。

模具設計

模具設計必須充分考慮產品的結構、裝配，同時還需要考慮生產中產品的脫模以及水路排布、澆口分布等，以下簡單介紹產品筋條及卡鉤、螺母孔等位置的設計注意點。

筋條（Rib）的設計

·使用PC或者 ABS+PC時，Rib的厚度最好不大於殼子本體厚度的0.6倍。

·高度不要超過本體厚度的3-5倍。

·拔模角度為0.5-1.0度。

·在Rib的根部導Rib厚度的40%-60%的圓角。

·兩根Rib之間的間距最好在壁厚的3倍以上。

卡勾的設計

·卡勾的卡入尺寸一般在0.5mm-0.8mm。

·鉤子從分模面下沉0.2mm，有利於模具製造。

·鉤子和卡槽的咬合面留0.05mm的間隙，以便日後修模。

·卡槽頂端於鉤子底部預留0.3mm的間隙，作為卡勾變形的回彈空間。

·卡槽最好做成封閉式的（在壁厚保證不縮水的情況下），封閉面的肉厚0.3-0.5mm。

·其餘配合面留0.1-0.2mm的間隙。

·鉤子的斜頂需留6-8mm的行程。

·鉤子的尖端導0.1mm的圓角，以便拆卸。

·卡勾配合面處可以自主導2度的拔模，作為拆卸角。

·卡槽底部導R角增加強度，所以肉厚不一的地方導斜角做轉換區。

螺母孔（Boss）的設計

·Boss的目的是用來連接螺釘、導銷等緊固件或者是做熱壓時螺母的定位、熱熔柱，設計Boss的最重要原則就是避免沒有支撐物，儘量讓其與外壁或者肋相連增加強度。

此外，模具鐵料的厚度需要大於0.5mm；母模面拔模角最好大於3度。每增加千分之一英寸的咬花深度需增加一度的拔模角。

注塑工藝

手機外殼通常採用PC（聚碳酸酯）或者PC+ABS材料成型，由於PC的流動性比較差（物性如下表所示），所以工藝上通常採用高模溫、高料溫填充；採用的澆口通常為點澆口，填充時需採用分級注塑，找好過澆口位置以及V-P（注射–保壓）切換位置，對於解決澆口氣痕以及欠注飛邊等異常會有很大的幫助。

以下為手機產品的成型條件要點，介紹熔體溫度、模具溫度、注塑速度、背壓等成型參數的設定注意點。

熔融溫度與模溫

最佳的成型溫度設定與很多因素有關，如注塑機大小、螺杆組態、模具及成型品的設計和成型周期時間等。一般而言，為了讓塑料漸漸地熔融，在料管後段/進料區設定較低的溫度，而在料管前段設定較高的溫度。但若螺杆設計不當或L/D值過小，逆向式的溫度設定亦可。

模溫方面，高溫模可提供較佳的表面外觀，殘留應力也會較小，且對較薄或較長的成型品也較易填滿。而低模溫則能縮短成型周期。

螺杆迴轉速度

建議40至70rpm，但需視乎機台與螺杆設計而調整。

為了儘速填滿模具，注塑壓力愈大愈好，一般約為850至1,400kg/cm2，而最高可達2,400kg/cm2。

背壓

一般設定愈低愈好，但為求進料均勻，建議使用3至14 kg/cm2。

注塑速度

射速與澆口設計有很大關係，使用直接澆口或邊緣澆口時，為防止日暉現象和波流痕現象，應用較慢之射速。另外，如成品厚度在5MM以上，慢速射出有助於避免氣泡或凹陷。一般而言，射速原則為薄者快，厚者慢。

從注塑切換為保壓時，保壓壓力要儘量低，以免成型品發生殘留應力。而殘留應力可用退火方式來去除或減輕；條件是120℃至130℃約三十分鐘至一小時。

常見缺陷排除

a.氣痕：降低熔體過澆口的流動速率、提高模具溫度。

b.欠註：提高注塑壓力，速度、提高料溫，模溫、提高進膠量。

c.飛邊：降低塑料填充壓力、控制好V-P切換點防止過填充、提高鎖模力、檢查模具配合狀況。

d.變形：控制模具溫度防止模溫差異產生收縮不均變形、通過保壓調整。

e.熔接痕：提高模溫料溫、控制各段走膠流量防止困氣、提高流動前沿溫度、增加排氣。

二次加工

手機外殼的後加工通常有：噴塗、套色噴塗、印刷、夾心印刷、電鍍、真空蒸鍍、熱壓螺母、退火、超聲焊接等。通過噴塗、電鍍等後加工方法可以提高塑料的外觀效果，同時可以提高塑料表面的耐摩性能；熱壓超聲焊等後處理方法則可以增加一些嵌件便於組裝；退火處理可以消除製品的內應力，提高產品的性能。

手機外殼從設計、開模、調試、生產、後處理整個流程都是環環相扣的，只有綜合以下因素：合理的結構及外觀設計、精確的模具、合理的工藝調試、穩定的生產和精湛的後處理才能生產出一套精美耐用的手機殼。

PC的基本物性參數

文章來源: https://www.twgreatdaily.com/cat130/node786126

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