CNC應用到手機金屬外殼的工藝分析

syjy2 2020-04-26 16:26 新聞動態
    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ComputerNumberControl(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。
 
    1.2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。
 
    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。
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