CNC应用到手机金属外壳的工艺分析

唐振成

天津三星通信技术有限公司 天津 300000

手机行业随着诺基亚时代的终结，苹果成为了手机行业的引领者。2010年6月Iphone4的发布，开启了苹果手机的新篇章，也预示了手机金属时代的到来。近些年国内制造业发展迅速，智能手机的发展的日趋成熟，随着Computer Number Control(简称CNC)成本的逐步降低、工艺的不断完善、设计理念的日趋成熟，外壳采用金属材质成为了手机设计的主流。但是金属质感带给消费者美感的同时，也附加了一些棘手的问题。如2010年苹果手机天线事件的爆发，说明金属应用在对信号要求极强的手机上，设计必须慎之又慎。不单单是信号，金属的外观效果、内部配合、导电性、受力强度等都是值得研究及改善的课题。CNC应用到压铸产品中常见问题点可分为外观，内观，以及内部配合三大类型，如下对相应的问题点及改善方法进行了分类总结：

1 外观问题及改善方法

压铸工艺是将铝加热至熔融状态，加压注射进特定的模具型腔冷却得到产品的工艺。产品的外观性问题一直是影响CNC加工成品率的最大问题之一。

1.1 分断部印痕

适用压铸成型的产品，材质主要是铝合金，由于铝的含量较低不能进行阳极氧化，外观需要依靠喷涂来展现不同的颜色，甚至需要喷涂遮盖一些压铸后留下的痕迹。压铸得到的产品为保证信号强度，防止其成为密闭型腔，必须把金属外观的边框打断，断层处需要依靠树脂填充，经过CNC加工，使其再变成一个完整致密的整体。喷涂后，在其分断部会出现注塑印痕甚至断裂问题。为改善此问题，可以在压铸产品的分断部处增加镭射点；分断部CNC时，刀具“Z”字形走刀，铣出端差构造，增加树脂与金属的结合面积[1]。

1.2 表面刀痕

在CNC加工时，表面偶尔会出现竖刀纹、拐角处也会出现较大的刀痕。喷涂后，刀痕会更加明显，若改善刀纹，对于外观有特殊形象的产品，建议使用特定的成型刀、异型刀一次加工到位。进刀出刀的方式变化，从垂直进刀改成圆弧进刀，确保进刀与出刀位置无刀纹。加工非标圆弧时，由于程序的加工路径及机床的配合精度问题，很容易造成圆弧粗糙度不达标。刀具的走刀方式可以采用点加工方式，也可以改善夹具的统一度及精密度，确保夹具的稳定性及一致性。

1.3 表面碰伤及刮伤

CNC钻石切割加工完成后，高光面直接暴露在空气中，没有保护涂层，由于人员作业及运输等失误，造成产品表面碰伤、刮伤。首先采用头脑风暴法，从人、机、料、法、环、测六个方面来找出造成产品碰伤、刮伤的可能因素。(1)规范操作员的作业手法，必须全部佩戴手套，在现场放置作业指导书等。(2)夹具必须有排屑槽，刀具及时更换，切屑液浓度配比等。(3)产品放置托盘标准化，作业台金属区域使用泡棉作防护等。(4)每一夹必须采取稳定的标准面，进给速度不宜过快等。(5)生产线必须有标准的物流环，车间环境定期维护等。(6)抽检产品需要全部废弃等。

1.4 表面气泡

铝锭熔融成液体状，注射进模具型腔成型冷却后，CNC时产品表面会出现许多凹坑，是因为产品中存在气泡造成的，熔融的铝注射进模具时，由于速度、压力、温度、时间、供料等因素，得到的产品致密性不足，导致气泡产生；型腔内排气不好也容易发生此问题，模具设计时，必须保证足够的排气，排气槽可以适当放大，浇口侧流道适当放大等。

2 内观问题点及改善方法

手机越做越薄，内部精密结构较多，冷却成型后，可能造成一些较精密的形象出现偏差，从而导致内观不良，如未成型，形象缺失等。

2.1 产品构造缺失

远离浇口的位置且较精密的结构，容易发生未成形问题。如产品卡扣较小，就容易发生未成形，CNC加工不到，导致构造缺失。若改善未成形问题，要保证充足的铝量，移动侧良好的排气，较高的射出速度等。

2.2 形象差异

完成品单面厚度薄的部位会先进行冷却，厚的部位会慢慢冷却，从而材料会优先被拉进厚度薄的地方，由于冷却过程中厚的部位没有得到充分的补偿，冷却后造成收缩。CNC加工时，会导致形象差异。若改善此问题，可以适当减小壁厚，增加保压时间及压力，降低模具温度等。

3 内部配合改善

手机外壳必须考虑到与内部模组间的配合问题，由于铝材质相比塑料较硬且脆，所以与其他组件配合时，必须考虑两者间的配合余量，防止磕碰造成涂层脱落，引发漏电、短路等问题发生。

3.1 螺纹

手机组件是靠卡扣和螺钉固定的，金属外壳的固定一般采用螺钉固定。金属外壳用丝锥加工螺纹，攻牙时丝锥会升温过热，丝锥上面会有碎屑残留，导致加工出的螺纹间会有粘连发生。这样加工出的螺纹，偶尔会引起螺钉与外壳组装出现偏差，造成螺钉斜、花等问题，返工率在1%-3%之间。在产品设计时，（1）要考虑螺纹与螺钉件的配合，选择螺钉时，一般螺纹外径与螺钉内径大0.08-0.15mm，保证足够的碎屑残留空间。（2）丝锥转速不宜过高，定期清理、更换丝锥。（3）切削液浓度10%-15%为宜。

3.2 侧键开关

目前采用的多数为触电式开关，每个开关都会有较厚的钢板保证开关的强度。由于两者配合是硬干涉，组装时，易发生卡死、脱落等问题。外壳与侧键配合处选择注塑成型，通过CNC铣出相应的形象，使用夹具组装侧键，还能避免金属涂层被破坏引发漏电等问题[2]。

4 结语

CNC应用到消费电子尤其是手机行业日趋成熟，但是在生产加工时还是存在很多问题，为使CNC加工方式更加方便顺畅的应用到手机上，参照生产中发生的问题，统一整合、梳理，并进行分析和针对性改善，从而提产品的成品率，实现产能最优化、利润最大化。