模具加工工藝在手機(jī)外殼上的應(yīng)用研究

蔡賢濠

摘 要：據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2017年全球手機(jī)出貨量超14.6億部，其中，國內(nèi)市場手機(jī)出貨量達(dá)4.6億部，約占全球的31.5%。隨著智能手機(jī)的飛速發(fā)展，龐大的市場需求量，也推動了手機(jī)外殼模具工藝的不斷更新?lián)Q代。文章首先介紹我國手機(jī)外殼模具加工工藝發(fā)展歷程和應(yīng)用現(xiàn)狀，并對各種模具工藝材料對比，最后探討未來該工藝的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：手機(jī)外殼；模具加工工藝；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TG76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0115-02

Abstract： In 2017， more than 1.46 billion mobile phones were shipped globally， including 460 million in the domestic market， accounting for about 31.5 percent of the world's total， according to the data. With the rapid development of smart phones， huge market demand has also promoted the constant updating of the mobile phone shell mold technology. This paper first introduces the development course and application status of mould processing technology for mobile phone shell in our country， and then compares various die processing materials， and finally discusses the development trend of this process in the future.

Keywords： mobile phone shell； mold processing technology； application status； development trend

1 手機(jī)外殼模具加工研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 工程塑料

20世紀(jì)80、90年代，以諾基亞、愛立信、索愛、三星等品牌為代表的2G手機(jī)，外殼材質(zhì)主要選取了以PC/ABS為主的工程塑料，擁有耐用性和顏色的多樣性的特點(diǎn)，加工成本較低。2G手機(jī)主要以直板或翻蓋為主，面蓋里面由于需要安裝許多功能按鍵，所以面蓋結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對模具的設(shè)計(jì)和制造的精準(zhǔn)性要求比較高，需要更加注重塑料熔體注射充模條件，提高塑件質(zhì)量，縮短注塑周期。

1.2 雙面玻璃

2010年，iPhone4的雙面玻璃橫空出世，隨后索尼 L36h、l39h、xl39h、m51和LG nexus4等手機(jī)紛紛開始采用雙面玻璃。此時(shí)的雙面玻璃采用的是2D玻璃，相較于塑料外殼，玻璃外殼材質(zhì)加工較為簡單，只需在玻璃基板上通過CNC雕刻、尺寸全檢、研磨、拋光、清溪、烘烤、鍍膜、檢驗(yàn)等程序，即可切割而成。為了避免雙面玻璃容易摔碎的問題，邊框通常采取凸出的金屬面板，使玻璃面板內(nèi)嵌，減少直接沖擊摔碎的可能性。

1.3 金屬材質(zhì)

在工程塑料實(shí)用不好看，而雙面玻璃容易摔碎的因素下，各大手機(jī)品牌開始選擇實(shí)用不銹鋼和鋁合金為主的金屬材質(zhì)制作手機(jī)外殼。因?yàn)橥庥^與實(shí)用性方面的綜合優(yōu)勢，金屬材質(zhì)逐漸開始成為手機(jī)外殼的主流。其中，不銹鋼外殼主要選取的是奧氏體304不銹鋼，密度較大，不便于攜帶且無法染色，因此蘋果公司在iPhone4S選用不銹鋼材料后，就轉(zhuǎn)用鋁合金機(jī)身，用在了5S、6及7代蘋果產(chǎn)品上，且顏色逐漸鮮艷。鋁合金材料質(zhì)量比較輕，是不銹鋼的三分之一，且染色性較強(qiáng)，造就了目前市場上涌現(xiàn)的“土豪金”、“玫瑰金”、“高端灰”、“中國紅”等顏色，同時(shí)還具備了耐高溫、不留手印、抗靜電等優(yōu)點(diǎn)。

目前，鋁合金材質(zhì)的外殼基本由數(shù)控機(jī)床加工，因?yàn)镃NC的效率、精準(zhǔn)度、加工質(zhì)量有保證。最早的全金屬一體式CNC加工工藝由蘋果公司開創(chuàng)，主要包括了9道數(shù)控銑削工藝。而外殼制造廠商，在編程到成品的全過程中需要經(jīng)歷至少10道以上的工藝才能獲得成品。加工初期，需要利用CNC建模和編程，編程包含整個(gè)外殼的加工工藝取決于外殼的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜編程越難，編程包括了設(shè)定工序、選擇刀具、設(shè)定轉(zhuǎn)速、刀具距離，等等。編程結(jié)束后，后續(xù)就由CNC自動加工完成，比如用柱狀實(shí)心鋁材壓鑄鋁板、精密加工切削機(jī)身雛形、精細(xì)銑削機(jī)身各種鍵盤構(gòu)造，等等。但是，鋁合金手機(jī)容易產(chǎn)生黑線、料紋的缺陷，需要在陽極氧化工序中進(jìn)行處理。

1.4 陶瓷材質(zhì)

當(dāng)前，市場上使用陶瓷材質(zhì)制作手機(jī)外殼的主要以小米手機(jī)為代表。相較于玻璃、金屬材質(zhì)的機(jī)身，由于成本高和良品率低的問題影響，一直產(chǎn)能不大，無法獲得市場認(rèn)可。首先，陶瓷外殼主要選取的不是普通的日用品陶瓷，而是微晶鋯納米陶瓷粉，需要干壓成型、燒結(jié)、研磨拋光。由于陶瓷需要2000的高溫?zé)?，燒制前后縮水情況明顯，往往無法準(zhǔn)確塑性。隨后的CNC加工程序與金屬材質(zhì)相仿，只是陶瓷磨削過程中，材料脆性剝離是通過空隙和裂紋的形成或延展、剝落及碎裂等方式來完成的，而且由于陶瓷質(zhì)硬，需要采用表面處理過或者鉆石材質(zhì)CNC刀具加工。

2 手機(jī)外殼模具加工新趨勢

2.1 3D玻璃外殼興起

今年2月份，在西班牙巴塞羅那舉行的世界移動通信大會上，三星、索尼、中興等手機(jī)巨頭發(fā)布的新旗艦產(chǎn)品，無一例外都采用了3D玻璃后蓋，而華為、小米等手機(jī)廠商發(fā)布的新款機(jī)型中，也同樣選取了3D玻璃后蓋。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，聯(lián)創(chuàng)電子、藍(lán)思科技等國內(nèi)10多家上市公司，已在3D玻璃產(chǎn)業(yè)方面投入了累計(jì)300億元?？梢哉f，3D玻璃后蓋將是引領(lǐng)5G手機(jī)發(fā)展的新技術(shù)，是未來手機(jī)廠商的新亮點(diǎn)和新增長點(diǎn)。

3D玻璃相較于2D、2.5D玻璃區(qū)別在于弧形設(shè)計(jì)，2D則是純平面玻璃，2.5D則在邊緣采用了一定弧形設(shè)計(jì)，而3D玻璃不僅在邊緣，在中間也采取用了弧形設(shè)計(jì)，從而增加可視面積，符合人的視網(wǎng)膜弧度，帶來更好視覺體驗(yàn)。

2.2 3D玻璃外殼加工工藝

目前，3D玻璃的加工工藝流程與玻璃材質(zhì)制作較為相似，難點(diǎn)主要是熱彎工藝，將已經(jīng)開孔、雕刻、清洗后的平面玻璃放在模具中加熱軟化成型，再經(jīng)過退火，從而制成曲面品。爐體大小與需燒制的玻璃尺寸弧度息息相關(guān)，因此要求玻璃在燒制過程中受熱均勻，避免脆裂。國內(nèi)各大生產(chǎn)商所用的熱彎機(jī)主要從韓國進(jìn)口，每臺價(jià)格約180萬左右，月產(chǎn)量在1.5萬片左右。

生產(chǎn)的工藝程序主要包括：開料、CNC、研磨拋光、烘烤、鍍膜、熱彎等，其中熱彎工藝是最為關(guān)鍵，制約著良品率的高低。目前國內(nèi)用于生產(chǎn)3D曲面玻璃的熱彎機(jī)主要以進(jìn)口韓國的設(shè)備為主，價(jià)格在120-180萬，月產(chǎn)能在1.5萬片左右。目前，熱彎模具主要分為三類：實(shí)心模、空心模、條框模。三種模具各有特點(diǎn)，實(shí)心?？梢员ＷC玻璃彎曲度，對操作人員要求不高，但模具制作成本高、周期長，模具吸熱多升溫慢，玻璃表面容易產(chǎn)生麻點(diǎn)；空心模吸熱少，燒制過程中增加彈簧進(jìn)行支撐，表面不會產(chǎn)生麻點(diǎn)，但對操作人員技術(shù)要求比較高；條框模介于兩種之間，操作要求低，但加熱過程會產(chǎn)生熱滯后現(xiàn)象，制成品比較容易彎曲過頭。

熱彎工藝之后，仍然需要對玻璃外殼進(jìn)行曲面成型、拋光、印刷、貼合等工藝，總的來說對制造要求比較高，良品率視生產(chǎn)廠商的技術(shù)程度而言。

2.3 3D玻璃市場需求

從目前情況來看，2018年大部分手機(jī)品牌都選擇使用3D玻璃外殼，根據(jù)比亞迪提供數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)，需求量達(dá)到6億篇，但目前所有A股上市企業(yè)年產(chǎn)能只有4-5億片左右。因此3D曲面玻璃價(jià)格也高于目前的2.5D玻璃3倍左右，達(dá)到70元/片。也下來，3D曲面蓋板玻璃需要進(jìn)一步的量產(chǎn)化，才能進(jìn)一步滿足市場需求。

3 手機(jī)外殼模具加工未來趨勢

總的來說，無論是塑料、金屬還是玻璃外殼，都是隨著市場需求、技術(shù)進(jìn)步，不斷地更新?lián)Q代，但無論那種材料均需要經(jīng)過CNC的加工，只是技術(shù)要求更高、質(zhì)量和準(zhǔn)確度要求精細(xì)。目前，3D打印技術(shù)逐步推廣，與傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床加工工藝比，制造周期、成本準(zhǔn)確度擁有更大優(yōu)勢，相信只要3D 打印技術(shù)與模具設(shè)計(jì)的完美結(jié)合，必將打開手機(jī)外殼制造新的發(fā)展空間。

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