洪久精密鍛造

近兩年來，金屬手機(jī)成為行業(yè)的熱點，在消費電子產(chǎn)品中應(yīng)用越來越廣，本文詳細(xì)介紹幾種金屬加工工藝及相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用。

例如：

1、CNC+陽極：iPhone 5/6, HTC M7

2、鍛造+CNC：華為P8，HTC M8

3、一次壓鑄：三星A7

4、沖壓、液壓成型：HTC ONE MAX

5、沖壓+CNC：華為MATE 7

下圖描述了幾種手機(jī)外殼金屬加工工藝在加工成本、CNC用量、加工周期、成品率、可設(shè)計性、外觀質(zhì)感的比較。

從整體上分析，一個工藝?yán)走_(dá)圖的面積越大，一般說明其綜合性能越佳；從單個維度分析，每個維度劃分了10個等級，分?jǐn)?shù)越高說明某個工藝在該維度越佳。

鑄造 Casting

鑄造是人類較早掌握的一種金屬熱加工工藝，是現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一。鑄造毛坯因近乎成型，而達(dá)到免機(jī)械加工或少量加工的目的，降低了成本并一定程度上減少了時間。

金屬鑄造是將把熔化的金屬液注入用耐高溫材料制作的中空鑄型內(nèi)，冷凝后得到預(yù)期形狀的制品；所得到的制品就是鑄件。

圖：液體金屬-充型-凝固收縮-鑄件

鑄造的分類

一、重力鑄造 Gravity Casting

是指金屬液在地球重力作用下注入鑄型的工藝，也稱澆鑄。其金屬液一般采用手工倒入澆口，依靠金屬液自重充滿型腔、排氣、 冷卻、開模得到產(chǎn)品。

重力澆鑄具有工藝簡單，模具成本低，內(nèi)部氣孔少，可進(jìn)行熱處理等優(yōu)勢，但同時具有致密性差，強(qiáng)度稍差，不宜生產(chǎn)薄壁零件，表面光潔度低，生產(chǎn)效率低，成本高等缺陷。

二、壓力鑄造（壓鑄） Die Casting

在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型（壓鑄模具）型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。

高壓鑄造能夠快速充型，生產(chǎn)效率極高，產(chǎn)品致密性好，硬度高，表面光潔度好，能夠生產(chǎn)壁厚比較薄的零件；同時由于采用高壓空氣進(jìn)行充型，內(nèi)部卷入氣體較多，容易在產(chǎn)品內(nèi)部形成氣孔，故此不可以進(jìn)行熱處理（熱處理時內(nèi)部氣體會膨脹，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)鼓包或裂開等缺陷）及加工量過大的后期機(jī)加工（避免穿透表面致密層，露出皮下氣孔，造成工件報廢）。

不過，普通鋁壓鑄工藝存在很難進(jìn)行光滑的鋁氧化膜處理的課題。原因是，為了提高流動性使其流遍模具的所有區(qū)域，在原料中添加了硅。因此，如果要為鋁壓鑄件著色，涂裝之后可能會因為顯得像塑料而失去高檔感。

壓鑄工藝應(yīng)用于手機(jī)，可因為表面無法陽極氧化，大部分企業(yè)采用噴涂處理，如魅族最新發(fā)布的魅藍(lán)Metal，如下圖。

近日，日本歐達(dá)可公司（OTAX）宣布開發(fā)出低成本壓鑄工藝實現(xiàn)光滑鋁氧化膜處理，提升產(chǎn)品高檔感，已被應(yīng)用于手機(jī)外殼和耳機(jī)部件，如下圖為丹麥Bang&Olufsen公司采用鋁壓鑄工藝生產(chǎn)的耳機(jī)部件。鍛件

丹麥B&O（Bang&Olufsen）公司采用鋁壓鑄工藝生產(chǎn)的耳機(jī)部件

鍛造 Forging

鍛造是金屬壓力加工方法之一。指利用壓力改變金屬原料形狀，以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的一種加工工藝。

鍛造的分類

1、錘鍛或打鐵 Hammer or Smith Forging

錘鍛或打鐵所用的方式相同，系將工作物加熱到鍛造溫度，在平錘及鉆板之間加以鍛造； 小件可用手工稱為打鐵；大件則須使用蒸氣錘（Steam Hammer)，如下圖。其中，工作物放在鉆板與平面錘之間，至于蒸汽錘的構(gòu)造，則依鍛造容量而定，輕型者為單機(jī)架式， 重型者為雙機(jī)架式。

2、落錘鍛造 Drop Hammer Forging

落錘鍛造與平面鍛造的不同，在于落錘鍛造的錘有模穴，工作件在模穴中承受兩方面的壓力或沖擊力作用，進(jìn)而依模穴的形狀作塑性變形。 如下圖所示，為了使金屬的流動能確實而充份，往往將鍛造分為若干級次，每級的變化為漸進(jìn)式，以利控制流動方向，至于級數(shù)的多寡， 端視鍛件的形狀與大小，金屬的可鍛性及工件尺寸精度要求。

3、壓力鍛造（鍛壓） Press Forging

壓力鍛造是以慢速的壓力，使金屬在模內(nèi)擠壓造形的鍛造法，由于金屬受力的時間頗長，擠壓作用不僅行之于鍛件表面，也及于工件的中心部份，因此，能達(dá)到內(nèi)外均一的效果，其制品的質(zhì)量亦較錘鍛者為佳。

鍛壓用于手機(jī)外殼制程可有效減少CNC的時間，從而相對成本較低；并且可選用鋁含量超過95%的鋁合金，可進(jìn)行陽極氧化。制程：先通過鍛壓得到較厚的手機(jī)結(jié)構(gòu)件粗型；再CNC銑掉不需要的部分；NMT得到金屬+塑料一體結(jié)構(gòu)件；陽極氧化表面處理；最后膠合天線蓋。

如OPPO R7/R7 PLUS，如下圖

4、鍛粗或端壓鍛造 Upset Forging

鍛粗或端壓鍛造通常是針對一均勻長桿的一端欲進(jìn)行鍛粗或造形而來，如下圖所示。將長桿在模子內(nèi)夾緊，其一端加熱至高溫，并順其軸向，再該端加壓，使其鍛粗或造形。

5、滾軋鍛造 Roll Forging

滾軋鍛造的原理如下圖。

以兩個非百分之百為圓形的輥子（有25-75%的直徑縮減率，其余部份可依需要切成槽形），將桿料送入其間并夾持之，而后繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使桿料受軋壓，使直徑縮減并向前推送；當(dāng)輥子再轉(zhuǎn)到開口位置時，可將桿料抽回到原來的位置，以備次一循環(huán)軋滾，或送到另一溝槽作另一種施工。鍛件

沖壓 Punching

金屬沖壓成型是一種金屬冷處理加工方法，又被稱之為冷沖壓或板料沖壓，借助沖壓設(shè)備的動力，使金屬板材在模具內(nèi)直接受力成型，沖壓的零件廣泛應(yīng)用于汽車零件制造和家用電器的制造。

適用材料：適合大多數(shù)金屬板材，尤其適合：碳鋼板，不銹鋼板，鋁板，鎂板，銅板和鋅板

工藝過程：

1、將金屬板材固定在模具臺面上

2、上方?jīng)_頭垂直下落，使金屬板材在模具內(nèi)部受力成型

3、沖頭上升，零件被取出等待下一步修邊打磨工序，整個過程在1s-1min左右

最近新上市的紅米Note3使用的就是沖壓工藝制作的金屬后蓋。

沖壓的一個直接好處就是節(jié)省成本，不用經(jīng)納米注塑，打磨后直接陽極氧化，量產(chǎn)爬坡很快；但該技術(shù)的缺點是機(jī)身上下兩端必須是塑料拼接。無法做復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只能用來做后蓋。

CNC 數(shù)控機(jī)床

CNC俗稱數(shù)控機(jī)床，即由程序控制的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，通過計算機(jī)譯碼，使機(jī)床執(zhí)行規(guī)定好了的動作，將一塊原始的金屬板材通過長時間精密加工，最終打造成想要的形狀。

CNC金屬一體成型，也就是Unibody一體成型機(jī)身工藝。先是運用在蘋果iPod，iPad，MacBook中，最終在iPhone5這一代產(chǎn)品上得以實現(xiàn)，開始引領(lǐng)全金屬手機(jī)的狂潮。

iPhone 5、6采用鋁合金一體成型，即機(jī)身和邊框都是由一整塊鋁合金CNC加工而成，但考慮到手機(jī)的射頻信號問題，機(jī)身會被分割成幾段，一般在上下兩端選擇注塑等隔斷。

為了獲得更高品質(zhì)的外觀，還將進(jìn)行陽級氧化、噴砂、拋光等表面處理，成就獨特的色彩和光滑的觸感。