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全金属手机CNC工艺分析点评

来源: 作者: 浏览:- 发布日期:2016-05-27 08:44:00 【


此文聊聊当下炙手可热的全金属手机的工艺,顺便点评一下热门机型。

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CNC 是什么

说到全金属,离不开的就是 CNC,这个词想必大家都耳熟能详,是数控机床的缩写:Computer numerical control machine tools,简单点就是电脑数字化控制的机床。

它的工作原理大致就是:先是电脑绘图软件(Pro/E、UG 等)建 3D 模型,编程软件根据 3D 图形的特征编写工序,然后把这些数据导入机床中,装上工件,开动。

 

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▲MX5 机身

 

编程包括先加工这里再加工那里,用多大的刀具,机床要多少转速,刀具每一次移动的距离,还有粗加工,半粗加工,半精加工,精加工等等,如图中的 MX5 机身,每一个都代表一个工站,12 个大的工站,这样一步一步直到成品。

编程意味着这个产品的整个加工工艺要如何实现,最终效果好坏也取决于编程师傅的经验,理论和实战都要过硬,否则就是不断地试错。

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▲PRO 5 CNC 加工图

 



一个产品的结构越复杂,3D 建模的时候越难建,编程的时候工序也会越多且更复杂,其中还有一个很重要的就是所加工的产品如何装夾,遇到棘手的产品,还要做一些专门的夹具。

别看加工全部是数控机床自动化完成,其实这之前要耗费很大的精力。

总结起来就是:

同一个手机后盖,精度要求越高的越难加工,例如±0.1 的公差和±0.01,0.01 那个良品率就会低很多。

弧面比平面加工难度大,所以大多数全金属手机喜欢做一些直角和平面。

结构越复杂越难加工,这个后面会提到哪些结构少哪些结构复杂。

 

何谓 CNC 全金属一体成型

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▲iPhone

 

CNC 全金属一体成型的鼻祖就是苹果,也就是所谓的 Unibody 一体成型机身工艺。先是运用在 iPod 系列和 MacBook 系列中,最终在 iPhone5 这一代产品上得以实现,开始引领全金属手机的狂潮。

 


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▲iPhone6 iPhone5 机身

 

所谓铝合金一体成型,就是机身和边框都是由一整块铝合金 CNC(数控机床)加工而成,但是要考虑到手机的射频信号问题,机身会被分割成几段,一般在上下两端选择注塑等隔断,所以在手机上面,并没有纯粹的百分百全金属。

 

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 ▲德国 DMG CNC 加工中心

其实 CNC 加工的成本是挺贵的,好的 CNC 机床一般来自德国和日本,一台像样的加工中心动辄上百万。所以一般都是用来加工航天和汽车等复杂精密部件,人家根本就不用考虑成本问题。但是用到手机这个大众消费品上面,必须大批量量产,且 CNC 加工相对费时,那就得多买机床,好在这个行业都在前进,CNC 代工厂有量了有钱赚了,才有大批量采购机床的动力,然后台湾和本土的数控机床价格也不是贵的离谱,十几二十万的也有了。

所谓的全金属手机中,谁良心谁讨巧?

现在市场上,全金属手机一抓一大把,但是这些所谓的全金属手机,关起灯来是不是全都一个样。下面我就来谈一下对各家全金属手机的看法。

 

以 iPhone6 为代表的金属机身

 

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▲iPhone6s plusMX5PRO 5

 

之前 iPhone5 的上下两端还是是陶瓷玻璃隔断,到了 iPhone6 上金属占比更高了,外形方面边框由直线平面变成弧形,无论是精度控制还是细节处理,我都找不出槽点。就算非常难控制的弧形玻璃到金属机身的过渡,也没有出现断层感,一体感非常强。

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▲iPhone6 拆解图(图来自 iFixit)

 

单从外观看并没有什么特别,拆开手机后就会看到,屏幕是由卡扣跟机身固定,然后手机的大部分部件都是依附在金属机身上面,这意味着金属机身必须由 CNC 加工出安置这些部件的形状和结构。

 

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iPhone6 机身 CNC 细节

 

卸掉元器件后看得更加清楚,各种 CNC 而出的小结构,有卡扣的倒勾,螺孔,高低差的平面,结构非常复杂,而且这些结构的精度要求都很高,不然主板等元件堆叠起来公差加在一起大了。

这种做工讲究和精度要求以及结构复杂度,在其他手机上面从未见过,个人认为 iPhone6 系列是全金属手机的巅峰。

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▲PRO 5 拆解图

 

MX5/PRO 5 的结构跟 iPhone 非常类似,屏幕通过卡扣固定的做法真的需要勇气,卡扣固定很容易就放大公差,至今我还没见过哪家国产厂商这样做过,不过国际大厂也没见几个这样做。卡扣固定很容易就放大公差,公差没控制好就松动,所以还不如用胶水来的踏实。

 

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▲PRO5 内部细节

 

内部 CNC 结构方面,没有 iPhone6 那么复杂,但也算得上比较复杂了,卡扣螺纹柱什么的都具备。还有 PRO5 背部的弧线也是 CNC 加工的难点,要额外付出更多的打磨时间来保证弧线与背部的平面顺滑过渡。

 

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▲拆解图





一体机身对机器内部的构造要求很严格,机身定下来后,里面的主板、电池、天线、扬声器等等都要根据机身尺寸来搭配。结构都是围绕金属机身展开,而且是全 CNC 加工,所以这几款手机称得上真正的全金属手机。

当然,这一类结构拥有更好的手机强度,不过金属机身的加工难度就要上一个档次了。手机里有些东西必须拆解才能够看得出差别,从外面看起来大家都差不多,但是一款好的手机,它应该是表里如一。

 

以 HTC M9 为代表的金属后盖

HTC M8/M9、OPPO R7、华为 P8

虽然大家都说是全金属机身,但是从严格的结构上来分类的话,下面几款我叫他们全金属后盖。

HTC 从 M7 开始就做全金属手机,但是仔细一看边框仍旧是塑料,所以做出更漂亮的注塑线条也并没有什么,毕竟边框有一圈塑料显然更好利于信号。

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▲HTC ONE M9 拆解图

 

好在 M9 的全金属占比更高了,但是拆开一看,我不得不将其归为全金属后盖一类,整机的结构不是围绕金属后盖展开。好在,M9 的后盖是全 CNC 加工,后盖上面的刀路明显可见,大面积弧形加工也挺难,光是要做好背部的弧线,打磨就够呛。对于我这个手感党来说,我对 HTC 在手感方面的坚持表示敬佩。

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▲HTC ONE M9

不过,这也是 HTC 的 ID 决定,背部大弧形,要堆下这么多元器件在金属机身上面貌似不现实了,大家都知道弧形是最不好堆东西的,所以都堆在屏幕那边。不过,当我拆过 M9 之后我整个人都跪了,虽然看起来有点乱,不得不佩服雪姨敢做这么复杂的结构,如果真要是坏了,拆开维修的成本太高了,所以光想着怎么把外形做漂亮也不行,还得为自己想想后路。

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 ▲华为 P8 拆解图

P8 也一样做成金属后盖,P8 下面是注塑条,上面镶嵌玻璃有利于信号。结构并不是很复杂,非常薄和轻。直来直去的外观在加工上面难度不大。

 

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PO R7

 

R7 的处理方式就 Low 一些了,上下两端是塑料贴片。

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R7 拆解图

跟 P8 没什么大的区别,我就不评价了。(主板上面撕裂的痕迹是我拆的)

另一种讨巧的金属后盖

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▲Mate 7 拆解图

 

再来看看 mate7,中间是金属,上下两端是镶嵌塑料,我认为这样的处理方式非常粗暴和掉档次。拆开看后发现中间的金属后盖同样是一个后盖,跟 HTC 的处理方式如出一辙,仔细分析后,原来这块铝合金是冲压成型,然后内部小部分 CNC 处理。

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▲荣耀 7

 

荣耀 7 也是冲压后盖,不过跟 Mate7 不一样的是上下两端塑料跟中间的金属机身进行了融合,但是外在的割裂感仍旧存在。





冲压的一个直接好处就是省成本,还有量产爬坡很快,几十秒冲一个(不包括后期细节处理)。要是 CNC 的话,一套流程下来,没几个小时搞不定。冲压的缺点是无法做复杂的内部结构,只能用来做后盖。相比 CNC 这是很讨巧的一种做法,反正从外面看起来我也是金属呢,不过我认为这算不上全金属手机。

 

总结:

全金属手机在未来一两年仍旧会是手机行业的热点和趋势,我们看待全金属手机不应该只从外表看待,而应该从全金属至于这个手机的意义去解读。做全金属只是为了看起来高大上,还是为更好的结构和机身强度服务。

一样的全金属手机,不一样的精度要求、不一样的喷砂效果、不一样的结构复杂度……成本都不一样。但是好的全金属工艺,拿到手上一模一看自然心里有底,可能你没法说清楚它好在哪里。

展望未来,7000 系列铝合金会成为以后全金属手机的标配,据说 iPhone 会解决注塑材质的问题,外观达到金属的质感的色泽,希望如此。