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手机金属零部件成型工艺的比较
发布时间:2019-11-8
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1902x474.png随着手机的功能越来越强大,手机的结构也越来越复杂。一部普通的智能手机都是由成千上万个零部件组成,其中大多数是金属零部件。由于各零部件的功能要求不一样,金属件的成型工艺也不一样。


1、压铸

压力铸造(简称压铸)的实质是在高压作用下,使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型型腔,并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。


优点:(1)产品质量好。铸件尺寸精度高,一般相当于6~7级,甚至可达4级;表面光洁度好,一般相当于5~8级;强度和硬度较高,强度一般比砂型铸造提高25~30%,但延伸率降低约70%;尺寸稳定,互换性好;可压铸薄壁复杂的铸件。例如,当前锌合金压铸件最小壁厚可达0.3mm;铝合金铸件可达0.5mm;最小铸出孔径为0.7mm;最小螺距为0.75mm。

(2)生产效率高。机器生产率高,例如国产JⅢ3型卧式冷空压铸机平均八小时可压铸600~700次,小型热室压铸机平均每八小时可压铸3000~7000次;压铸型寿命长,一付压铸型,压铸钟合金,寿命可达几十万次,甚至上百万次;易实现机械化和自动化。

(3)经济效果优良。由于压铸件尺寸精确,表泛光洁等优点。一般不再进行机械加工而直接使用,或加工量很小,所以既提高了金属利用率,又减少了大量的加工设备和工时;铸件价格便易;可以采用组合压铸以其他金属或非金属材料。既节省装配工时又节省金属。 

缺点:(1) 压铸时由于液态金属充填型腔速度高,流态不稳定,故采用一般压铸法,铸件易产生气孔,不能进行热处理;(2)对内凹复杂的铸件,压铸较为困难;(3)高熔点合金(如铜,黑色金属),压铸型寿命较低;(4)不宜小批量生产,其主要原因是压铸型制造成本高,压铸机生产效率高,小批量生产不经济。


目前在手机上压铸工艺主要是手机后壳和中框


2、冲压(或锻压)

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冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力,使之产生塑性变形或分离,从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工),合称锻压。


优点:(1)工艺成熟,材料应用范围广。(2生产效率高,周期短;(3)制造成本低,可大批量生产。
缺点:只能成形结构单一的零件,对材质的厚度有一定限制。

目前在手机上冲压工艺主要是在结构件,例如弹片,听筒网,指纹环等结构简单的小部件。但是冲压不能做手机卡托等小型零件,因为冲压的精密度还达不到手机卡托的要求,卡托局部还有高度差,以方便SIM卡的放置,这类高度差是冲压难以做到的。

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3、机械加工

机械加工是指通过一种机械设备对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。机加工包括:车、铣、钻、刨、磨、剪等。

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优点:机加工无需模具设计制作,具有很大的自由度,且加工精度非常高;
缺点:机加工产量低,难加工形状复杂的结构。

尽管生产效率低,不少高价格、高质量的手机金属中框/后盖还是采用CNC铣的方法;一方面,人们还没有找到更好的方法;另一方面,压铸、锻压等工艺的效率高,但表面处理如阳极氧化等不如机加工。另外,机加工还适合做产品去毛刺、钻孔、表面处理等二次加工。
 

4、CNC加工成型

CNC(数控机床)是计算机数字控制机床(Computer numerical control)的简称,是一种由程序控制的自动化机床。CNC加工是根据零件图样及工艺要求等原始条件,编制零件数控加工程序,并输入到数控机床的数控系统,以控制数控机床中刀具与工件的相对运动,从而完成零件的加工。以前的CNC成型主要是用在模具加工或小批量产品加工上,随着3C电子产品兴起,3C电子产品的零部件大都精度要求很高,而CNC成型工艺能达到这种要求。所以这也是目前最主要的手机金属件加工工艺之一。


优点:(1)精度高,可达到0.01mm。(2)可加工各种结构复杂的零件,手机上所有金属件几乎都可以加工。(3)无需制作专门的模具,开发成本较低。(4)可大批量生产,(但需购置大量CNC设备)。

缺点:(1)效率低;(2)设备费用昂贵,要求维修人员具有较高水平。


虽然手机上的大部分金属件都可以用CNC加工,但由于成本高,目前主要是高档手机上用得比较多


5、金属粉末注射成形(MIM)

MIM是一种将金属粉末与其粘结剂的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是先将所选粉末与粘结剂进行混合,然后将混合料进行制粒再注射成形所需要的形状。早期的的粉末成形主要是用在陶瓷工艺上。随着汽车工业和3C工业品的发展,这几年金属粉末注射成形工艺取得了长足的发展和技术突破,运用得越来越广,是手机金属零部件加工工艺之一。


优点(1)可成型各种结构复杂的零件,材料利用率高。(2)可达到较高的尺寸精度(比压铸精度高,比CNC精度低),可满足大部分产品需求。(3)成本相对较低(比冲压成本高,比CNC成本低),可大批量生产。
缺点:(1)需制作专门的高精度模具,前期开发成本较高。(2)MIM工序较多,有一定的技术壁垒。对一些精度要求很高的产品(尺寸精度0.02mm以下)。目前还达不到,需做后续处理。

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目前在手机上金属粉末注塑成型工艺只要是用在小结构件,卡托,按键,摄像头圈,type-c接口等小部件。但是MIM不能做手机中框/后盖等较大型的结构件主要是因为:(1)MIM的脱脂、烧结等会使制品尺寸缩小,产品尺寸越大,尺寸偏差越大,且不易脱脂;(2)MIM件不锈钢居多,不锈钢虽然能阳极,但还是铝的阳极效果最好(主要是因为铝的氧化层由氧化铝构成,形成非常规整的六方试管结构,产生类似镜面反射效果,看起来色泽鲜艳)。尽管如此,仍有公司在尝试用MIM工艺做手机中框/后盖,对MIM工艺的进一步挖掘。 

各成型工艺的比较


优点

缺点

应用

压铸

精度高,表面光洁度好;强度和硬度较高,生产效率高

易产生气孔,不能进行热处理;对内凹复杂的铸件,压铸较为困难;不宜小批量生产

手机后壳/中框

冲压

(或锻压)

生产效率高、生产周期短,制造成本低,可大批量生产

难以精密制造,只能成形结构单一的零件,对材质的厚度有一定限制

手机中框/后盖,弹片、听筒网、指纹环等结构简单的零件

机械加工

无需模具设计制作,具有很大的自由度,且加工精度非常高

产量低,难加工形状复杂的结构

手机金属中框/后盖

CNC加工成型

精度高,可加工各种结构复杂的零件,无需制作专门的模具,开发成本较低。可大批量生产

效率低,费用昂贵,成本高

手机上所有金属件几乎都可以加工,主要是高档手机上

MIM

产量大,精度高,机械性能好

工序多、难以生产大尺寸零件

卡托,按键,摄像头圈,type-c接口等高精度零部件

 总的来说,目前,压铸、冲压、锻压代表着手机中框/后盖的中低端市场;机加工代表着手机中框/后盖的中高端市场;MIM代表手机小型部件的主流和其他金属部件的新方向。


END


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