手机金属部件设计及制造工艺

手机金属部件设计及制造工艺

1.1前言

金属部件在手机结构设计中发挥越来越大的作用.某些手机的翻盖上壳采用的是铝合金冲压成形再进行阳极氧化的制造工艺而翻盖下壳则是采用镁合金射铸工艺成型，由于金属的强度较高，因此可以实现塑件无法实现的结构。本章将介绍目前手机中常用的金属部件的结构设计及其制造工艺。

1.2镁合金成型工艺

在手机结构件中，镁合金由于其重量轻，强度高等特点已大量的被采用。镁合金零件目前主要采用压铸(die-casting)和半固态射铸法(thixomolding)进行生产。本节主要介绍镁合金压铸工艺和半固态射铸工艺特点及设计注意事项。

1.2.1镁合金压铸工艺

压铸机通常分为热室（hot-chamber）的与冷室的（cold-chamber）两类。前者的优点是：模具中积流的残料少，铸件表面平整，内部气孔、疏松少，但设备维护费较高。

镁合金熔体对钢的浸蚀并不特别严重，因此，除采用热室压铸机制造零部件外，也可选用冷室压铸机。通常，可根据零部件大小与铸件特性来选择压铸工艺。如铸造大的与较大的汽车零件；若压铸机的压力较小，则只好用冷室压铸；若压铸机较多，大中小结构搭配合理，还是宜选用热室压铸法。而铸造轻薄的3C（笔记本电脑，照相机，摄像机）机壳零部件与自动控制阀的细小零件，则可选热室压铸工艺，因其压铸速度快，成品率也较高（此处成品率＝铸件质量/所消耗的熔体质量）。

1.2.2镁合金半固态射铸工艺

半固态射铸是美国道化学公司(DowchemicalCo.0)开发的一种高新技术，在工业发达国家是一项成熟的工艺，在我国台湾省此项技术已趋于成熟。我国此项技术已经开始进入生产阶段，但是模具国内仍然无法自主设计和开发。它的制造原理是将镁合金粒料吸入料管中，加热的同时通过螺杆的高速运转产生触变现象，射出时以层流的方式充填模具，形成结构致密的产品。如图5-1所示为镁合金半固态射铸系统示意图。

图5-1镁合金半固态射铸系统示意图

镁合金半固态射铸法的优点是：

1.零件表面质量高，低气孔率，高致密性，抗腐蚀性能优良；

2.可铸造壁厚薄达0.7～0.8mm的轻薄件，尺寸精度高，稳定性好；

3.强度高，刚性好；

4.不需要熔炼炉，不但安全性高、劳动环境好而且不产生热公害；

5.不使用对臭氧层有严重破坏作用的六氟化硫气体，不会形成重金属残渣污染；

6.铸件收缩量小；

7.铸件的表面良品率高，可达50％或更高些，此处所说的良品是压铸工序无表面缺陷的。一般压铸工序的良品率还不到35％，有一部分存在表面缺陷的次品还可在修补后转入下道工序。

半固态射铸技术的主要不足之处是：

1.装备昂贵；

2.维护较困难,机械与控制设备故障率较高，维修费用多，比压铸法的高50％左右，产品成本较高；

3.原料价格也较高，约比压铸法的高20％，因压铸法用的是镁锭，而半固态射铸法用的是经过加工的镁粒；

4.铸件生产周期长，为普通压铸法的2～3倍；

5.产能方面，例如：一台220吨的镁合金射铸机一模一穴一个月能生产约60000pcs。

一般的镁合金件加工工艺如下：

射出→冲切→抛光→一次检查→振动研磨→machining→机械加工→手工加工→一次加工检查→皮膜化成→涂装→涂装检查→最终检查→出货

1.2.3镁合金半固态射铸工艺设计注意事项

1、由于镁合金在成型时模具压力大，对模具的强度要求高，所以镁合金在作为壳件设计时不要使用内抽芯。

2、镁合金在作为外壳设计时，壳件厚度一般大于0.8mm，局部厚度可以在0.5mm，不能小于0.3mm。

3、镁合金在作为翻盖设计时需要装配转轴，当转轴孔的拨模角太大时和转轴的配合不好，当转轴孔的拨模角太小时，镁合金的模具行位不易成型，采用下图的设计方案比较理想，在转轴孔的平行两侧加四个筋位，这种方案即可保证孔的拨模角又可保证转轴的配合松紧度。

4、由于镁合金的刚度比塑料大，不易变形，所以同是镁合金的壳件不能使用卡扣连接，多使用螺钉连接。镁合金和塑胶壳之间可以使用卡扣连接，卡扣的配合尺寸要比胶壳之间的配合尺寸小，避免造成装配和拆卸的困难和损坏。

1.3钛及钛合金的特性和用途

纯钛是银白色的金属，它具有许多优良性能。钛的密度为4.54g／cm3，比钢轻43%，比久负盛名的轻金属镁稍重一些。机械强度却与钢相差不多，比铝大两倍，比镁大五倍。钛耐高温，熔点1942K，比黄金高近1000K，比钢高近500K。钛属于化学性质比较活泼的金属。加热时能与O2、N2、H2、S和卤素等非金属作用。但在常温下，钛表面易生成一层极薄的致密的氧化物保护膜，可以抵抗强酸甚至王水的作用，表现出强的抗腐蚀性。因此，一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。

液态钛几乎能溶解所有的金属，因此可以和多种金属形成合金。钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。钛与金属Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金属间化合物。

钛合金制成飞机比其它金属制成同样重的飞机多载旅客100多人。制成的潜艇，既能抗海水腐蚀，又能抗深层压力，其下潜深度比不锈钢潜艇增加80%。同时，钛无磁性，不会被水雷发现，具有很好的反监护作用。

钒具有“亲生物”性。在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械，制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨，主动心瓣、骨骼固定夹。当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时，这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。

钛在人体中分布广泛，正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg，其作用尚不清楚。但钛能刺激吞噬细胞，使免疫力增强这一作用已被证实。

由于钛合金有很强的金属感和很高的强度，目前在手机上的应用也越来越多。参见图T5-4、T5-5

T5-4