CN106736304A - 金属壳体加工工艺、金属壳体及电子设备 - Google Patents

金属壳体加工工艺、金属壳体及电子设备 Download PDF

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CN106736304A CN201710056743.4A CN201710056743A CN106736304A CN 106736304 A CN106736304 A CN 106736304A CN 201710056743 A CN201710056743 A CN 201710056743A CN 106736304 A CN106736304 A CN 106736304A
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/04Metal casings

Abstract

本发明涉及一种金属壳体加工工艺,金属壳体和电子设备。包括获取金属框和中板的毛坯;于所述金属框的毛坯的内壁面上加工形成凹槽或楔块,于所述中板的毛坯的边缘加工形成与所述凹槽或楔块过盈配合的楔块或凹槽;加热所述凹槽或冷却所述楔块;将所述楔块与所述凹槽配合。中板和金属框采用分体设计的方式,两者独立加工完毕之后再通过过盈连接的方式进行组装。中板和金属框在CNC单独加工的过程中,避免了因金属壳体自身结构的限制而导致难以走刀或走刀次数增加的现象,同时也减少了对异形刀具和夹具的使用,也方便中板和金属框表面的硬化和抛光处理。因此,能减少金属壳体的加工时间和加工成本,在保证质量的基础上提高其加工效率。

Description

金属壳体加工工艺、金属壳体及电子设备
技术领域
[0001]本发明涉及机械加工工艺领域,特别是涉及一种金属壳体加工工艺,由该金属壳 体加工工艺制成的金属壳体,以及包含该金属壳体的电子设备。
背景技术
[0002] 一般的,大部分手机通常采用金属壳体,金属壳体散热能力强,机械强度高(抗压、 抗拉和抗弯能力强,耐磨),同时具备独特的金属光泽和触感,使手机给用户留下更高端的 印象。传统的金属壳体采用强度高的铝合金或者不锈钢板材,通过CNC (Computer numerical contro 1,数控加工)加工成型,但是,为确保金属壳体外观质量和机械强度,CNC 加工相对复杂,会导致金属壳体加工成本居高不下。
发明内容
[0003]本发明解决的一个技术问题是降低金属壳体的制造成本。
[0004] —种金属壳体加工工艺,至少包括如下步骤:
[0005] 获取金属框和中板的毛坯;
[0006] 于所述金属框的毛坯的内壁面上加工形成凹槽或楔块,于所述中板的毛坯的边缘 加工形成与所述凹槽或楔块过盈配合的楔块或凹槽;
[0007] 加热所述凹槽或冷却所述楔块;
[0008] 将所述楔块与所述凹槽配合。
[0009] 在其中一个实施例中,通过冲裁成型的方式下料形成所述金属框和中板的毛坯。 [0010] 在其中一个实施例中,对所述金属框和中板的毛坯加热,通过CNC处理的方式所述 凹槽和楔块加工成型。
[0011] 在其中一个实施例中,所述凹槽加热后所达到的温度为a,其中,130°C<a<160 °C。
[0012] 在其中一个实施例中,所述凹槽加热后所达到的温度a的取值为140°C。
[0013] 在其中一个实施例中,采用水蒸气、热油或电磁感应的方式对所述凹槽加热。
[00M] 在其中一个实施例中,所述楔块冷却后所达到的温度为b,其中,-120°C彡b彡-75 °C。
[0015] 在其中一个实施例中,通过将所述楔块浸入液氨、液氧或液氮中设定时间。
[0016] 在其中一个实施例中,将所述楔块与所述凹槽配合后,在所述金属壳体的其中一 相对两端上加工天线槽,再于所述天线槽中通过胶接的方式安装非金属件,最后对所述金 属壳体进行去毛刺、表面硬化和抛光处理。
[0017] 在其中一个实施例中,所述金属框和所述中板的配合面处进行点胶处理。
[0018] —种米用上述的金属壳体加工工艺所制作的金属壳体,金属壳体包括:金属框和 中板;
[0019] 所述金属框包括围设成一安装腔的边框本体,所述边框本体的内壁面上沿其周向 设置有凹槽或楔块;
[0020] 所述中板收容在所述安装腔中,所述中板的边缘设置有与所述凹槽或楔块过盈连 接的楔块或凹槽。
[0021] 在其中一个实施例中,所述楔块的截面形状为第一等腰梯形,所述凹槽的截面形 状为与所述第一等腰梯形呈几何相似的第二等腰梯形,所述第一等腰梯形对所述第二等腰 梯形的相似比为A,其中,1.1彡A彡1.5。
[0022] 在其中一个实施例中,所述楔块包括顶面,及连接在所述顶面端部的两楔面;所述 凹槽由设置在所述边框本体上能与所述顶面抵紧的底面、及连接在所述底面的端部并能与 所述楔面配合的两斜面围成,所述斜面与所述底面的夹角为B,其中,90°<B<l5〇°。
[0023] 在其中一个实施例中,所述底面的宽度为C,其中,丨.5mm<C<4.5ram。
[0024]在其中一个实施例中,所述中板上设置有连接所述楔面并与所述顶面平行的第一 配合面,所述边框本体上设置有连接所述斜面并与所述底面平行的第二配合面,所述第一 配合面和所述第二配合之间设置有用于加强抗拉和抗剪强度的胶接层。
[0025] 在其中一个实施例中,所述金属壳体其中一相对两端设置有用于减少或避免电磁 屏蔽的天线槽,所述天线槽中安装有非金属件。
[0026] 在其中一个实施例中,所述天线槽包括设置在所边框本体上的第一安装槽,及设 置在所述中板上并与所述第一安装槽连通的第二安装槽。
[0027] 在其中一个实施例中,所述天线槽的数量为两个或四个。
[0028] 在其中一个实施例中,所述金属框为铝合金框或不锈钢框。
[0029] 一种电子设备,包括上述任一的金属壳体。
[0030]本发明的一个实施例的一个技术效果是在保证金属壳体质量的基础上降低其制 造成本和生产周期。
附图说明
[0031] 图1为金属壳体加工工艺的流程图;
[0032] 图2为一实施例提供的金属壳体的平面结构示意图;
[0033]图3为图1中金属壳体的断面立体结构示意图;
[0034]图4为图1的A-A剖视结构示意图;
[0035]图5为金属壳体装配前的结构示意图;
[0036]图6为几何意义上金属壳体的装配结构示意图;
[0037]图7为图5中E处放大结构示意图;
[0038]图8为一实施例提供的金属壳体的装配结构示意图。
具体实施方式
[0039]为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中 给出了本发明的较佳实施方式。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文 所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更 加透彻全面。
[0040]需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上 或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及 类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
[0041] 参阅图1,一种金属壳体加工工艺,主要包括如下步骤:
[0042] S100,首先,通过冲裁或冲压的方式下料,获取金属框100和中板200的毛坯,对于 金属框100,先通过下料得到整块金属板,对该金属板的中部进行冲压或切割,以形成带有 安装腔120的边框本体110的毛坯,再对该边框本体110的毛坯进行挤压成型,以得到边框本 体110的大致轮廓。
[0043] S200,其次,在一些实施例中,于边框本体110的毛坯的内壁面加工形成凹槽140, 于中板200的边缘加工形成楔块210,该楔块210的截面尺寸大于凹槽140的截面尺寸,两者 刚好形成过盈配合的关系。当然,在其它实施例中,于边框本体110的毛坯的内壁面加工形 成楔块210,于中板2〇0的边缘加工形成凹槽140,只要保证楔块210的截面尺寸大于凹槽140 的截面尺寸即可。
[0044] 加工时,采用CNC加工的方式,可以先用T型铣刀铣出凹槽140的大致轮廓,再通过 端铣的方式加工凹槽140的斜面112,当然,也可以采用加工截面梯形的凹槽的专用铣刀一 次铣削成型。对于楔块210,可以通过立铣刀先加工其顶面211,再通过角度铣刀加工其楔面 212。
[0045] 在加工凹槽140和楔块210之前,可以通过电加热、等离子弧加热或激光加热的方 式对边框本体110和中板200进行预热,这样能使切削部位受热软化,通过塑性塑性变形的 方式适当降低其硬度和剪切强度,从而改善切削性能,减少切削力和功率消耗,减少切削过 程中产生的振动,确保凹槽140和楔块210符合设定的尺寸,形状和位置公差要求,提高切削 精度。同时,在保证表面粗燥度基础上能提高切削速度,刀具不会因切削速度的提高而产生 失效,延长刀具的使用寿命。
[0046] S300,然后,在一些实施例中,当凹槽140和楔块210两者之间的过盈量较大时,对 凹槽140进行加热(加热装配法,即热装法),通过水蒸气、热油或电磁感应对边框本体110进 行加热,凹槽加热后所达到的温度为a,130°C160°C,例如,a的温度为140。(:,边框本体 110温度上升后,凹槽140将产生膨胀,从而使凹槽140和楔块210形成间隙配合。凹槽140的 膨胀尺寸与边框本体110材料的膨胀系数呈正比关系,边框本体110采用铝合金材料 (AL6063/T6型铝合金、AL6061/T6型铝合金或AL7075/T6型铝合金等)时,其膨胀系数为23* 10_6/。。。
[0047]在一些实施例中,当凹槽140和楔块210两者之间的过盈量较大时,可以对楔块进 行冷却处理(低温装配法,冷装法),将楔块210浸入液氨、液氧或液氮等液体中冷却设定的 时间,也可以将其放入干冰颗粒中设定时间,楔块21〇冷却后所达到的温度为b,其中,-120 °C<b<_75°C。温度低于常温后,楔块210将产生收缩,从而同样使凹槽14〇和楔块210形成 间隙配合。
[0048] S400,最后,将楔块21〇插入凹槽140中。为提高装配效率,可以通过压力机械的辅 助作用实现两者的配合,当恢复常温时,楔块21〇产生膨胀或凹槽产生收缩而恢复初始尺 寸,楔块210与凹槽140从间隙配合状态重新恢复至过盈配合状态,最终实现两者之间稳定 可靠的过盈连接。
[0049] 在其它实施例中,当凹槽140和楔块210两者之间的过盈量较小时,可以采用压力 机械将楔块210直接压入凹槽140中(压入装配法),压力机械可以为热压机或机械压力机 等,
[0050] S500,将楔块210与凹槽140配合后,为确保信号的顺利收发,在金属壳体10的其中 一相对两端上加工天线槽130,天线槽130直接采用CNC的方式加工处理。再于天线槽130中 通过胶接的方式安装非金属件300,最后对金属壳体10进行去毛刺、表面硬化和抛光处理。 金属框100和中板200的配合面处进行点胶处理。以增强其连接强度。
[0051]中板200和金属框100采用分体设计的方式,两者独立加工完毕之后再通过过盈连 接的方式进行组装。中板200和金属框100在CNC单独加工的过程中,避免了因金属壳体10自 身结构的限制而导致难以走刀或走刀次数增加的现象,同时也减少了对异形刀具和夹具的 使用,也方便中板200和金属框100表面的硬化和抛光处理。因此,能减少金属壳体10的加工 时间和加工成本,在保证质量的基础上提高其加工效率。
[0052] 参阅图2至图5,金属壳体10主要应用在手机或平板电脑等电子设备上,金属壳体 10的结构包括金属框100和中板200。金属框100用于安装主板等硬件,中板200用于做电池 盖以保护手机中的电池。金属框100包括边框本体110,边框本体110围设成一安装腔120,边 框本体110的内壁面上沿其周向设置有楔块210或凹槽140。中板200安装在边框本体110所 围成的安装腔120内,中板200的边缘设置有与边框本体110上的楔块210或凹槽140相对应 的凹槽140或楔块210,凹槽140与楔块210之间采用过盈配合的方式连接在一起。
[0053] 在一些实施例中,边框本体110的内壁面上开设凹槽140,中板200的边缘设置楔块 210,楔块210与凹槽140过盈配合。在其它实施例中,边框本体110的内壁面上设置楔块210, 中板200的边缘(外壁面)上开设与楔块210过盈配合的凹槽140。
[0054] 参阅图5,楔块210的立体结构为棱台形,其截面形状为第一等腰梯形210a。凹槽 140的截面形状为第二等腰梯形140a。第一等腰梯形210a和第二等腰梯形140a呈几何相似, 可以理解,为保证楔块210与凹槽140之间的配合存在一定的过盈度,第一等腰梯形210a的 外形尺寸大于第二等腰梯形140a的外形尺寸。换言之,第一等腰梯形210a对第二等腰梯形 140a的相似比为A,其中A的取值范围是1.1彡A<1.5。
[0055] 在一些实施例中,楔块21〇截面形状可以为三角形或矩形等,凹槽140的形状同样 为三角形或矩形。只需保证楔块210能与凹槽140过盈配合即可。
[0056] 参阅图5,楔块21〇包括顶面211 (对应第一等腰梯形210a的上底)和两楔面212 (对 应第一等腰梯形210a的两腰),两楔面212分别与顶面211的端部连接。凹槽140包括底面111 (对应第二等腰梯形140a的下底)和两斜面112 (对应第二等腰梯形140a的两腰),当中板200 与边框本体110配合时,楔块210的顶面211与凹槽140的底面111可以相互抵紧,两斜面112 分别与底面111的端部连接,斜面II2与底面111的夹角为B,其中B的取值范围是90°<B< 15〇°,事实上,当夹角B的值为9〇°时,楔块210和凹槽140的截面形状均为矩形。可以理解,由 于第一等腰梯与第二等腰梯形140a呈几何相似,楔面212与顶面211的夹角值等于B的取值。 [0057] 参阅图5,底面111的宽度为C (对应第二等腰梯形140a下底的长度),其中C的取值 范围是1 • 5mm<C彡4 • 5mm,当底面111的宽度增大时,楔块210与凹槽140之间的配合面积增 大,从而增强中板200与边框本体110之间的结合力,进而提高整个金属壳体1〇的抗摔和抗 压等机械性能。因此,根据实际情况的需要,可以合理选择底面111的宽度,在一些实施例 中,底面111的宽度为C的值为2mm或3.5mm等。
[0058]参阅图5至图7,在几何上,当第二等腰梯形140a的下底重合在第一等腰梯形21〇a 的上底上、且两个等腰梯形的中心线相互重合时,由于第一等腰梯形21〇a的尺寸大于第二 等腰梯形140a的尺寸,第一等腰梯形210a的腰与第二等腰梯形140a的腰之间存在一定的间 距D,该间距D可以用来衡量楔块210与凹槽140之间的过盈度。间距D的取值范围是〇.丨2mm< D彡0 • 17mm,根据实际情况的需要,可以采用合理的D值,在一些实施例中,d的取值为 0•15mm〇
[0059]事实上,当底面111的宽度C及第一等腰梯形210a对第二等腰梯形14〇&amp;的相似比A 确定时,随着凹槽140的底面111与斜面II2之间夹角B的增大,间距D的值变小,g卩楔块21〇与 凹槽140之间的过盈度减少。反之,随着凹槽140的底面111与斜面112之间夹角B的减小,间 距D的值变大,即楔块210与凹槽140之间的过盈度增大。因此,根据实际情况的需要,通过改 变相似比A的值、凹槽140底面111与斜面112之间夹角B的值、以及凹槽140底面111宽度C的 值,即可对楔块210与凹槽140之间的过盈度进行合理调整。
[0060] 参阅图5和图8,在一些实施例中,中板200上设置有第一配合面213,第一配合面 213与楔面212的一端连接并与顶面211平行。边框本体110上设置有第二配合面113,第二配 合面113与斜面112的一端连接并与底面111平行。实际上,第一配合面213和第二配合面113 均为竖直面且相互平行,两者均与中板200的主体部分垂直。当楔块210与凹槽140实现过盈 连接后,可以在第一配合面213和第二配合面II3之间注入胶水,胶水凝固后将形成胶接层 400,使两者实现胶接连接,这样能提高中板200与边框本体110之间的抗拉和抗剪强度,进 一步加强两者过盈连接的稳定性与可靠性。
[0061]参阅图2和图3,为确保手机中天线顺利的收发信号,金属壳体1〇其中一相对两端 设置有天线槽130,例如,天线槽130设置在金属壳体10上相对的两条短边上。天线槽130中 采用非金属件300填充,这样能有效减少或避免金属壳体1〇的电磁屏蔽作用,在一些实施例 中,非金属件300可以采用塑胶件,塑胶件通过胶接或卡接等方式与天线槽130配合。
[0062]参阅图2和图3,天线槽130包括第一安装槽131和第二安装槽132,第一安装槽131 (竖直槽)设置在边框本体110的两条短边上,同样的,第二安装槽132 (水平槽)设置在中板 2〇〇的两条短边上,第一安装槽131和第二安装槽132相互连通,两者刚好连接形成一个L形。 天线槽13〇的数量可以为四个,即金属壳体10的两端各设置两个,在其它实施例中,天线槽 130的数量为两个,即金属壳体10的两端各设置一个。
[0063]本发明还提供一种电子设备,该电子设备包含上述的金属壳体10,由于采用上述 金属壳体10,在确保质量的前提下,可以通过提高规模化生产水平以进一步降低手机制造 成本,提升产品的市场竞争力。
[0064]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存 在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
[0065]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来 说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护 范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (20)

1.一种金属壳体加工工艺,其特征在于,至少包括如下步骤: 获取金属框和中板的毛坯; 于所述金属框的毛坯的内壁面上加工形成凹槽或楔块,于所述中板的毛坯的边缘加工 形成与所述凹槽或楔块过盈配合的楔块或凹槽; 加热所述凹槽或冷却所述楔块; 将所述楔块与所述凹槽配合。
2.根据权利要求1所述的金属壳体加工工艺,其特征在于,通过冲裁成型的方式下料形 成所述金属框和中板的毛坯。
3.根据权利要求1所述的金属壳体加工工艺,其特征在于,对所述金属框和中板的毛坯 加热,通过CNC处理的方式对所述凹槽和楔块加工成型。
4. 根据权利要求1所述的金属壳体加工工艺,其特征在于,所述凹槽加热后所达到的温 度为a,其中,13〇°C彡a彡160°C。
5. 根据权利要求4所述的金属壳体加工工艺,其特征在于,所述凹槽加热后所达到的温 度a的取值为140 °C。
6. 根据权利要求4所述的金属壳体加工工艺,其特征在于,采用水蒸气、热油或电磁感 应的方式对所述凹槽加热。
7. 根据权利要求1所述的金属壳体加工工艺,其特征在于,所述楔块冷却后所达到的温 度为b,其中,_120°C彡b彡_75°C。
8. 根据权利要求7所述的金属壳体加工工艺,其特征在于,通过将所述楔块浸入液氨、 液氧或液氮中设定时间。
9. 根据权利要求1所述的金属壳体加工工艺,其特征在于,将所述楔块与所述凹槽配合 后,在所述金属壳体的其中一相对两端上加工天线槽,再于所述天线槽中通过胶接的方式 安装非金属件,最后对所述金属壳体进行去毛刺、表面硬化和抛光处理。
10. 根据权利要求1所述的金属壳体加工工艺,其特征在于,所述金属框和所述中板的 配合面处进行点胶处理。
11. 一种采用权利要求1-1〇中任一项所述的金属壳体加工工艺所制作的金属壳体,其 特征在于:所述金属壳体包括金属框和中板; 所述金属框包括围设成一安装腔的边框本体,所述边框本体的内壁面上沿其周向设置 有凹槽或楔块; 所述中板收容在所述安装腔中,所述中板的边缘设置有与所述凹槽或楔块过盈连接的 楔块或凹槽。
12. 根据权利要求11所述的金属壳体,其特征在于,所述楔块的截面形状为第一等腰梯 形,所述凹槽的截面形状为与所述第一等腰梯形呈几何相似的第二等腰梯形,所述第一等 腰梯形对所述第二等腰梯形的相似比为A,其中,1.1 •5。
13. 根据权利要求11所述的金属壳体,其特征在于,所述楔块包括顶面,及连接在所述 顶面端部的两楔面;所述凹槽由设置在所述边框本体上能与所述顶面抵紧的底面、及连接 在所述底面的端部并能与所述楔面配合的两斜面围成,所述斜面与所述底面的夹角为B,其 中,90°<B<150°。
14. 根据权利要求13所述的金属壳体,其特征在于,所述底面的宽度为C,其中,1.5mm< C<4_ 5mm〇
15. 根据权利要求13所述的金属壳体,其特征在于,所述中板上设置有连接所述楔面并 与所述顶面平行的第一配合面,所述边框本体上设置有连接所述斜面并与所述底面平行的 第二配合面,所述第一配合面和所述第二配合之间设置有用于加强抗拉和抗剪强度的胶接 层。
16. 根据权利要求11所述的金属壳体,其特征在于,所述金属壳体其中一相对两端设置 有用于减少或避免电磁屏蔽的天线槽,所述天线槽中安装有非金属件。
17. 根据权利要求ie所述的金属壳体,其特征在于,所述天线槽包括设置在所边框本体 上的第一安装槽,及设置在所述中板上并与所述第一安装槽连通的第二安装槽。
18. 根据权利要求16所述的金属壳体,其特征在于,所述天线槽的数量为两个或四个。
19. 根据权利要求11所述的金属壳体,其特征在于,所述金属框为铝合金框或不锈钢 框。
20. —种电子设备,其特征在于,包含如权利要求11至19中任一项所述的金属壳体。
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