CN106736304B - 金属壳体加工工艺、金属壳体及电子设备 - Google Patents

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

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

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(Computernumerical control，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

本发明解决的一个技术问题是降低金属壳体的制造成本。

一种金属壳体加工工艺，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。

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。

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处理的方式对所述凹槽和楔块加工成型。

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℃≤a ≤160℃。

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℃。

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。

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℃≤ b≤-75℃。

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。

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。

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。

一种采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；

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。

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≤A≤1.5。

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≤150°。

在其中一个实施例中，所述底面的宽度为C，其中，1.5mm≤C≤4.5mm。

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。

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。

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。

在其中一个实施例中，所述天线槽的数量为两个或四个。

在其中一个实施例中，所述金属框为铝合金框或不锈钢框。

一种电子设备，包括上述任一的金属壳体。

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

图1为金属壳体加工工艺的流程图；

图2为一实施例提供的金属壳体的平面结构示意图；

图3为图1中金属壳体的断面立体结构示意图；

图4为图1的A-A剖视结构示意图；

图5为金属壳体装配前的结构示意图；

图6为几何意义上金属壳体的装配结构示意图；

图7为图5中E处放大结构示意图；

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

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。

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。

参阅图1，一种金属壳体加工工艺，主要包括如下步骤：

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。

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200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。

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。

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，在保证表面粗糙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。

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℃≤a≤160℃，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/℃。

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210 冷却后所达到的温度为b，其中，-120℃≤b≤-75℃。温度低于常温后，楔块210 将产生收缩，从而同样使凹槽140和楔块210形成间隙配合。

S400，最后，将楔块210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210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。

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，

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。

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。

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。

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。

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≤A≤1.5。

在一些实施例中，楔块210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。

参阅图5，楔块210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112与底面111的夹角为B，其中B的取值范围是90°≤B≤150 °，事实上，当夹角B的值为90°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。

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≤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10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。

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210a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 210a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0.12mm≤D≤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。

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140a 的相似比A确定时，随着凹槽140的底面111与斜面112之间夹角B的增大，间距D的值变小，即楔块210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。

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113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。

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10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10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。

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200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130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。

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。

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。

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，使中板为平板状；

于所述金属框的毛坯的内壁面上沿其周向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；将金属框和中板的配合面之间的缝隙中注入胶水以进行点胶处理；

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，130℃≤a≤160℃。

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℃。

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℃≤b≤-75℃。

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7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b的取值为-100℃。

11.一种采用权利要求1-10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≤A≤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。

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16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。

20.一种电子设备，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。