CN107087363A - 金属中框加工工艺、金属中框及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属中框、金属中框加工工艺和包含该金属中框的电子装置。金属中框包括边框，其内表面上设置有沿周向延伸的凹槽或凸块；中板，其边缘上设置有与所述凹槽或凸块过盈配合的凸块或凹槽；塑胶件，注塑成型在所述边框与所述中板之间。金属中框加工工艺包括如下步骤：通过挤压工艺和CNC工艺加工成型带有凹槽或凸块的边框；采用压铸工艺加工成型带有凸块或凹槽的中板；加热所述凹槽或冷却所述凸块，将所述凸块与所述凹槽配合并恢复至初始温度；将熔融的塑胶注射至所述中板与所述边框之间缝隙中；冷却并对成型后的所述金属中框进行表面处理。这样能节省CNC工艺的加工量，从而减少整个金属中框的加工时间，继而降低金属中框的制造成本。

Description

金属中框加工工艺、金属中框及电子装置

技术领域

本发明涉及通信设备技术领域，特别是涉及一种金属中框、金属中框加工工艺及包含该金属中框的电子装置。

背景技术

在智能手机和掌上电脑等电子设备中，通常采用中框结构，该种结构的中框包括中板和边框，一般地，中框有多种成型方式。

例如，中框通过墩压或冲压的方式成型出中框粗坯，再通过CNC工艺将中框粗坯加工成中框产品，但CNC加工量太大，导致加工时间过长，成本过高。

又如，先通过压铸工艺加工成型中框粗坯，再将中框粗坯的局部进行CNC加以形成中框产品，虽然能减少CNC加工量，但是不利于中框的阳极氧化工艺，导致其外观质量较差。

再如，边框通过CNC加工处理，将加工完毕后的边框放入压铸模具中，通过压铸的方式形成与边框连接的中板，从而使中框加工成型。由于压铸后的边框存在较大的变形量，需要增加相应的矫正工序，同样存在加工时间和成本过高的缺陷。

发明内容

本发明解决的一个技术问题是如何提高金属中框的生产效率。

一种金属中框，包括：

边框，其内表面上设置有沿周向延伸的凹槽或凸块；

中板，其边缘上设置有与所述凹槽或凸块过盈配合的凸块或凹槽；

塑胶件，连接在所述边框与所述中板之间。

在其中一个实施例中，所述凸块的截面为等腰梯形，所述凸块包括顶面，及分别与所述顶面的端部连接的两个第一斜面；所述凹槽由设置在所述边框上并与所述顶面相对应的底面、及分别与所述底面的端部连接并与所述第一斜面对应的两个第二斜面围设而成。

在其中一个实施例中，所述第一斜面与所述顶面的夹角为C，其中，90°≤C≤145°。

在其中一个实施例中，所述中板上设置有与所述第一斜面连接的第一抵紧面，所述边框上设置有与所述第二斜面连接、并与所述第一抵紧面对应的第二抵紧面；

所述金属中框还包括连接在所述第一抵紧面和所述第二抵紧面之间的胶结层、焊缝金属或所述塑胶件。

在其中一个实施例中，所述中板的边缘和所述边框的内表面上均设置有与所述塑胶件配合的加强连接结构；所述加强连接结构包括相互形成凹凸不平结构的若干加强槽或加强孔。

一种电子装置，包括上述任一所述的金属中框。

一种金属中框加工工艺，包括如下步骤：

通过挤压工艺和CNC工艺加工成型带有凹槽或凸块的边框；

采用压铸工艺加工成型带有凸块或凹槽的中板；

加热所述凹槽或冷却所述凸块，将所述凸块与所述凹槽配合并恢复至初始温度；

将熔融的塑胶注射至所述中板与所述边框之间缝隙中；

冷却并对成型后的所述金属中框进行表面处理。

在其中一个实施例中，于所述凸块与所述凹槽配合之前，将所述边框和所述中板进行纳米化处理。

在其中一个实施例中，所述纳米化处理包括如下步骤：

对所述中板和所述边框进行脱脂和除污；

将所述中板和所述边框放入含胺类物质溶液中浸泡设定时间、并于所述中板的边缘和所述边框的内表面上腐蚀形成纳米级凹坑；

对腐蚀后的所述中板和所述边框进行水洗和干燥。

在其中一个实施例中，所述表面处理工艺包括如下步骤：

通过CNC工艺铣平所述边框和中板的外表面；

对铣平后的外表面进行喷砂和阳极氧化处理。

本发明的一个实施例的一个技术效果是保证金属中框外观质量的基础上降低其制造成本。

附图说明

图1为板材的结构示意图；

图2为一实施例提供的金属中框的边框的结构示意图；

图3为一实施例提供的金属中框的中板的结构示意图；

图4为图3中A处放大结构示意图；

图5为一实施例提供的金属中框的立体结构示意图；

图6为一实施例提供的金属中框的边框的局部剖面结构示意图；

图7为一实施例提供的金属中框的中板的局部剖面结构示意图；

图8为一实施例提供的金属中框装配前的局部剖面结构示意图；

图9为一实施例提供的金属中框装配后的局部剖面结构示意图；

图10为金属中框加工工艺的流程框图；

图11为纳米化处理工艺的流程框图。

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。

同时参阅图5至图9，一种金属中框，包括边框100、中板200和塑胶件300。中板200大致呈平板状，边框100为环形框结构。边框100环绕中板200的边缘设置，边框100的内表面上设置有凹槽110，凹槽110沿边框100的周向延伸。中板200的边沿设置有凸块210，该凸块210与凹槽110过盈配合(当然，凹槽110可以设置在中板200的边缘，凸块210设置在边框100的内表面上)。塑胶件300通过注塑成型的方式填充在中板200和边框100之间与天线所对应的缝隙中，塑胶件300起到防止金属中框信号屏蔽和连接中板200与边框100的作用。

边框100和中板200采用分体式的设计形式，两者独立加工完毕之后再通过过盈连接的方式进行装配。避免了因金属中框自身结构的限制而导致难以走刀或走刀次数增加的现象，这样节省了CNC工艺的加工量，减少了对异形刀具和夹具的使用，有利于提高中板200和边框100的表面处理质量。因此，能减少金属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7，在一些实施例中，凸块210的截面为等腰梯形，也可以为矩形或三角形等。凸块210包括顶面211和两个第一斜面212，顶面211垂直与中板200的上、下表面，两个第一斜面212分别连接在顶面211的两端，第一斜面212与顶面211的夹角为C，其中，C的取值范围是：90°≤C≤145°。例如，C的值为90°、120°或145°等。

参阅图6，边框100上设置有底面111和两个第二斜面112，底面111和两个第二斜面112共同围设成凹槽110。底面111与凸块210的顶面211相对应，两个第二斜面112分别连接在底面111的两端，第二斜面112与第一斜面212相对应，当边框100与中板200过盈连接后，底面111与顶面211相互抵紧，第一斜面212与第二斜面112相互抵紧。

同时参阅图6至图9，中板200上设置有第一抵紧面213，第一抵紧面213与第一斜面212连接，第一抵紧面213可以与顶面211平行。边框100上设置有第二抵紧面113，第二抵紧面113与第二斜面112连接、并与第一抵紧面213相对应，第二抵紧面113可以与底面111平行。当凸块210与凹槽110实现过盈配合之后，为进一步提高边框100与中板200之间的抗拉和抗剪强度，提高两者过盈连接的稳定性和可靠性，可以在第一抵紧面213与第二抵紧面113之间中注入胶水而凝固形成胶接层400；也可以使第一抵紧面213与第二抵紧面113通过焊接连接，即通过第一抵紧面213与第二抵紧面113之间的焊缝金属实现连接；还可以在第一抵紧面213与第二抵紧面113之间直接注塑熔融的塑胶而形成塑胶件300，通过塑胶件300实现两者的连接。

当第一抵紧面213与第二抵紧面113采用胶水连接时，可以先在中板200和边框100之间与天线所对应的缝隙中注塑熔融的塑胶并冷却凝固成塑胶件300后，再于第一抵紧面213与第二抵紧面113之间注入胶水，即塑胶件300成型在前，胶接层400成型在后，当然，也可以采用胶接层400成型在前，塑胶件300成型在后的方式。

同时参阅图3至图5，与天线对应的位置处，中板200的边缘和边框100的内表面上均设置有加强连接结构220，在一些实施例中，加强连接结构220为若干加强槽221或加强孔，若干加强槽221或加强孔之间相互形成凹凸不平的结构。加强槽221可以燕尾槽、矩形槽或圆弧形槽等，加强槽221和加强孔可以交替设置。由于设置加强槽221或加强孔，可以明显加强与天线对应位置处的塑胶件300跟中板200和边框100之间的连接强度。

在注塑过程中，熔融的塑胶渗入至加强槽221或加强孔中，冷却成型后，固化的塑胶件300与中板200和边框100之间形成一种犬牙交错的咬合关系，增强了塑胶件300与中板200和边框100的连接强度，确保金属中框具备良好的抗摔和抗冲击性能，提高了金属中框的使用寿命。

在一些实施例中，中板200和边框100上形成有纳米级凹坑，纳米级凹坑可以位于加强槽221或加强孔中，也可以位于中板200边缘和边框100内表面不同于加强槽221或加强孔的其它部位上。熔融塑胶通过注射机注入至纳米级凹坑中，固化后的塑胶件300通过纳米级凹坑与中板200和边框100产生“锚栓效应”，塑胶件300被可靠的禁锢在边框100和中板200上，更进一步加强了塑胶件300与边框100和中板200之间的结合力，提升金属中框对外界冲击的抵抗能力。

本发明还提供一种电子装置，该电子装置包括如上所述的金属中框。

本发明还提供一种金属中框加工工艺，参阅图10，包括如下主要步骤:

S410，通过挤压工艺和CNC工艺将板材10加工成型带有凹槽110或凸块210的边框100。首先，同时参阅图1和图2，通过挤压工艺将板材10加工形成环状的边框100胚料，再通过少量CNC工艺对边框100胚料进行局部加工以成型边框100，例如，在边框100胚料上加工加强槽221或加强孔等加强连接结构220等。

S420，采用压铸工艺成型带有凸块210或凹槽110的中板200。同时参阅图2、图3和图5，通过压铸机将熔融的金属在高压高速下注入压铸模中，并在高压下固化成型中板200，加强槽221或加强孔等加强连接结构220在压铸模中一次性成型。压铸工艺省去了复杂的CNC加工工序，提高了金属中框的加工效率，压铸成型后的中板200具有表面粗燥度佳，机械强度大的优点，同时，减少了CNC工序的加工余量，节约了原材料成本。

S430，加热凹槽110或冷却凸块210，将凸块210与所述凹槽110配合并恢复至初始温度。在一些实施例中，当凹槽110和凸块210两者之间的过盈量较大时，对凹槽110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100进行加热，凹槽110加热后所达到的温度为a，130℃≤a≤160℃，边框100温度上升后，凹槽110将产生膨胀，从而使凹槽110和凸块210形成间隙配合。

在一些实施例中，也可以对凸块210进行冷却处理(低温装配法，冷装法)，将凸块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，凸块210冷却后所达到的温度为b，其中，-120℃≤b≤-75℃。温度低于常温后，凸块210将产生收缩，从而同样使凹槽110和凸块210形成间隙配合。

最后，将凸块210插入凹槽110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，凸块210产生膨胀或凹槽110产生收缩而恢复初始尺寸，凸块210与凹槽110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110和凸块210两者之间的过盈量较小时，可以采用压力机械将凸块210直接压入凹槽110中(压入装配法)，压力机械可以为热压机或机械压力机等。

S440，将熔融的塑胶注射至中板200与边框100之间缝隙中。同时参阅图5至图7，首先将焊接好的边框100和中板200夹在模具型腔中，再通过注射机将熔融的塑胶注入中板200与边框100之间缝隙中，熔融的塑胶同时渗入至中板200与边框100上的加强槽221或加强孔中，当熔融的塑胶凝固成固态的塑胶件300后，塑胶件300起到很好的连接和密封效果，能将中板200和边框100结合成一个整体的金属中框，确保金属中框具备良好的机械强度。

中板200和边框100可以采用铝合金、不锈钢和钛合金等材料制成。塑胶件300300可以采用PBS树脂(Polybutadiene-styrene，聚丁二烯-丙烯腈)材料、PBT树脂(Polybutylene terephthalate，聚对苯二甲酸丁二醇酯)材料或PPS树脂材料(Polyphenylene sulfide，聚苯硫醚)制成。

S450，冷却并对成型后的金属中框进行表面处理。由于熔融的塑胶在边框100与中板200之间的缝隙中可能存在外溢现象，从而导致凝固成型后的塑胶件300相对边框100和中板200的外表面凸出一定的高度。因此，塑胶件300凝固成型后，采用CNC精铣工艺铣平凸出的塑胶件300，确保金属中框的外观质量。在一些实施例中，可以将边框100和中板200的外表面铣削一定的厚度，以进一步提高金属中框外表面的平整度。

然后对铣平后的金属中框外表面进行喷砂处理，在一些实施例中，可以采用机械喷砂处理工艺在金属中框外表面上获得机械砂面，例如，通过压缩空气将磨料(金刚砂、石英砂、铜矿砂或铁砂等)高速喷射至边框100和中板200的外表面，在高速喷射的磨料对的冲击和切削作用下，金属中框上附着的油脂等污染物被清除，从而使边框100和中板200的外表面获得一定的清洁度和粗燥度，边框100和中板200的机械性能得到改善，提高了金属中框的抗疲劳性以及其外表面的耐磨性，增强后续氧化膜的附着力，从而延长氧化膜的耐久性。在其它实施例中，可以通过化学介质的孔蚀作用在金属中框外表面上获得化学砂面。

最后，对喷砂处理后的外表面进行阳极氧化处理。将金属中框作为阳极，在电解液中反应设定时间，金属中框的外表面形成一层氧化膜，该氧化膜可以为20μm左右。由于该氧化膜的作用，提高了金属中框外表面的硬度和耐磨损性能，延长了金属中框的使用寿命。

在一些实施例中，在中板200与边框100过盈连接之前，将边框100和中板200进行纳米化处理。以进一步提高塑胶件300与边框100和中板200之间的结合力。参阅图11，纳米化处理主要包括如下步骤：

S510，首先，对中板200和边框100进行脱脂和除污。在加工成型过程中，中板200和边框100上附着有油脂和其它污染物，将中板200和边框100浸入一定PH值的碱液中浸泡设定时间，碱液将对中板200和边框100进行有效地脱脂和除污处理。然后，将中板200和边框100从碱液取出、并于一定PH值的酸液中浸泡一段时间，从而将附着在中板200和边框100上的碱液进行中和。

S520，然后，将中板200和边框100放入含胺类物质溶液(T液，Taiseiplas液)中浸泡设定时间，中板200的边缘和边框100的内表面上将腐蚀形成蜂窝状的纳米级凹坑。该纳米级凹坑的截面尺寸为B，B的取值范围可以为20nm≤B≤40nm。

S530，最后，对腐蚀后的中板200和边框100进行水洗和干燥，以便熔融塑胶的注射。

由于中板200和边框100上形成有纳米级凹坑，熔融的塑胶同样会渗入其中，从而使成型后的塑胶件300与中板200和边框100形成“锚栓效应”，塑胶件300与边框100和中板200之间的结合力大幅加强。

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 (10)

1.一种金属中框，其特征在于，包括：

边框，其内表面上设置有沿周向延伸的凹槽或凸块；

中板，其边缘上设置有与所述凹槽或凸块过盈配合的凸块或凹槽；

塑胶件，连接在所述边框与所述中板之间。

2.根据权利要求1所述的金属中框，其特征在于，所述凸块的截面为等腰梯形，所述凸块包括顶面，及分别与所述顶面的端部连接的两个第一斜面；所述凹槽由设置在所述边框上并与所述顶面相对应的底面、及分别与所述底面的端部连接并与所述第一斜面对应的两个第二斜面围设而成。

3.根据权利要求2所述的金属中框，其特征在于，所述第一斜面与所述顶面的夹角为C，其中，90°≤C≤145°。

4.根据权利要求2所述的金属中框，其特征在于，

所述中板上设置有与所述第一斜面连接的第一抵紧面，所述边框上设置有与所述第二斜面连接、并与所述第一抵紧面对应的第二抵紧面；

所述金属中框还包括连接在所述第一抵紧面和所述第二抵紧面之间的胶结层、焊缝金属或所述塑胶件。

5.根据权利要求1所述的金属中框，其特征在于，所述中板的边缘和所述边框的内表面上均设置有与所述塑胶件配合的加强连接结构；所述加强连接结构包括相互形成凹凸不平结构的若干加强槽或加强孔。

6.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一项所述的金属中框。

7.一种金属中框加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

通过挤压工艺和CNC工艺加工成型带有凹槽或凸块的边框；

采用压铸工艺加工成型带有凸块或凹槽的中板；

加热所述凹槽或冷却所述凸块，将所述凸块与所述凹槽配合并恢复至初始温度；

将熔融的塑胶注射至所述中板与所述边框之间缝隙中；

冷却并对成型后的所述金属中框进行表面处理。

8.根据权利要求7所述的金属中框加工工艺，其特征在于，于所述凸块与所述凹槽配合之前，将所述边框和所述中板进行纳米化处理。

9.根据权利要求8所述的金属中框加工工艺，其特征在于，所述纳米化处理包括如下步骤：

对所述中板和所述边框进行脱脂和除污；

将所述中板和所述边框放入含胺类物质溶液中浸泡设定时间、并于所述中板的边缘和所述边框的内表面上腐蚀形成纳米级凹坑；

对腐蚀后的所述中板和所述边框进行水洗和干燥。

10.根据权利要求7所述的金属中框加工工艺，其特征在于，所述表面处理工艺包括如下步骤：

通过CNC工艺铣平所述边框和中板的外表面；

对铣平后的外表面进行喷砂和阳极氧化处理。