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          從iPhone4、iPhone5、iPhone6看手機外殼加工工藝進化史


          從iPhone4、iPhone5到iPhone6,蘋果為我們推出了一代又一代新產品,讓我們享受到最新的科技產品。每次不只是配置上的改變,蘋果在工藝上也不斷改變。下面就闡述一下我對這幾款手機在設計和制造工藝上的一些看法。


          現在回過頭來看,這三代手機的設計幾乎引領了全球手機設計的風潮。無論是材質、設計還是制造工藝。


          一、iPhone4

          先說iPhone4,對于iPhone帶來的驚艷震撼,第一次是07年的iPhone橫空出世,原來智能手機可以這么做;第二次是iPhone4的發布,原來智能手機可以做得這么漂亮。

          iPhone4 的一個顯著特點是采用了 CNC 不銹鋼中框,前后配上玻璃,讓整機有了一種硬朗、堅固、簡潔之美。雖然第一代 iPhone 和后面兩代都用不銹鋼做邊框,但是不同的是 iPhone4 的不銹鋼中框是整個手機構造的核心和骨架,屏幕、電池主板以及其他配件都是固定在骨架上面,是為了實現 ID 和結構設計的基礎。

          1.Touch 系列的不銹鋼后蓋

          要談論這個 iPhone4 的制造工藝之前,先追溯一下它的兄弟產品Touch系列。蘋果對產品的一體化追求已經到了深入骨髓的地步,在 Touch3 上面,就用了壓鑄一體成型的不銹鋼后蓋。

          由于 Touch 上面沒有蜂窩網絡要求,能夠做到更加完整的一體性,從內部來看,其實這個后蓋的工藝并沒有 iPhone4 那么復雜。首先,它是一快鋼板壓鑄成后蓋的樣子,在內部固定主板等零件的構造上采用單個不銹鋼小組件,然后通過激光點焊跟后蓋連接。

          到了跟 iPhone4 同時期的 Touch4 上面,依舊是一塊不銹鋼壓鑄成型,不一樣的是還加入了注塑成型來實現復雜的內部構造。但是在 iPhone 身上,蘋果的要求顯然比 Touch 要高,并且要考慮到信號問題,做起來也沒有 Touch 那樣得心應手。

          2.iPhone4的中框CNC情況

          iPhone4 的不銹鋼邊框的制造難度,無論是它的結構復雜度還是加工精度,現在看來依然是頂級水平,沒有超越者。在不銹鋼邊框內部構造上,并沒有像 Touch 系列一樣通過點焊來實現,而是由 CNC 直接在邊框上切削出形狀,工藝復雜度可想而知。

          舉個例子,上圖中的幾個紅框標示處,上面那兩個小框框,也就是 CNC 倒鉤,是用來卡住手機背部那塊玻璃。中間那個是螺紋柱,要先在邊框上 CNC 出一個圓凹槽,然后激光點焊焊接,這么做這個螺柱是要來固定屏幕。最下面的紅色長條框是把中間的不銹鋼片激光電焊連接。

          最右那個是天線隔斷注塑,現在看來滿大街都是這樣的注塑條,這個是蘋果的首創,注塑材料是一種質地非常堅固的工程塑料,邊框切斷后通過這種注塑材料來連接,又能保證信號。所以,現在滿大街的金屬邊框手機都要感謝蘋果在材料學方面的探索。

          iPhone4 的結構強度非常高,不銹鋼材質本來就很堅固,然后前面板是通過螺絲固定在不銹鋼邊框上,玻璃背蓋通過卡扣卡在不銹鋼邊框上,主板也依附在中間的不銹鋼片上,你在 iPhone4 上面很少看到塑料件和用膠水粘合的地方。

          3.iPhone4 的整體設計特點

          iPhone4 對后續的手機市場影響非常巨大,以至于消費者都有了一種審美慣性,只要是前后玻璃,中間邊框的手機,都覺得好看。最終是,你做到了比它更大,你做到了比它更輕,你做到了比它更薄,但再也沒有誰做到了它在工藝和結構上面的水準。

          蘋果產品在 ID 和結構設計上,不難發現它遵循的是化繁為簡,統一、完整、堅固、優雅。

          iPhone4 的三明治設計,包括了前面板、不銹鋼邊框、不銹鋼鋼片、玻璃后蓋四個大組件。顯然,這并不是蘋果的最終追求,時過兩年,蘋果帶來了 iPhone5。

          二.iPhone5

          那晚我也看了發布會,也跟著吐槽了蘋果的創新匱乏,這不就是一個拍扁拉長的 iPhone4 么,等了兩年你就這點能耐啊。當我后來漸漸接觸到 iPhone5/S 后,拆也拆了,才發現,這是迄今為止最精致的 iPhone,沒有之一。

          1.iPhone5的一體成型機身工藝

          在制造工藝上,相比 iPhone4 又有哪些進步呢?

          最大的進步是蘋果終于把 Unibody 技術運用到了手機上,手機金屬外殼全 CNC 加工。注:Unibody 技術為一體成型機身工藝,一種把鋁合金,擠壓成板材,然后通過數控機床一體成型的機械加工技術。


          在手機制造里面,這應該是首次這么干。蘋果牛逼之處就是在于它不用去看別的手機是怎么做,用什么工藝,它一直在手機上探索運用一些新的工藝,這些工藝并不是突然冒出來的,之前本來就有,但是蘋果卻可以不計成本的按照設計需要來執行,這就是為什么蘋果一直獨領風騷。

          初看上去,外觀上面延續了 4 的風格,但是結構和工藝完全變了,Unibody 讓手機直接變成了兩個部分:屏幕和外殼。再細說一點就是背部的三段式,上下兩部分是陶瓷玻璃。這符合了蘋果追求極簡的風格,同時 Unibody 可以讓機器做得更薄,但也對機身內部構造提出了更大的要求,信號問題也更難處理。

          外觀上面相比 4 變得更加精細,這種精細體現在無處不在的高光倒角上面:邊框上下邊倒角、按鍵高光、底部揚聲器孔倒角、不銹鋼耳機和閃電接口倒角,甚至連底部兩顆螺絲的密紋高光都不放過,這些全部通過 CNC 精雕實現。

          背部 LOGO、iPhone 字樣都通過特殊的陽極氧化,加上上下兩端的玻璃,配合蘋果對精度的高要求,所以無論你哪個角度觀看這部手機,都透露出一種精致的氣息。

          說回制造工藝,Unibody 的設計必然付出昂貴的 CNC 加工成本,產能也難以提升。需要代工廠購置更多的機床,這方面蘋果甚至是給代工廠購買機器,扶持對方實現自己的產能需求,有時候為了實現要求,直接把供應商給收購。


          跟 4 的不銹鋼框架不一樣,5 的整體都是圍繞著 Unibody 后蓋來展開,這個后蓋需要 CNC 出來安放主板、攝像頭、尾插排線等細小構造,例如屏幕總成則依舊通過卡口卡在機身上,做手機的都知道,卡口是很難控制好精度的地方,大多數的做法是通過膠水解決。

          在一樣用 Unibody 的 Touch5 和 iPad mini 上面,屏幕是通過膠水跟機殼粘合,在 iPhone5 上,蘋果也可以這樣做,但是這樣做就是對結構的妥協,但是大部分廠商都是通過膠水粘合,即能做到精度又能省事。

          2.其他 Unibody 手機情況

          我們再來看看 iPhone5 之后其他 Unibody 手機是怎么做的。

          這是 HTC ONE M7,當時風靡一時,通過拆解可以看到,它的 Unibody 后蓋上面邊緣是有一圈注塑,還有膠水,而且,它的后蓋就只是一個后蓋,主板等全部依附在屏幕那邊,在結構復雜度上面先比 iPhone5 略遜一籌,說白點就是這樣做更簡單,但是 M7 的背部弧線也是一個 CNC 難點,如何讓弧線平滑過渡需要付出多一點工時。

          再來看看 ONE 系列的第二代 M8,這一代有了進步,變成了全金屬,雖然舍棄膠水改用卡扣,但是仍舊只充當后蓋。不過放眼全球,它也是第二好的 Unibody 設計了。

          三、iPhone6

          說到 iPhone6 了,當我看到 iPhone6 的諜照的時候,我不相信這是蘋果的設計,這粗壯的天線條成了大家集體吐槽的焦點。


          1.iPhone6的全金屬外殼外觀


          跟 5 對比發現,它把 iPhone5 后背的陶瓷玻璃都剔除了,手機外觀就剩兩個大組件:屏幕和機身。原來這才是真正的全金屬,這也是蘋果追求一體性的極致體現吧。

          蘋果兩年做一個 ID,這兩年里面,也許出了上百種設計,最后選擇這種設計,也有它堅持的理由,手機越來越大,再延續之前四平八穩的 ID,顯然有點不適合持握,現實生活中我們接觸的物件里面,方正的東西占絕大多數,這樣的設計是更討喜,也更符合人們的心理預期,但如果蘋果依舊把 iPhone6 做成 5 的樣子,做更薄,出來的效果必定會比現在的樣子好看,但是那樣怎樣,那只是一種保守的設計。

          所以,蘋果必須拿出一種全新的設計來挑戰自己。


          2.iPhone6的全金屬外殼CNC工藝探討


          改變風格后的 iPhone,從方到圓,機身變大,做成弧形的邊框利于握持。這樣還不夠,蘋果把屏幕也要做成大 2.5D 與邊框相匹配,做到手機的側面中心對稱這沒什么,iPhone4 以來很多手機都可以做到,但是在弧形邊框上要做到幾乎完美對稱,目前還沒發現比 iPhone6 更好的了。

          弧形邊框的 CNC 加工難度比 5 的直面要更難,我覺得最難的是屏幕的弧形跟邊框弧形的匹配問題,要把這條弧線做到不斷層,就是弧線順暢過度,這對于組合件來說難度太大了。


          沒有靚眼的高光邊,沒有了方正的外形,看上去必然是沒有了 iPhone5 的精致感。更要命的是還有突出的攝像頭、過粗的注塑條。如果說 iPhone5 是方正、規整、閃耀,那么 iPhone6 相對低調、內斂、華實。

           單論制造難度的話,iPhone6的難度是要大過5的,它要克服信號問題,6支持的頻段比5要多,但是卻把5上面的玻璃去掉了,完全的一體金屬,還加入了NFC功能,這些對機身的設計提出了嚴重的考驗。


          現在市面上也有了一大堆把邊框做成弧形,正面一樣2.5D玻璃,有的也在背面貼個2.5D玻璃,出來的成果也只是材料的堆疊而已,從來沒有哪一部手機做到了iPhone6這樣的渾然感,哪怕兩部手機的價錢一樣。

          這三代產品里,iPhone4最為堅實,iPhone5顏值最高,iPhone6更像是成熟之作。通過迭代發現,蘋果一直在一體化金屬機身上面前進,iPhone4的邊框到iPhone5的金屬機身,最后iPhone6更徹底的全金屬,制約蘋果的只有信號問題。

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