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苹果制造工艺:从一块不锈钢板到智能手表

日期:2020-01-01 05:16

  不得不说,苹果在对制造工艺的追求上总是精益求精,它极力将制造生产的标准推向新高度。早已上市的Apple Watch,其制作的工艺复杂极具挑战性,今天我们一起来了解它的制作工艺。

  不锈钢是制作高级腕表的常用材料。苹果在Apple Watch上使用的材质相对保守一些,采用的是316L不锈钢,没有采用液态金属。316L不锈钢也常被称为医用不锈钢,这种材料多用在医疗器械以及食品加工设备中,原因很简单:防止内部组件中金属原子的渗透。而正是出于相同的原因,316L不锈钢成了在手表中应用最为广泛的一种合金材料。手表厂商在数十年的时间里都在尽力降低镍过敏的影响,在金属冶炼和加工过程中极力避免镍过敏情况的出现。

  在苹果介绍Apple Watch加工工艺的视频中,首先出现的是一根熔融状态的 316L钢板,也就是芯棒。熔融的不锈钢从坩埚的底部流出,然后经过一系列的塑形流程,最后随着金属分子粘性的增加形成固体。这一过程需要有精确的控制,以保证芯棒的晶粒结构和硬度。由于产品是大批量出货,所以苹果要对坩埚中的金属成分和比例了如指掌,并且精确地调控回火、硬度以及芯棒的尺寸。

  苹果在视频中回避了Apple Watch生产加工中最为独特也最为重要的一个步骤:冷锻。在冷锻的过程中,金属坯件被放置在锻压模具中,在锻压设备巨大的压力下,金属会发生塑性变形,然后弯曲、压缩,进而填充到模具的腔体中去。在更为精确和复杂的锻造中,模具的腔体呈递进式加深,最终将金属加工成预期中的形状。

  之后视频中就出现了三个锻坯,以及一个定制的五轴夹具。锻造并不是一项很精密的工艺,所以在接下来CNC加工的过程中,挑战之一就在于找到一个基准面,并以它为参照对部件的其他部分进行精确的加工。我们可以看到锻坯的顶部被铣成了方方正正的造型,这部分很可能是预留出用于翻转之后固定锻坯用的。

  接下来是用五轴机床切削出表冠、麦克风孔等细微构造。需要注意的是,在铣削按键和表冠卡槽时,苹果所使用的并不是和开口同等宽度的铣刀,而是更加细小的刀具,这样可以避免开口边缘在加工过程中厚度变薄,保持表面的平整。

  然后就到了苹果展现对品质和细节的极致追求的时刻了,尽管只是外观件,但苹果依然设定了严格的尺寸要求。使用三坐标测量仪精确地测量加工件表面取样点的三维坐标,并与原始的CAD模型进行对比。CMM可以自动生成报告,判定部件是否合格,更跟踪检测某一批次的产品的尺寸浮动。而在最为精密的车间中,CMM的数据还可以直接反馈给CNC机床,后者对加工过程进行调整,从而抵消误差。

  CMM探测之后就到了自动抛光流程。整体抛光的困难在于苹果希望保持部件中应有的棱角和凌厉的切边,而抛光轮则会触及几乎所有的边缘和表面。控制不好不仅仅会把棱角变得光滑,也会损坏抛光轮。从视频中可以看出,苹果用灰色的聚合物对表链插槽和表冠、按键接口进行了填充,这样就保证了表壳被充分抛光,也保存了表壳某些位置的棱角。

  在表壳加工的最后部分,快速提到了深空黑色的Apple Watch的上色过程,称之为类钻碳,其实就是碳化钨涂层,非常坚固而且可以做得很薄。这一过程常常在真空室中进行,是很多高端腕表、刀具的上色方法。碳化钨涂层的优点之一是有着非常好的耐用性。

  苹果的工艺背后还隐藏着更多的细节,我们看到的只是整个生产过程中的冰山一角,但是,从这些冰山一角,我们的收获应该是一种对品质追求卓越的制造态度!

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