本文作者 陶永亮
立嘉技術(shù)專家顧問團顧問 原重慶川儀工程塑料有限公司
重慶筆電產(chǎn)業(yè)已成為重慶支柱產(chǎn)業(yè)之一，筆記本電腦中除了電子器件和連接線外，其他零部件的制造，模具起著重要的作用，在模具加工后產(chǎn)品還需通過多種工藝進(jìn)行處理，也與模具綜合質(zhì)量息息相關(guān)。本文描述了重慶筆電產(chǎn)業(yè)基本情況，重點對筆記本電腦模具情況進(jìn)行了較多地分析與解讀，對部分零件加工工藝進(jìn)行介紹，提出了重慶筆記本模具制造有著獨特的優(yōu)勢，也期待鎂合金半固態(tài)射出成型加工在重慶有一個新的開始。
重慶筆電（筆記本電腦）產(chǎn)業(yè)源于2008年。從2014起重慶筆電產(chǎn)量連續(xù)7年位居全球第一。2020年重慶筆電產(chǎn)量創(chuàng)新高，突破7000萬臺。新冠疫情催生“宅經(jīng)濟”，全球筆電需求量增大，重慶筆電產(chǎn)量創(chuàng)新高，產(chǎn)值也是首次突破3000億元[1]。2021年前8個月，重慶筆記本電腦出口5185.9萬臺，占同期全國筆記本電腦出口重量的36.3%[2]，2021年的形勢看好！
目前，重慶已落戶了惠普、宏碁、華碩、聯(lián)想等品牌商，品牌商帶動了ODM企業(yè)跟進(jìn)，富士康、廣達(dá)、英業(yè)達(dá)、仁寶、緯創(chuàng)、和碩等主流筆電代工廠均在重慶有生產(chǎn)及研發(fā)基地。重慶筆電產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈相對齊全，規(guī)模以上電子信息企業(yè)達(dá)到639家，基本上實現(xiàn)了本地化生產(chǎn)和配套[3]。筆電產(chǎn)業(yè)在重慶成為汽車之后新的支柱產(chǎn)業(yè)，并較好地產(chǎn)生集聚效應(yīng)，成為全球重要的筆電生產(chǎn)基地。同時也給重慶的模具業(yè)帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。
筆記本電腦基本組成。顯示屏部分：A殼，屏芯（已包含燈管）、高壓板、攝像頭、MIC、感光組件、B殼。主機部分：上層：鍵盤、C殼、觸摸板、開機鍵等快捷鍵；中層：風(fēng)扇、主板（內(nèi)存、CPU、顯卡、無線網(wǎng)卡、用各種讀卡器），光驅(qū)、硬盤；下層：D殼；綜合上述：筆記本電腦有CPU、內(nèi)存、硬盤、 顯卡、 主板等稱為五大元件，還有外殼、連接件和其他結(jié)構(gòu)件等組成一臺完整的電腦。電腦的五大元件有電子公司生產(chǎn)配套外，其中外殼、連接件和其他結(jié)構(gòu)件等都是通過模具來加工，實現(xiàn)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。五大元件生產(chǎn)和加工中也是少不了模具加工這一環(huán)節(jié)，在這里不做介紹。主要是外殼、連接件和其他結(jié)構(gòu)件等，包括一些成品件加工也需要模具來完成。其中四大件構(gòu)成的ABCD殼（A殼指的是電腦頂蓋，B殼指的是屏幕邊框，C殼指的是掌托，D殼就是底蓋，同理上蓋最上面是A面，你看到的屏幕區(qū)域是B面，C面是鍵盤區(qū)域，D面是機身底部）、前框、后殼、鍵盤面板、底座等與之所裝配中涉及還有較多的配件（含金屬件）都是需要通過模具上完成加工與生產(chǎn)。筆記本電腦應(yīng)用塑料成型件比較多，主要也是實現(xiàn)“輕量化”的需要，同時注塑成型加工效益高。塑料成型模具占有一定的數(shù)量，一款筆記本電腦有塑料件大致需要在12～18套模具上完成加工，具體還要看配置和外觀設(shè)計要求，相對要求高模具套數(shù)要多些。塑料零件主要頂蓋，底蓋屬于外觀件，質(zhì)量要求高，從塑件注塑后還要進(jìn)行一些表面加工工序，達(dá)到應(yīng)有的要求，還有用高光注塑方法直接注塑成型不需后加工等。前框也是屬于表面件，一般要做磨砂（亞光）處理，成型上難度不是很大，其容易劃傷和變形等。鍵盤面板有加工難點是表面的熔接痕缺陷，是成型工藝和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點。底座表面相對的要求要低些，底座上有安裝園孔和矩形孔等，側(cè)面有些空洞。除了這四大件外，還有底座上蓋板、操作面板上大大小小按鈕、滑動鍵、連桿遮擋件和機芯安裝架等，這樣一款筆記本電腦塑料件大致有12～18個品種。塑件A蓋板和D底板中有較多地螺紋嵌件，用于結(jié)構(gòu)件之間的固定與連接等，按照傳統(tǒng)的做法是螺紋嵌件插芯放在注塑模中一體注塑，然后塑件出模后將螺紋嵌件插芯取出，這樣費工又費時，不利于注塑的連續(xù)性，難以保證塑件表面質(zhì)量。現(xiàn)在這一工藝得到改進(jìn)，只要在安放螺紋嵌件地方，塑件上留有一定要求的孔，再到自動熱熔埋釘機（也稱自動螺母熱植入機，需編程序）上進(jìn)行安裝螺紋嵌件在塑件里，就像嵌件注塑在塑件一樣。如下圖所示。現(xiàn)在也有公司已采用模內(nèi)自動埋釘工藝，通過模內(nèi)埋釘工藝應(yīng)用，減少后制程的埋釘機，節(jié)省電費，減少磕碰劃傷和不良品，提高拉拔力，節(jié)約了人力。自動模內(nèi)埋釘機構(gòu)制造屬于專利技術(shù)，包括埋釘治具、布釘裝置和抓取送料裝置等，抓取送料裝置包括四軸機械手和固定在機械手下方的夾具，夾具上對應(yīng)于所述多個限位柱的位置設(shè)置有多個氣動夾頭，每個氣動夾頭分別夾持一根銅嵌件，抓取送料裝置用于向模具動模的絲筒針上插入銅嵌件。這對模具制造和一些工裝應(yīng)用都有著一定的難度。自動熱熔埋釘機工作示意圖（宇海現(xiàn)場照片）筆記本電腦應(yīng)用金屬成型件相對比較少。除了還有一些品牌筆記本電腦用金屬件做頂蓋，底蓋和鍵盤面板等，主要有些連接件的金屬件，加工方式?jīng)_壓，鎂合金壓鑄（含半固態(tài)射出成型）。筆電外殼采用鎂合金半固態(tài)射出成型產(chǎn)品具有組織均勻，無縮孔縮松缺陷等優(yōu)勢，其綜合力學(xué)性能與鍛件相近，高于傳統(tǒng)壓鑄件，通過半固態(tài)成型技術(shù)增加強鎂鋁合金等輕合金的力學(xué)性能[4]。例如宏碁?zāi)骋豢畈捎萌骆V合金材質(zhì)，其中A/D面為鎂鋰合金，C面為鎂鋁合金。還有的外殼件A/D件、鍵盤面板用沖壓模加工，還有一些電池鎖扣、支架和用于塑料外殼上做屏蔽的板件等也是用沖壓模具完成。如下所示各種工藝成型的鍵盤面板。鎂合金作為最輕的工程金屬材料，鎂合金的密度1.74~1.85g/cm3、比鋁合金輕36%、比鋅合金輕73%、僅為鋼的1/4左右，其比強度和比剛度較高，另具有優(yōu)良的阻尼性、電磁屏蔽性、減振性、切削加工性和拋光與表面處理性能。從鎂合金的性能特點來看，選材符合目前筆電的輕薄風(fēng)格。鎂合金半固態(tài)注射成型設(shè)備與注塑成型機工作原理相近[5]。首先將鎂合金錠加工切制成細(xì)顆粒狀，鎂合金顆粒原料依靠負(fù)壓、重力作用下輸送到料筒中，在料筒熱熔并旋轉(zhuǎn)的螺桿使合金顆粒向模具方向運動，當(dāng)其通過料筒的加熱部位時，合金顆粒呈現(xiàn)適合注射的熔融態(tài)或半固態(tài)，通過精確的溫度控制和螺桿的剪切作用形成的一種含有固相成份（半固體的枝晶組織的合金轉(zhuǎn)變成顆粒狀初生相組織），將鎂合金加熱至582±3℃，以高速0~ 5m/s將半固態(tài)漿料注入封閉的模具型腔中成型[6-7]，加工設(shè)備與原理如下圖所示。目前應(yīng)用廣泛于筆電外觀件生產(chǎn)，并具有較好地散熱性。半固態(tài)射出成型設(shè)備（JSW）示意圖鎂合金半固態(tài)注射成型模具是與傳統(tǒng)的壓鑄模具基本相近。但沒有高溫熔煉金屬設(shè)置和金屬液轉(zhuǎn)移，不用熔煉爐，產(chǎn)品精度達(dá)0.01mm，后加工量小，空腔零件最薄0.3mm，不需熔化鎂合金和不要保溫，能耗降低60%，模具熱沖擊減小，模具壽命延長2~4倍，余料可以會用，工作場地比壓鑄節(jié)約30%。單機產(chǎn)能高效，可以連續(xù)生產(chǎn)。金相組織致密，產(chǎn)品缺陷少，力學(xué)指標(biāo)比壓鑄提升20%[8]。下圖為C鍵盤面板脫模后情況，以便大家了解到模具的具體情況，集渣包和排氣槽與壓鑄模是相同。
重慶是個老工業(yè)基地，也是現(xiàn)代制造業(yè)基地，模具產(chǎn)業(yè)有著雄厚地底蘊。重慶原有一些光學(xué)儀器廠和一些軍工廠有些模具制造，為自己的企業(yè)服務(wù)。早在上世紀(jì)60年代從沿海內(nèi)遷了一些制造業(yè)廠家到重慶，帶動了重慶模具行業(yè)的發(fā)展。改革開放以來，沿海模具廠家來重慶發(fā)展；不少人去沿海打工和學(xué)習(xí)回渝開模具廠；也有不少的模具企業(yè)員工走出廠門自主創(chuàng)業(yè)辦起模具廠；原有的模具企業(yè)繼續(xù)發(fā)展；不少產(chǎn)品加工也有小規(guī)模的模具制造和維修車間等，給重慶的模具行業(yè)發(fā)展增添一筆濃墨重彩。
重慶的模具產(chǎn)業(yè)一般依附于重慶支柱產(chǎn)業(yè)汽車工業(yè)、摩配加工和其他工業(yè)的發(fā)展，為重慶的經(jīng)濟發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。重慶的模具在汽車工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展的較快，汽車領(lǐng)域的產(chǎn)品要求較高，通過做汽車零件模具促進(jìn)了重慶模具設(shè)計，制造裝備，制造工藝和檢測水平等飛躍式提升。當(dāng)然也有一些不足的情況，就塑料模具來言。塑料零件應(yīng)用范圍之廣，一個產(chǎn)品重量從0.5克以下到50公斤以上皆有，注塑機鎖模力有從10噸到6000噸，還有微型注塑機，這些給模具制造帶來了機遇和挑戰(zhàn)。重慶塑料模具加工主要以中型模具為主，成為重慶模具的強項。做大型模具或超大型模具找浙江黃巖等地，做小型或微小型模具找深圳東莞等地，都是找沿海的工廠。重慶的大型模具或超大型模具，小型模具或微小型模具都是外地加工，最后運輸?shù)街貞c。目前大型模具是汽車模具為主，小型模具是手機等為主。重慶發(fā)展支柱產(chǎn)業(yè)離不開模具，而大型小型兩端的模具制造沒有優(yōu)勢。兩端模具發(fā)展依賴于大型加工設(shè)備，小型精密設(shè)備的投入。目前重慶的模具廠家模具制造沒有形成自己的獨特優(yōu)勢，以后企業(yè)多往獨特優(yōu)勢方面發(fā)展。模具加工涉及面很廣，每個企業(yè)根據(jù)自己的特點，打造自己的優(yōu)勢項目，形成優(yōu)勢企業(yè)。重慶模具在未來的發(fā)展中應(yīng)重點兼顧大型和小型兩端模具為好。2.1 重慶筆電產(chǎn)業(yè)模具優(yōu)勢在分析了重慶模具情況后，我們也看到重慶做筆電產(chǎn)業(yè)模具的優(yōu)勢。筆電產(chǎn)業(yè)模具屬于中小型居多，重慶加工筆電產(chǎn)業(yè)模具優(yōu)勢顯著。筆記本電腦（NoteBook Computer）又被稱為“便攜式電腦，手提電腦、掌上電腦或膝上型電腦”，其最大的特點就是機身小巧，相比PC攜帶方便，是一種小型、可便于攜帶的個人電腦，通常重1-3公斤。筆記本電腦一般是11-17寸。最常用14寸筆記本電腦（長X寬）335X235mm，如A/D外殼產(chǎn)品做模具，無論是注塑模，還是其他模具都是屬于都是屬于中小型模具的范疇，如鍵盤按鈕模具屬于小型模具。從筆記本電腦裝配與要求看，主要是外觀要求比較高，外表面的裝配也要滿足外觀要求，其余的要求就不是很高了。從以后發(fā)展的趨勢，控制筆記本電腦重量，以后A/D外殼產(chǎn)品也會用塑料和金屬件，金屬外殼有屏蔽作用，塑料外殼要做屏蔽作用的處理，各有千秋。總之，重慶的中型模具制造優(yōu)勢凸出。鎂合金半固態(tài)射出成型A面拉絲（網(wǎng)絡(luò)照片）筆電產(chǎn)品的外觀要求比較高，對產(chǎn)品的加工（包括產(chǎn)品和模具）帶來了機遇和挑戰(zhàn)。注塑A外殼可以用免噴涂材料加工，一次性注塑成型，不需要后加工；也有模內(nèi)裝飾工藝進(jìn)行加工，模內(nèi)注塑轉(zhuǎn)印工藝加工，提高A外殼注塑表面外觀質(zhì)量和耐用性。金屬A外殼可用拉絲，氧化納米涂層等表面處理方法，提高金屬A外殼外觀要求。注塑鍵盤面板上呈網(wǎng)格化注塑產(chǎn)品容易產(chǎn)生熔接痕，為了克服熔接痕帶來表面缺陷，采用若干個進(jìn)料口注塑，而去掉澆口上澆口料和修剪的工作多，在重慶有個企業(yè)采用了簡易的工裝去掉澆口料，再由人工修剪等，費工又費時，可以推行模內(nèi)切工藝，產(chǎn)品在模具上完成澆口料和澆口修整工序。金屬鍵盤面板和其他件從模內(nèi)出來的加工工序也是較多，現(xiàn)在都在機器上（包括CNC）來完成。同樣還有較多的小零件加工不列外。下圖所示部分零件。轉(zhuǎn)軸鉸鏈件（照片來源于網(wǎng)絡(luò)）安裝板沖壓件（照片來源于網(wǎng)絡(luò)）重慶筆電產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷10余年發(fā)展從無到有，日趨成熟，產(chǎn)量全球'七連冠'背后的秘密是產(chǎn)業(yè)的更新迭代和產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的完善。其中模具起著重要的作用，目前重慶的筆電模具基本上都是本地化制造，如宇海、聯(lián)耀、禾秀豐，鉅恒，冠雄，鑫盟等單位的筆電模具制造較好地帶動重慶筆電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升了重慶制造業(yè)的加工能力，同時也促進(jìn)了重慶模具制造業(yè)的發(fā)展與提高。當(dāng)然，重慶的重慶筆電模具還有發(fā)展的空間，半固態(tài)射出成型模具應(yīng)用較少，鎂合金半固態(tài)注射件從外地運來，這與重慶地區(qū)對這項工藝了解較少有關(guān)聯(lián)。鎂合金半固態(tài)射出成型加工也是將來輕量化領(lǐng)域的重要選擇，對模具制造提出了先行要求。[1]重慶筆電產(chǎn)量連續(xù)七年位居全球第一[EB/OL].[2021-03-22].https://www.sohu.com/a/456758462_162758[2]今年前8個月重慶外貿(mào)進(jìn)出口總值超5000億元[EB/OL].[2021-9-18]. http://finance.sina.com.cn/jjxw/2021-09-18/doc-iktzscyx5020306.shtml[EB/OL].[2021-03-22]. https://www.sohu.com/a/456808898_120214174[EB/OL].[2020-09-11].https://www.dcm888.com/news/8296.html[5]張濤，劉勇兵，隋鐵軍等.鎂合金半固態(tài)注射成形試驗及注射速度控制方法[J]. 特種鑄造及有色合金， 2010，30（8）：722-724.[6]郭澤亮.鎂合金半固態(tài)成形技術(shù)的進(jìn)展[J]. 材料開發(fā)與應(yīng)用， 2005（12）:56-60.[7]劉明強.半固態(tài)鎂合金成形技術(shù)概述[D]. 重慶科技學(xué)院， 2008.6:1-9.[8]賀睿，李雷，王強等.半固態(tài)壓鑄技術(shù)研究發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 熱加工工藝， 2009，38（13）：36-40. 相信筆記本電腦在未來幾年的創(chuàng)新將加快，到底有哪些材質(zhì)和工藝出現(xiàn)呢？加工廠商如何做準(zhǔn)備？艾邦筆記本創(chuàng)新材質(zhì)交流群,目前有聯(lián)想，小米，dell，華碩，勝利精密，廣業(yè)達(dá)，緯創(chuàng)，仁寶等企業(yè)加入，掃描二維碼加入
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