编者按:
由于金属材质的外壳能够令手机拥有更好的握感和欣赏性,因此当下越来越多的品牌旗舰机开始采用全金属机身设计。
2015年伊始,一直坚持使用塑料材质的三星S系列也已经开始采用金属材质;随后华为P8以及日前发布的OPPOR7皆以全金属机身为一大卖点。
据《手机报》了解,OPPOR7仅机身就要经过48道工序。这也意味着,制作优良的全金属机身工艺复杂、难度较高,是为数不多能够形成手机品牌差异化竞争的硬件设计之一。
实际上,苹果首次在手机制造领域引进了Unibody工艺(一体成型机身)。魅族子公司笔戈科技邓平峰称,如今所有的金属边框手机都要感谢苹果在材料学方面的探索。
以下是由邓平峰整理创作的《从iPhone4到iPhone6看苹果外观工艺进化史》全文:
这里就阐述一下我对苹果手机在设计和制造工艺上的一些看法,iPhone系列共5个型号,概括起来就三个外观:iPhone4的三明治夹心设计;iPhone5的三段式铝合金一体成型;iPhone6的全金属一体成型设计。
现在回过头来看,这三代手机的设计几乎引领了全球手机设计的风潮。无论是材质、设计还是制造工艺,有些手机甚至连外观都依葫芦画瓢。
iphone4的CNC不锈钢边框
先说iPhone4,对于iPhone带来的惊艳震撼,第一次是07年的iPhone横空出世,原来智能手机可以这么做;第二次是iPhone4的发布,原来智能手机可以做得这么漂亮。
iPhone4的一个显著特点是采用了CNC不锈钢边框,前后配上玻璃,让整机有了一种硬朗、坚固、简洁之美。虽然第一代iPhone和后面两代都用不锈钢做边框,但不同的是,iPhone4的不锈钢边框是整个手机构造的核心和骨架,屏幕、电池主板以及其他配件都是固定在骨架上面,是为了实现ID和结构设计的基础。
要谈论这个iPhone4的制造工艺之前,先追溯一下它的兄弟产品Touch系列。
苹果对产品的一体化追求已经到了深入骨髓的地步,在Touch3上面,就用了压铸一体成型的不锈钢后盖。
由于Touch上面没有蜂窝网络要求,能够做到更加完整的一体性。从内部来看,其实这个后盖的工艺并没有iPhone4那么复杂。首先,它是一快钢板压铸成后盖的样子,在内部固定主板等零件的构造上采用单个不锈钢小组件,再通过激光点焊跟后盖连接。
到了跟iPhone4同时期的Touch4时,依旧是一块不锈钢压铸成型,不一样的是还加入了注塑成型来实现复杂的内部构造。
但是在iPhone上,苹果的要求显然比Touch高,并且要考虑到信号问题,做起来也没有Touch那样得心应手。
iPhone4的不锈钢边框的制造难度,无论是它的结构复杂度还是加工精度,现在看来依然是顶级水平,没有超越者。
在不锈钢边框内部构造上,并没有像Touch系列一样通过点焊来实现,而是由CNC直接在边框上切削出形状,工艺复杂度可想而知。
举个例子,上图中的几个红框标示处,上面那两个小框框,也就是CNC倒钩,是用来卡住手机背部那块玻璃。中间那个是螺纹柱,要先在边框上CNC出一个圆凹槽,然后激光点焊焊接,做这么个螺柱是要来固定屏幕。最下面的红色长条框是把中间的不锈钢片激光电焊连接。
最右那个是天线隔断注塑,这个是苹果的首创,注塑材料是一种质地非常坚固的工程塑料,边框切断后通过这种注塑材料来连接,又能保证信号。
所以,现在所有的金属边框手机都要感谢苹果在材料学方面的探索。
iPhone4的结构强度非常高,不锈钢材质本来就很坚固,然后前面板是通过螺丝固定在不锈钢边框上,玻璃背盖通过卡扣卡在不锈钢边框上,主板也依附在中间的不锈钢片上,在iPhone4上面很少看到塑料件和用胶水粘合的地方。
iPhone4对后续的手机市场影响非常巨大,以至于消费者都有了一种审美惯性,只要是前后玻璃,中间边框的手机,都觉得好看。最终是,虽然有些手机做到了比它更大,做到了比它更轻,做到了比它更薄,但再也没有谁做到了它在工艺和结构上面的水准。
苹果产品在ID和结构设计上,不难发现它遵循的是化繁为简,统一、完整、坚固、优雅。
iPhone5的Unibody工艺
iPhone4的三明治设计,包括了前面板、不锈钢边框、不锈钢钢片、玻璃后盖四个大组件。显然,这并不是苹果的最终追求,时过两年,苹果带来了iPhone5。
那晚笔者也看了发布会,也跟着吐槽了苹果的创新匮乏,这不就是一个拍扁拉长的iPhone4么,等了两年苹果就这点能耐啊。当后来渐渐接触到iPhone5/S后,这是迄今为止最精致的iPhone,没有之一。
在制造工艺上,相比iPhone4又有哪些进步呢?
最大的进步是苹果终于把Unibody技术运用到了手机上,手机外壳全CNC加工。
在手机制造里面,这应该是首次这么干。苹果牛逼之处就是在于它不用去看别的手机是怎么做,用什么工艺,它一直在手机上探索运用一些新的工艺,这些工艺并不是突然冒出来的,而是本来之前就有,但是苹果却可以不计成本的按照设计需要来执行和导入,这就是为什么苹果一直独领风骚。
初看上去,外观上面延续了4的风格,但是结构和工艺完全变了,Unibody让机器直接变成了两个部分:屏幕和外壳。再细说一点就是背部的三段式,上下两部分是陶瓷玻璃,这符合了苹果追求极简的风格。
同时Unibody可以让机器做得更薄,但也对机身内部构造提出了更大的要求,信号问题也更难处理。
外观上面相比4变得更加精细,这种精细体现在无处不在的高光倒角上面:边框上下边倒角、按键高光、底部扬声器孔倒角、不锈钢耳机和闪电接口倒角,甚至连底部两颗螺丝的密纹高光都不放过,这些全部通过CNC精雕实现。
背部LOGO、iPhone字样都通过特殊的阳极氧化,加上上下两端的玻璃,配合苹果对精度的高要求,所以无论哪个角度观看这部手机,都透露出一种精致的气息。
说回制造工艺,Unibody的设计必然付出昂贵的CNC加工成本,产能也难以提升,需要代工厂购置更多的机床,这方面苹果甚至是给代工厂购买机器,扶持对方实现自己的产能需求,有时候为了实现要求,直接把供应商给收购。
跟4的不锈钢框架不一样,5的整体都是围绕着Unibody后盖来展开,这个后盖需要CNC出来安放主板、摄像头、尾插排线等细小构造,例如屏幕总成则依旧通过卡口卡在机身上,做手机的都知道,卡口是很难控制好精度的地方,大多数的做法是通过胶水解决。
在一样用Unibody的Touch5和iPadmini上面,屏幕是通过胶水跟机壳粘合,大部分厂商也都是通过胶水粘合,即能做到精度又能省事。在iPhone5上苹果也可以这样做,但它没有妥协。
iPhone6的全金属边框
说到iPhone6了,当笔者看到iPhone6谍照的时候,我不相信这是苹果的设计,这粗壮的天线条成了大家集体吐槽的焦点。
跟5对比发现,它把iPhone5后背的陶瓷玻璃都剔除了,手机外观就剩两个大组件:屏幕和机身。原来这才是真正的全金属,这也是苹果追求一体性的极致体现吧。
苹果两年做一个ID,这两年里面,也许出了上百种设计,最后选择这种设计,也有它坚持的理由,手机越来越大,再延续之前四平八稳的ID,显然有点不适合持握,现实生活中我们接触的物件里面,方正的东西占绝大多数,这样的设计是更讨喜,也更符合人们的心理预期,但如果苹果依旧把iPhone6做成5的样子,做更薄,出来的效果必定会比现在的样子好看,但是那只是一种保守的设计。
所以,苹果必须拿出一种全新的设计来挑战自己。
改变风格后的iPhone,从方到圆,机身变大,做成弧形的边框利于握持。这样还不够,苹果把屏幕也要做成大2.5D与边框相匹配,做到手机的侧面中心对称这没什么,iPhone4以来很多手机都可以做到,但是在弧形边框上要做到几乎完美对称,目前还没发现比iPhone6更好的了。
弧形边框的CNC加工难度比5的直面边框要更难,最难的是屏幕的弧形跟边框弧形的匹配问题,要把这条弧线做到不断层,就是弧线顺畅过度,这对于组合件来说难度太大了。
没有靓眼的高光边,没有了方正的外形,看上去必然是没有了iPhone5的精致感。更要命的是还有突出的摄像头、过粗的注塑条。如果说iPhone5是方正、规整、闪耀,那么iPhone6相对低调、内敛、华实。
单论制造难度的话,iPhone6的难度是要大过5的,它要克服信号问题,6支持的频段比5要多,但是却把5上面的玻璃去掉了,完全的一体金属,还加入了NFC功能,这些对机身的设计提出了严重的考验。
现在市面上也有了一大堆把边框做成弧形,正面一样2.5D玻璃,有的也在背面贴个2.5D玻璃,出来的成果也只是材料的堆叠而已,从来没有哪一部手机做到了iPhone6这样的浑然感,哪怕两部手机的价钱一样。
总结来说,这三代产品里,iPhone4最为坚实,iPhone5颜值最高,iPhone6更像是成熟之作。通过迭代发现,苹果一直在一体化金属机身上面前进,iPhone4的边框到iPhone5的金属机身,最后iPhone6更彻底的全金属,制约苹果的只有信号问题。
最后想说的是,当外界在夸赞以乔纳森为首的苹果工业设计团队的同时,也请给他们优秀的结构工程师和射频信号团队一点肯定。