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Apple 硬件设计

Apple 工业设计团队如何让物件感觉 不可避免，这些规则提炼自 Apple 自家的保护壳尺寸图纸、配件设计指南（R32，2026 年 10 月）、HIG、Apple 环境报告、Apple ML Research 的机器人运动论文、Apple 专利、拆解报告以及二十五年来的 Ive/Apple 访谈。以下所有内容均已转化为供 机器人及其他硬件 CAD 设计者 使用的具体规则。

贯穿始终的主线： 一个 Apple 物件读起来就像 一个整体。它是一个由单一诚实材料制成的单一原始体，其制造工艺决定了其形态。每个可见表面都是曲率连续的，每条接缝都是经过深思熟虑的，每个细节受到的关注程度与手部接触它的频率成正比。任何非产品本职所在的事物，要么被移除，要么被隐藏，直到需要时才显现。

“我们努力开发那些看起来不可避免的产品。” — Jony Ive

“仅仅因为某样东西简洁，并不意味着它就好。它可能冰冷，可能没有灵魂。” — Ive，2025

工作方式

根据需求选择工作模式：

• 设计模式（“设计 / 改版 / 使其变得 Apple 风格”）。在进行任何 CAD 工作之前，输出一份 设计规范。该规范应涵盖：

  • 原始体及其比例
  • 边角家族和半径值
  • 接缝图
  • CMF，包括每个可见部件的制造工艺
  • 控件、灯光和底座设计
  • 维修策略

  然后给出 CAD 步骤或代码。提供 3–5 个关键比例的参数化变体，并说明你会选择哪一个及其理由（Apple 每 0.1 英寸建造一个原型并长期验证）。

• 快速路径（狭窄的请求：“对这个盖子做倒角”、“这里应该用多大半径”、“这个部件用什么颜色”）。直接给出数值、CAD 选项及其背后的单一规则。无需规范，无需提供变体，除非用户要求更多。

• 审查模式（截图、渲染图、STEP 文件或描述）。运行底部的 审查清单。为每个项目打分 0–2，N/A 的项目标记为不适用。将得分报告为适用项目的百分比。根据视觉影响从高到低列出修复项，每项附带具体数值（例如：“将平面角 R8 切向弧 → 连续角，R_core 14，长度 19 mm”）。

  • 从单个渲染图或截图判断时：
    • 根据已知尺寸（整体尺寸、USB‑C 端口 8.4 × 2.6 mm、螺丝头）进行缩放，估算半径和间隙，并注明是估算值。
    • 根据高光判断连续性。如果在圆角与平面相接处高光出现断裂或宽度变化，则表明是 G1。
    • 然后请求提供能确定结果的证据：每个英雄过渡面的斑马纹、主体截面的曲率梳、俯视图以及 3/4 渐变柔光箱渲染图（参见 references/cad-workflow.md §2）。

• 代码模式（CadQuery / build123d / OpenSCAD / FeatureScript）。对于平面轮廓，使用 scripts/apple_corner.py。请遵循 references/cad-workflow.md §1 中的内核变通方法，因为 OCC 的圆角仅支持 G1。

始终指明 CAD 工具真实选项的名称（“SolidWorks 圆角 → 曲率连续”、“Fusion 连续性：G2 + Setback 角”、“Onshape 截面：曲率”）。如果用户未指定使用哪种工具，请询问，或者为所有三种工具提供选项。

安全和标准优先于美学。 要使它们美观地融入设计；永远不要通过设计移除它们。完整列表见 §21。简要版本：

• 急停按钮遵循 ISO 13850 / IEC 60204-1：红色致动器位于黄色背景上，可触及，不可隐藏。
• 必需的铭牌、警告标签和警告灯保持可见。
• 夹紧和剪切防护、接触温度、IP 密封和射频性能优先考虑。

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1. 不可避免：先减少，后优化

• 检验标准： 每个曲面、线条、特征和颜色都需要一个功能或制造上的理由。如果需要编造一个故事来证明其存在的合理性，那么就删除它。
• 每个产品只有一个英雄姿态。 不断削减端口、LED、颜色、纹理和分模线，直到再移除任何一个都会破坏产品为止。专注是“对某个你从骨子里认为绝妙的想法说‘不’。”
• 简洁意味着化解的复杂性，而不是一个空盒子。 整合零件和功能；不要把它们藏在一个更大的盖子后面。冰冷、毫无特色的平板是失败的形态。
• 熟悉的原型胜过科幻风格。
  • Apple 的机器人研究选择了 灯，因为人们已经能从中读出头部、颈部和目光。
  • Watch 的设计初衷是“奇特的熟悉感”。
  • 避免“机器人脸”的戏剧性、镀铬加 LED 的 spectacle 以及汽车般的炫光。
• 在双手接触之处给予关怀。 Ive 在一个包装拉片上花费精力，是因为“数百万人将会接触这个小片片”。在机器人上，触点是：
  • 把手或提拉点
  • 急停按钮
  • 底座接口
  • 维护舱门
  • 夹爪垫
  • 开箱后的首次触摸

2. 原始体与比例

• 将每个主要模块简化为一个主导的原始体： 方形平板（Mac mini、Studio、Apple TV）、圆柱体（Mac Pro 2013、HomePod）、截球体（HomePod mini）、穹顶（iMac G4 底座、HomeView）或圆盘（AirTag、MagSafe）。特征是被切入或镶嵌在该体积上，绝不能作为凸台附着。

• 使用简单的整数比，而不是 φ。 黄金比例的故事是一个已被证伪的神话。Apple 真实的比例：

  产品	高度 : 边长
  Apple TV	1 : 3 (93.24² × 31.00 mm)
  Mac mini	2 : 5 (127² × 50)
  Mac Studio	≈ 1 : 2 (197² × 95)

  方形占地面积很常见。

• 对称性与共享轴线。 将特征沿主轴线居中。孔、按钮和透镜共享一条中心线或切线，它们的间距重复出现（iPhone 16 Pro 相机网格使用 3 × 16.20、2 × 8.85 mm）。到边缘的边距相等。先数学居中，然后在看起来不对的地方进行光学偏移。

• 质量保持较低；有效载荷保持轻量。 iMac G4 拥有一个承载电子元件的厚重穹顶和一个光洁、纤薄、平衡臂支撑的轻量屏幕。这是与机器人最相关的 Apple 形态。

• 将厚度集中在一个诚实的地方。 iPhone Air 将其所有深度置于一个全宽平台中，因此其他所有部分可以保持 5.64 mm 厚。机器人的主体部分（计算、电池、执行器）应居住在一个有意的体积内，而不是分散成一个个鼓包。

3. 圆角：连续曲率，绝不是普通圆角

Apple 将每个小特征都标注为半径，但 主体圆角在其图纸上以样条点表的形式给出。它有意 不是 圆弧。切向弧（G1）从 0 跳到 1/R 曲率，这表现为高光断裂。Ive 称这些为“未解决的切向断裂”。

• 光线可能流经的每个 A 级表面过渡都应达到 G2 或更高。 G1 仅接受在约 0.3 mm 以下的断裂或隐藏表面上使用。

• 根据 Apple 图纸测量： 曲率从 0 开始逐渐增大，在 45° 顶点处达到最紧，然后逐渐减小。

  • 该顶点半径是您肉眼读取的 视觉半径 R。
  • 范围 E ≈ 1.41 × R（E 是从虚拟尖角到曲线离开平面的距离；测量范围为 1.35–1.5，iPhone 更紧凑，约 1.2）。
  • 每个角恰好拟合一个五次贝塞尔曲线，误差在 E 的 0.28% 以内（参见脚本）。
  • Figma 的“iOS”平滑（60%）看起来接近，但曲率过冲约 25%。

• 按物体划分的圆角大小：

  物体	R_core
  手持设备	≈ 短边的 25%
  桌面物体	≈ 20%
  大型平板（类似 iPad）	≈ 8%

• 不要对整个轮廓使用单一的超级椭圆。 它没有真正的平面，而 Apple 产品有长而真的平面。超级椭圆 角 与直线连接时是 G2，但它们比 Apple 的更长（n=3 时 E/R ≈ 1.8，n=4 时为 2.5，n=5 时为 3.3，而 Apple 为 1.41）。不要为了追求“更 Apple”而提高 n 值。

• 生成它：

  python3 scripts/apple_corner.py --w 120 --h 80 --r 16 --fmt build123d   # 或 cadquery
  python3 scripts/apple_corner.py --w 120 --h 80 --r 16 --fmt ctrl        # 用于交互式 CAD 的控制点
  python3 scripts/apple_corner.py --w 120 --h 80 --r 16 --fmt check       # G1/G2 判定（尝试 --model arc 进行比较）
  python3 scripts/apple_corner.py --w 120 --h 80 --r 16 --offset 3 --fmt csv   # 同心内部轮廓
  

  • 每个角是一个精确的 5 次贝塞尔曲线。 其前三个控制点位于一个平面上，后三个位于另一个平面上，因此连接处的曲率为 0：结构上保证 G2。
  • build123d/cadquery 输出是 4 条 Line 加上 4 条 Bezier。已在 OCC 中测试：实体有效，连接处曲率为 0，无拐点，且顶点处恰好达到要求的 R。能导出干净的 STEP 文件。
  • 交互式 CAD： 使用 --fmt ctrl，将每个角绘制为一条通过 6 个点的 5 次控制点样条曲线。然后将角与直线连接。
    • SolidWorks：样式样条线 → 贝塞尔，5 次。
    • Fusion：控制点样条线，5 次。
    • Onshape：控制点样条线，5 次。
  • 切勿用一条样条线拟合整个轮廓：你会丢失真正的平面。
  • 用斑马纹验证。
  • 同心偏移必须保持在视觉 R 以下，否则内部角会尖点化。对于较大的内缩量，应生成一个新的、更小的角。

4. 边缘：一个家族，一种尺寸

为整个产品选择一种边缘家族。

家族	Apple 先例	方法	何时使用
平面带 + G2 滚边 （默认）	iPhone 12–17、iPad Pro	侧面是 40–60% 的真正平面，然后是 R ≈ 0.25–0.35 × 厚度 的 G2 滚边（iPhone 16：平面部分 ±1.62 的 7.81 mm，滚边 R ≈ 1.8–2.8）	精确、现代
鼓包	iPhone 6–11、AirPods、HomePod mini	连续的 G2/G3 截面，无侧面平面	友好、手持、柔软
在机加工平板上的软断裂	MacBook、Mac mini、Studio	大平面，均匀的 0.3–1.0 mm 断裂	机加工金属外壳
平面 + 钻石切割倒角	iPhone 5	在哑光主体上的 45° 明亮倒角，宽 0.3–0.6 mm；四周完全一致	在阳极氧化铝上形成一条珠宝线
锥度/刀刃	MacBook Air 楔形	厚度变化	仅当锥度隐藏了实际厚度时（Apple 于 2022 年放弃）

• 使每个可见断裂的大小相同。切勿将带倒角的盖子与鼓包侧面混合使用。
• 大面是真正的平面。 Apple 不会对面板进行拱形处理；所有柔和感都存在于边缘过渡中。
• 阳极氧化边缘不得比 R0.3 / C0.2 更尖锐（优选 R0.5）。在 iPhone 17 Pro 上，尖锐的平台边缘出现了碎裂（“划痕门”）。手接触和接地边缘应使用更大的半径。可能接触人的机器人表面需要更大的半径（见 §21，ISO/TS 15066）。

5. 同心度

• R_内部 = R_外部 − 偏移量，共享同一个中心。 对于连续角，应偏移整个曲线而不是选择一个新的半径。这适用于：
  • 外壳中的显示屏和传感器窗口
  • 凹槽中的按键帽
  • 框架中的盖子
  • 面板中的穿孔区域
  • 轴周围的关节护罩
• 如果 R_外部 − 偏移量 ≤ 0，则将内角缩小为一个小的断裂或加宽边框。切勿选择随意半径。
• Apple 2025 年设计系统正式化了三种形状类型（固定、胶囊形 = 高度/2、同心），并警告要避免看起来“被挤压或张开”的角。

6. 接缝、间隙、齐平度

• 分模线是设计好的线条。 将它们放在主轴上，保持对称，宽度恒定，并与其他特征对齐。将它们放置在 材料或方向变化 处（玻璃→金属、滚边→平面、切向边）。切勿放在面中间、圆角中间。iPhone 天线线是对称的、颜色匹配的且诚实的。

• 最小化零件数量。 在负载允许的情况下，使用单个一体式外壳或挤型材。Apple 的一体成型外壳“用一个零件替换了许多零件”。

• 目标值（Apple 未公布；以下为高端消费电子产品实践）：

  项目	机加工	注塑
  可见间隙	0.10–0.20 mm	0.15–0.30 mm
  间隙变化	≤ ±0.05	≤ ±0.05
  齐平度	±0.05	±0.10
  按钮凸出	0.3–0.6 mm，与主体相同的边缘断裂	相同

• 要么做到齐平，要么做到有意的台阶（≥ 0.5 mm，或有意的显露缝宽 0.3–0.6 mm）。绝不要 0.1 mm 的“几乎齐平”。

• Apple 将 iPhone 5 后盖面板按 725 个尺寸分档，并通过摄像头进行匹配。均匀的间隙是一个制造系统，而不是一种希望。 每个外观件都从内部机架定位，并且外观件通过一个销加一个槽浮动。检查每个可见间隙的累积公差。

• 根据尺寸、温度和负载缩放间隙。 手机级别的数字无法在 300–800 mm 的机器人外壳上存活：铝材在 ΔT 40 K 下 500 mm 长度膨胀约 0.46 mm，连杆在负载下会弯曲。

  • 根据公差、热膨胀和变形的累积来预算每个间隙。一个有用的起点是 0.2 mm + 每米面板长度 0.5 mm（实践值）。
  • 在长接缝上，优先选择 有意的显露缝（0.5–1.0 mm），它可以隐藏这种变化，而不是一条会摩擦并发出咔嗒声的发丝线。

7. 材料即结构（CMF）

• 一种主要材料，结构性地使用。 外壳 就是 机架、散热片，通常还是天线地。示例：

  • iPhone 17 Pro：锻造 7000 系列铝材一体成型外壳，内部激光焊接有均热板。
  • Mac Pro：不锈钢框架，其抛光手柄和底座即为结构。

  不要将装饰性蒙皮放在单独的框架上。

• 材料的真实性。 机加工铝材看起来是机加工的；塑料看起来是好的塑料（Apple：iPhone 5c 是“毫无歉意的塑料”）。切勿喷涂塑料来冒充金属。没有假的通风口、假螺丝、贴花或假的纹理。

• 物理定律选择材料。 Apple 在 17 Pro 上因热学和重量原因将钛合金换回铝合金。钛合金是用于小型、高接触部件的优质信号，而非默认选择。

• 默认表面处理：

  • 精细珠喷砂（玻璃/氧化锆，约 100–170 目）加上 MIL-A-8625 Type II 阳极氧化，10–15 µm。
  • 缎面，Ra ≈ 0.4–1.0 µm。
  • 将配合零件一起进行阳极氧化。

• 点缀：

  • 每个产品有一个抛光的“珠宝”：一个手柄、一个倒角、一个标志或一个镜片环。钻石切割倒角是在 阳极氧化后 切割，然后可以选择进行透明再阳极氧化处理。
  • 抛光不锈钢

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[为翻译而截断]