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Apple 硬體設計

Apple 工業設計團隊如何讓物體感覺 無可替代，從 Apple 自家的配件尺寸圖、配件設計指南（R32，2026 年 10 月）、HIG、Apple 環境報告、Apple ML Research 的機器人運動論文、Apple 專利、拆解報告，以及 25 年來的 Ive/Apple 訪談中提煉而出。這裡的一切都是為正在 CAD 中建造 機器人與其他硬體 的人所轉化。

主線： 一件 Apple 物件讀起來像是 一個整體。它是一個由單一誠實材料製成的單一原始形體，其製造過程決定了它的形狀。每個可見表面都是曲率連續的，每條接縫都是刻意的，每個細節都根據人手觸摸的頻率獲得相應的關注。所有不屬於產品本職的東西都已被移除，或隱藏到需要時才出現。

「我們努力開發那些感覺某種程度上無可替代的產品。」—— Jony Ive

「簡潔不等於好。它可能是冰冷的、沒有靈魂的。」—— Ive，2025 年

如何操作

根據請求選擇模式：

• 設計模式（「設計/重新造型/讓它看起來像 Apple」）。在任何 CAD 作業前，輸出一份 設計規格。規格涵蓋：

  • 原始形體與比例
  • 邊緣系列與圓角數值
  • 接縫圖
  • CMF，包括每個可見零件的製程
  • 控制元件、燈光與底座
  • 維修策略

  然後給出 CAD 步驟或程式碼。提供關鍵比例的 3–5 個參數化變體，並說明你會選擇哪一個以及原因（Apple 每 0.1 吋就會製作原型並實際體驗）。

• 快速路徑（狹窄的請求：「幫這個外殼導圓角」、「這裡用多少半徑」、「這個零件的顏色」）。直接回答數值、CAD 選項以及背後的一條規則。除非使用者要求更多，否則不提供規格，也不提供變體。

• 審查模式（一張截圖、渲染圖、STEP 檔案或描述）。執行結尾的 審查檢查表。每個項目評分 0–2，不適用的項目標記為 N/A。以適用項目的百分比報告分數。列出按視覺影響排序的修正項目，每個修正都附上具體數值（「將平面角落 R8 相切弧 → 連續角落，R_core 14，延伸 19 mm」）。

  • 從單一渲染圖或截圖：
    • 透過與已知尺寸（整體大小、USB-C 埠 8.4 × 2.6 mm、螺絲頭）對比來估算半徑與間隙，並註明這些是估計值。
    • 從高光判斷連續性。如果高光在圓角與平面相接處出現斷裂或寬度變化，表示為 G1。
    • 然後要求提供能夠確定其餘部分的證據：每個主要轉折處的斑馬條紋、主要截面的曲率梳狀圖、俯視圖以及一個漸層柔光箱 3/4 渲染圖（references/cad-workflow.md §2）。

• 程式碼模式（CadQuery / build123d / OpenSCAD / FeatureScript）。使用 scripts/apple_corner.py 處理平面輪廓。遵循 references/cad-workflow.md §1 中的核心解決方案，因為 OCC 圓角僅支援 G1。

永遠指出 CAD 工具的實際選項（「SolidWorks 圓角 → 曲率連續」、「Fusion 連續性: G2 + 退角角落」、「Onshape 橫截面: 曲率」）。如果使用者未說明使用哪種工具，請詢問，或為三者都提供選項。

安全與標準凌駕於美學之上。 將它們優雅地設計進去；永遠不要為了美學而把它們設計掉。完整清單請見 §21。簡要版本：

• 緊急停止按鈕須符合 ISO 13850 / IEC 60204-1：紅色按鈕搭配黃色背景，易於觸及，絕不隱藏。
• 必要的銘牌、警告標籤與警告燈須保持可見。
• 夾點與剪切防護、接觸溫度、IP 密封等級與射頻性能至關重要。

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1. 無可替代：先減後精

• 測試標準： 每個表面、線條、特徵與顏色都需要一個功能或製造上的理由。如果它需要一個故事來合理化它，就刪掉它。
• 每個產品只有一個主角手勢。 減少連接埠、LED、顏色、紋理與分割線，直到再移除一個就會破壞產品為止。專注是「對那些你發自內心認為是絕妙主意的東西說不。」
• 簡約意味著解決後的複雜性，而非一個空盒子。 整合零件與功能；不要將它們藏在更大的外殼後面。一個冰冷、毫無特徵的平板是失敗的模式。
• 熟悉的原型勝過科幻。
  • Apple 的機器人研究選擇了 檯燈，因為人們已經能從中讀出頭、頸與視線。
  • Apple Watch 的設計目標是「奇異的熟悉感」。
  • 避免「機器人臉」的戲劇效果、鍍鉻加 LED 的浮誇風格，以及汽車般的亮面處理。
• 在雙手觸碰之處投入用心。 Ive 在包裝拉片上花費心力，是因為「數百萬人會接觸到這個小拉片。」在機器人上，觸碰點包括：
  • 把手或提舉點
  • 緊急停止按鈕
  • 底座介面
  • 維修蓋
  • 夾爪襯墊
  • 從包裝盒取出後的第一個觸碰點

2. 原始形體與比例

• 將每個主要模組簡化為一個主導的原始形體： 一個方形平板（Mac mini、Mac Studio、Apple TV）、一個圓柱體（Mac Pro 2013、HomePod）、一個截球形體（HomePod mini）、一個圓頂（iMac G4 底座、HomeView），或一個圓盤（AirTag、MagSafe）。特徵是切割或嵌在該體積上，而不是作為凸台鎖附上去。

• 使用簡單的整數比例，而非 φ。 黃金比例的故事是個已被揭穿的迷思。Apple 的真實比例：

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

  正方形足跡很常見。

• 對稱性與共享軸線。 將特徵置於主要軸線上。孔洞、按鈕與鏡頭共享一條中心線或切線，它們的間距會重複（iPhone 16 Pro 相機網格使用 3 × 16.20、2 × 8.85 mm）。到邊緣的邊距相等。先進行數學上的置中，然後在其看起來不對勁的地方進行光學補償。

• 質量保持低重心；有效載荷保持輕巧。 iMac G4 具有一個承載電子元件且沉重的圓頂底座，以及一個閃亮、纖薄、經過平衡的手臂，懸掛著一個輕巧的螢幕。這是與機器人最相關的 Apple 造型。

• 將厚度集中在一個誠實的地方。 iPhone Air 將其所有厚度放入一個全寬的平台中，以便其他部分可以薄至 5.64 mm。機器人的體積（運算、電池、致動器）應存在於一個經過設計的體積中，而不是散佈成塊狀。

3. 圓角：連續曲率，絕非普通圓角

Apple 將每個小特徵都標示為半徑，但 主體角落在其圖紙上是以控制點表格給出。它刻意 不是 一個圓弧。相切弧（G1）會從 0 跳躍到 1/R 的曲率，這會顯示為高光的斷裂。Ive 稱這些為「未解決的相切中斷點。」

• 每個光線可以穿過的 A 級曲面轉折處，要求 G2 或更高。 G1 僅允許用於小於約 0.3 mm 的斷裂或隱藏表面。

• 從 Apple 的圖紙測量： 曲率從零開始逐漸增加，在 45° 頂點處達到最緊，然後再下降。

  • 該頂點半徑就是你肉眼看到的 視覺半徑 R。
  • 延伸量 E ≈ 1.41 × R（E 是從虛擬尖角到曲線離開平面的距離；測量範圍為 1.35–1.5，iPhone 則更緊，約為 1.2）。
  • 每個角落由一條精確的五次貝茲曲線構成，誤差在 E 的 0.28% 以內（請參閱腳本）。
  • Figma 的「iOS」平滑（60%）看起來接近，但曲率超調約 25%。

• 依物體決定的圓角大小：

  物體	R_core
  手持裝置	≈ 短邊的 25%
  桌面物體	≈ 20%
  大型平面面板（類似 iPad）	≈ 8%

• 不要使用單一超橢圓來定義整個輪廓。 它沒有真正的平面，而 Apple 產品有長而真正的平面。超橢圓 圓角 與直線連接可達 G2，但它們的延伸比 Apple 的更長（n=3 時 E/R ≈ 1.8，n=4 時為 2.5，n=5 時為 3.3，而 Apple 為 1.41）。不要認為提高 n 值就會「更像 Apple」。

• 產生方式：

  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        # 供互動式 CAD 使用的控制點
  python3 scripts/apple_corner.py --w 120 --h 80 --r 16 --fmt check       # G1/G2 判定（試試 --model arc 來比較）
  python3 scripts/apple_corner.py --w 120 --h 80 --r 16 --offset 3 --fmt csv   # 同心內輪廓
  

  • 每個角落都是一條精確的五次貝茲曲線。 其前三點位於一個平面上，後三點位於另一個平面上，因此接合處曲率為零：G2 由構造保證。
  • build123d / cadquery 的輸出是 4 條 Line 加上 4 條 Bezier。已在 OCC 中測試：實體有效，接合處曲率為零，無反曲點，且頂點精確達到要求的 R。可匯出乾淨的 STEP 檔案。
  • 互動式 CAD： 使用 --fmt ctrl 並將每個角落繪製為通過 6 個點的 五次控制點雲形線。然後用直線連接角落。
    • SolidWorks：Style Spline → Bézier, degree 5。
    • Fusion：Control Point Spline, degree 5。
    • Onshape：Control point spline, degree 5。
  • 永遠不要用一條雲形線穿過整個輪廓：你會失去真正的平面。
  • 用斑馬條紋驗證。
  • 同心偏移量必須保持在視覺 R 以下，否則內部角落會產生尖點。對於更大的內縮量，請改為產生一個新的、更小的角落。

4. 邊緣：一個系列，一種尺寸

為整個產品選擇一種邊緣系列。

系列	Apple 先例	做法	使用時機
平面帶 + G2 滾邊 (預設)	iPhone 12–17, iPad Pro	側面是 40–60% 的真正平面，然後是 R ≈ 0.25–0.35 × 厚度的 G2 滾邊（iPhone 16：平面 ±1.62 of 7.81 mm, 滾邊 R ≈ 1.8–2.8）	精確、現代
枕狀	iPhone 6–11, AirPods, HomePod mini	連續 G2/G3 斷面，無側面平面	友善、手持、柔軟
加工平板上之柔和斷面	MacBook, Mac mini, Studio	大平面，均勻的 0.3–1.0 mm 斷面	加工金屬外殼
平面 + 鑽石切邊倒角	iPhone 5	霧面機身上的 45° 亮面倒角，0.3–0.6 mm；四周完全相同	陽極氧化鋁上的一條寶石線
錐形 / 刀刃邊	MacBook Air 楔形	厚度變化	僅當錐形能隱藏真實厚度時使用（Apple 於 2022 年放棄此設計）

• 使每個可見斷面具有相同尺寸。永遠不要混合使用有倒角的蓋子和枕狀側面。
• 大面積表面是完全平坦的。 Apple 不會對面板進行隆起處理；所有柔和度都存在於邊緣轉折處。
• 任何陽極氧化邊緣不得尖於 R0.3 / C0.2（優先 R0.5）。在 iPhone 17 Pro 上，尖銳的平台邊緣會產生缺口（「刮傷門」）。手持與接地的邊緣需要更大的圓角半徑。可能與人體接觸的機器人表面需要更大的半徑（請參閱 §21，ISO/TS 15066）。

5. 同心度

• R_內邊 = R_外邊 − 偏移量，共享一個中心。 對於連續角落，偏移整個曲線而非選擇一個新的半徑。這適用於：
  • 外殼中的顯示器與感測器視窗
  • 凹槽中的按鈕帽蓋
  • 框架中的蓋子
  • 面板中的穿孔區域
  • 軸心周圍的接頭護罩
• 如果 R_外邊 − 偏移量 ≤ 0，則將內部角落縮小為一個小斷面，或加寬邊框。永遠不要選擇任意的半徑。
• Apple 2025 年的設計系統正式定義了三種形狀類型（固定、膠囊形 = 高度/2、同心），並警告不要使用看起來「捏合或外擴」的角落。

6. 接縫、間隙、齊平度

• 分模線是經過設計的線條。 將它們置於主要軸線上、對稱、保持恆定寬度，並與其他特徵對齊。將它們置於 材料或方向的改變處（玻璃→金屬、滾邊→平面、一個相切邊緣）。永遠不要放在面中央，也永遠不要放在圓角中央。iPhone 的天線條是對稱的、顏色匹配的，並且是真實的。

• 最小化零件數量。 在負載允許的情況下使用單一體或擠出成型。Apple 的單一體技術用「單一個零件」取代了許多零件。

• 目標值（Apple 未公布；這些是高級消費性電子產品慣例）：

  項目	加工	射出成型
  可見間隙	0.10–0.20 mm	0.15–0.30 mm
  間隙變異	≤ ±0.05	≤ ±0.05
  齊平度	±0.05	±0.10
  按鈕凸出高度	0.3–0.6 mm，與機身相同的邊緣斷面	同左

• 使其齊平，或使其成為一個刻意的階梯（≥ 0.5 mm，或一個 0.3–0.6 mm 寬的設計縫隙）。決不能接受 0.1 mm 的「幾乎齊平」。

• Apple 將 iPhone 5 的背板分類為 725 個尺寸區間，並透過相機進行匹配。均勻的間隙是一個製造系統，而非一個願望。 每個外殼都從內部機身定位，並使用一個銷釘加一個槽孔使外殼浮動。對每個可見間隙進行公差疊加檢查。

• 根據尺寸、溫度與負載來縮放間隙。 手機級別的數值在 300–800 mm 的機器人外殼上是無法適用的：鋁材在 ΔT 40 K 下，500 mm 長度會膨脹約 0.46 mm，且連桿在負載下會彎曲。

  • 每個間隙應根據公差疊加、熱膨脹與變形的疊加來預估。一個有用的起點是 0.2 mm + 每公尺面板長度 0.5 mm（實務經驗）。
  • 在長接縫上，優先選擇一個 設計縫隙（0.5–1.0 mm），它可以隱藏這種變異，而不是一個會摩擦並發出聲響的髮絲縫。

7. 材料即結構（CMF）

• 一個主要材料，並結構性地使用它。 外殼 就是 機身、散熱器，通常也是天線地。範例：

  • iPhone 17 Pro：鍛造 7000 系列鋁合金一體成型機身，內部雷射焊接了一個均溫板。
  • Mac Pro：一個不銹鋼框架，其拋光把手與腳架即為結構。

  不要在單獨的框架上放置一個裝飾性外殼。

• 忠於材料。 加工鋁看起來就是加工過的；塑膠看起來就是好的塑膠（Apple：iPhone 5c 是「毫不掩飾的塑膠」）。絕不能用漆塗塑膠來仿造金屬。沒有假通風口、假螺絲、貼紙或假紋理。

• 由物理決定材料。 Apple 在 17 Pro 上為了散熱與重量，從鈦金屬換回鋁金屬。鈦是一種用於小型、高接觸零件的高級象徵，不是預設選項。

• 預設表面處理：

  • 細微玻璃珠噴砂（玻璃/氧化鋯，約 100–170 目）加上 MIL-A-8625 Type II 陽極處理，10–15 µm。
  • 緞面，Ra ≈ 0.4–1.0 µm。
  • 將所有配合件在同一批次中進行陽極處理。

• 點綴：

  • 每個產品一個拋光「寶石」：一個把手、一個倒角、一個標誌或一個鏡頭環。鑽石切邊倒角是在 陽極處理後 切削，然後選擇性地進行透明陽極處理。
  • 拋光不銹鋼

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