聽龍旗設計師談手機結構設計心得

1、龍旗設計師談手機結構設計心得（ 一） 本人只是根據(jù)自己的知識與經(jīng)驗，寫下一些手機結構設計的心得，每個人都有自己的設計思路和規(guī)范，這只是我個人的一些體會，希望大 家能夠有所借鑒，也歡迎大俠們指正賜教，謝謝 ! 手機結構設計中主板 stacking 的堆疊我沒怎么做過，所以我就不獻丑了，我只談談整機結構設計吧，我個人把手機結構設計分為以 下幾個部分： 一、Stacking 的理解： 結構工程師要準確理解一個 stacking 的含義，拿到一個新 stacking ，必須理解此 stacking 作結構哪里固定主板、哪里設計卡扣，按 鍵的空間，ESD接地的防護等等，這些我們都要有個清楚的輪廓。當然好

2、的堆疊工程師他一定是個好的整機結構工程師，但一個好的整機 結構工程師去堆疊的話往往會顧此失彼。所以我們在評審 stacking 時整機結構工程師多從結構設計方面提出問題來改善 stacking 。 二、ID的評審和溝通： 結構工程師拿到 ID 包裝好的 ID3D 圖檔前，首先要拿到 ID 的平面工藝圖，分析各零件及拆件后的工藝可行性，或者用怎樣的工藝才 能達到 ID 的效果，這當中要跟 ID 溝通。 有的我們可以達到ID效果，但可能結構風險性很大，所以不要一味遷就ID，要知道一個產(chǎn)品質(zhì)量的好壞最后來追究的是你結構工程 師的責任，沒人去說ID的不是的，所以是結構決定 ID，而不是ID來左右我們結

3、構，當然我們要盡量保存ID的意愿。然后、才是檢查各 部分作結構空間是否足夠，這點我就不多講了，這里我是要對 ID 工程師建模提出幾個建議： 1.ID 工程師建模首先把 stacking 缺省裝配到總裝圖中 ; 2.ID 工程師要作骨架圖檔，即我們通常說的主控文件 ; 骨架圖檔不管是面還是實體形式，我建議要首先由線控制它的形狀及位置，這 樣后期調(diào)控骨架圖檔的位置及形狀只要調(diào)控相應的線就是了 ; 3.ID 工程師必須把裝飾件及貼片的形狀、位置、各殼體分模線位置、必須用線先在骨架圖檔中畫出; 4. 所有的零件圖檔必須第一個特征是復制骨架圖檔過來，然后在相應剪切而成;堅決反對在總裝圖中直接參考一個零件

4、生成另一個零 5.ID建模的圖檔禁止參考 STACKING的任何東東，防止 stacking更新后ID圖檔重生失敗 這些是我對 ID 建模所提出的建議，只要遵從如上幾點，我們結構就可以直接在 ID 建模特征的后面繼續(xù)了，思路也很清晰明了;且 ID 如果調(diào)整外形及位置也會很容易。 三、殼體結構設計 ; 1. 手機的常用材料： 了解手機常用材料的性能與特性，有利于我們在設計過程中合理的選用材料，目前手機常用的材料有：PC、ABS、PC+ABS、POM、PMM、A TPU RUBBERS及最新出現(xiàn)的材料 PC+玻纖和尼龍+玻纖等。 PC聚碳酸脂 化學和物理特性： PC是高透明度（接近PMMA）非結晶

5、體，耐熱性優(yōu)異；成型收縮率小（0.5-0.7%），高度的尺寸穩(wěn)定性，膠件精度高；沖擊強度高居熱塑 料之冠，蠕變小，剛硬而有韌性 ; 耐疲勞強度差，耐磨性不好，對缺口敏感，而應力開裂性差。 注塑工藝要點： 高溫下PC對微量水份即敏感，必須充分干燥原料，使含水量降低到0.02%以下，干燥條件：100-120C，時間12小時以上;PC對溫度 很敏感，熔體粘度隨溫度升高而明顯下降，料筒溫度：250-320C，（不超過350C），適當提高后料筒溫度對塑化有利；模溫控制：85- 120C， 模溫宜高以減少模溫及料溫的差異從而降低膠件內(nèi)應力，模溫高雖然降低了內(nèi)應力，但過高會易粘模，且使成型周期長； 流動性差

6、，需用 高壓注射，但需顧及膠件殘留大的內(nèi)應力 （可能導至開裂 ），注射速度：壁厚取中速，壁薄取高速 ；必要時內(nèi)應力退火 ；烘爐溫度 125-135C， 時間2Hrs，自然冷卻到常溫；模具方面要求較高；設計盡可能粗而短彎曲位少的流道，用圓形截面分流道及流道研磨拋光等為使降低熔料的 流動阻力；注射澆口可采用任何形式的澆口，但入水位直徑不小于1.5mm;材料硬，易損傷模具，型腔、型芯經(jīng)淬火處理或鍍硬（Cr）;啤塑 后處理：用PE料過機;PC料分子鍵長，阻礙大分子流動時取向和結晶，而在外力強。 ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 化學和物理特性： ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成。每種

7、單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具 有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。ABS收縮率較?。?.4-0.7%），尺寸穩(wěn)定;并且具有良好電鍍性能，也是所 有塑料中電鍍性能最好的；從形態(tài)上看，ABS是非結晶性材料，三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連 續(xù)相，另一個是聚丁二烯橡膠分散相。 ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以在產(chǎn)品設計上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上百 種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲

8、特性等。 ABS材料具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。 A（丙烯睛）-占20-30%，使膠件表面較高硬度，提高耐磨性，耐熱性 B（丁二烯）-占25-30%，加強柔順性，保持材料彈性及耐沖擊強度 C（苯乙烯）-占40-50%，保持良好成型性（流動性、著色性）及保持材料剛性。 注塑工藝要點： 吸濕性較大，必須干燥，干燥條件85C，3hrs以上（如要求膠件表面光澤，更需長時間干燥）;溫度參數(shù)：料溫180- 260C（一般不宜超 過250C，因過高溫度會引致橡膠成份分解反而使流動性降低），模溫40- 80C正常，若要求外觀光亮則模溫取較高；注射壓力一般取 7

9、0-100Mpa，保壓取第一壓的30-60%，注射速度取中、低速；模具入水采用細水口及熱水口。一般設計細水口為0.8-1.2mm。 PC+ABS 化學和物理特性： 綜合了兩者的優(yōu)點特性，好比是提高了ABS耐熱性和抗沖擊強度的材料。 POR聚甲醛 化學和物理特性： 高結晶、乳白色料粒，很高剛性和硬度 ; 耐磨性及自潤滑性僅次于尼龍 （但價格比尼龍便宜 ） ，并具有較好韌性，溫度、濕度對其性能 影響不大；耐反復沖擊性好過 PC及ABS;耐疲勞性是所有塑料中最好的。 注塑工藝要點： 結晶性塑料，原料一般不干燥或短時間干燥（100C,1-2Hrs）;流動性中等，注射速度宜用中、高速；溫度控制：料溫：1

10、70-220C，注 意料溫不可太高，240C以上會分解出甲醛單體 （熔料顏色變暗），使膠件性能變差及腐蝕模腔模溫：80- 100C，控制運熱油；壓力參數(shù)：注 射壓力100Mpa背壓0.5Mpa，正常啤壓宜采用較高的注射壓力，因流體流動性對剪切速率敏感，不宜單靠提高料溫來提高流動性，否則 有害無益；賽鋼收縮率很大（2-2.5%），須盡量延長保壓時間來補縮改善縮水現(xiàn)象。模具方面：POMM高彈性材料，淺的側凹可以強行出模， 注射澆口宜采用大入水口流道整段大粗為佳。 PMMAE克力聚甲基丙烯酸甲脂 化學和物理特性： 具有最優(yōu)秀的透明度及良好的導旋旋旋旋旋光性 ； 在常溫下有較高的機械強度 ； 但表面硬

11、度較低、易擦花，故包裝要求很高。 注塑工藝要點： 原料必須經(jīng)過嚴格干燥，干燥條件：95- 100C，時間6Hrs以上，料斗應持續(xù)保溫以免回潮 ；流動性稍差，宜高壓成型（80-10Mpa），宜 適當增加注射時間及足夠保壓壓力 （注射壓力的 80%）補縮；注塑速度不能太快以免氣泡明顯，但速度太慢會使熔合線變粗 ；料溫、模溫需取 高，以提高流動性，減少內(nèi)應力，改善透明性及機械強度。料溫參數(shù)：200-230C，中215-235C，后140- 160C；模溫：30- 70C；模具方 面：入水口要采用大水口，夠闊夠大 ； 模腔、流道表面應光滑，對料流阻力小 ； 出模斜度要足夠大以使出模順利 ； 考慮排氣，

12、防止出現(xiàn)氣泡、 銀紋（溫度太高影響）、熔接痕等；PMMA極易出現(xiàn)啤塑黑點，請從以下方面控制：保證原料潔凈（尤其是翻用的水口料）；定期清潔模具；機臺 清潔（清潔料筒前端，螺桿及噴咀等 ）。 TPU聚甲醛 化學和物理特性： TPU是熱塑性彈性體，具有高張力、高拉力、強韌耐磨耐老化之特性，且耐低溫性、耐候性、耐油、耐臭氧性能為強性纖樹脂。 RUBBE硅膠 NYLON（PA尼龍（聚胺） 化學和物理特性： 常見尼龍為脂肪族尼龍如PA6 PA66 PA1010-.最常用的PA66（聚己二己二胺），在尼龍材料中結構最強，PA6（聚己內(nèi)胺）具有最佳的 加工性能。它結晶度高，機械強度優(yōu)異（因為高分子鏈含有強極性

13、胺基 （NHCO）,鏈之間形成氫鍵）;沖擊強度高（高過ABS POM旦比PC低）， 沖擊強度隨溫度 濕度增加而顥著增加 （吸水后其它強度如拉升強度 硬度 剛度會有下降 ）； 表面硬度大 耐磨性 自滑性卓越，適于做 齒輪、軸承類傳動零（自滑性原理A分子結晶中具有容易滑移的面層結構）；熱變形溫度低、吸濕性大、尺寸穩(wěn)定性差。 注塑工藝要點： 原料需充分干燥、溫度 80-90C、時間四小時以上；熔料粘度底、流動性極好、啤件易出披鋒，故壓力取低一般為60-90Mpa,保壓取 相同壓力 （ 加入玻璃纖維的尼龍相反要用高壓 ）; 料溫控制：過高的料溫易使膠件出現(xiàn)色變、質(zhì)脆及銀絲，而過低的料溫使材料很硬可能損

14、 傷模具及螺桿。料筒溫度 220-280C（纖維偏高），不宜超過300C,（注A6熔點溫度210-215C, PA66熔點溫度255-265C）;收縮率 （0.8-1.4%） ，使啤件呈現(xiàn)出尺寸的不穩(wěn)定 （收縮率隨料溫變化而波動 ）； 模溫控制： 一般控制左 20-90C， 模溫直接影響尼龍結晶情況及性能 表現(xiàn)，模溫高 結晶度大、剛性、硬度、耐磨性提高 ; 反之模溫低 柔韌性好、伸長率高、收縮性小 ; 注射速度：高速注射，因為 尼龍料熔點 （凝點）高，只有高速注射才能使順利充模，對薄壁，細長件更是如此 ;需要同時留意披鋒產(chǎn)生及排氣不良引致的外觀問題 ; 模具方面：工模一般不開排氣位，水口設計形

15、式不限;退火/調(diào)試處理：可進行二次結晶，使結晶度增大;故剛性提高，改善內(nèi)應力分 布使不易變形，且使尺寸穩(wěn)定。可行方法：用100C沸水煮1-16小時，視具體情況可考慮加入適量醋酸鹽使沸點上升到120C左右以增加 效果。 尼龍 +玻纖 2. 結構設計的順序： 殼體結構設計其實是有順序的，手機中有按鍵、側鍵、 IO 塞等，如果隨意先設計哪個會導致后面設計很礙手。我個人設計一般步驟： 第一當然是抽殼 ;第二是長唇 ;第三長卡扣和 boss; 第四固定按鍵和塞子等零件的結構設計 ;緊接著就是主板的固定，最后硬件的避讓。 抽殼： 抽殼的厚度 直板機側壁厚度為 1.4-1.8mm; 翻蓋機A/D殼側壁1.3

16、-1.6mm，B/C殼至少側壁1.2-1.5mm; 其它部位殼體厚度盡量在 1.0-1.2mm，轉軸處壁厚1.1-1.2mm。 殼體厚度厚點畢竟是結實點的，我個人抽殼直板機側壁一般至少1.6mm,最厚的厚度我抽過 2.1mm結實的可以當磚頭砸死人；翻蓋機 我A/D殼一般抽殼側壁1.4mm B/C殼側壁為1.3mm;但隨著現(xiàn)在手機超薄超小的趨勢，手機殼體抽殼還是厚點的好。 抽殼的原則：壁厚要均勻，厚薄差別盡量控制在基本壁厚的25%以內(nèi)，轉角及壁厚過渡要平緩，這樣可以避免殼體明顯的翹曲、縮水及外 觀缺陷等問題。 另殼內(nèi)面要作曲面拔模分析，不許有倒扣，壁厚不要出現(xiàn)小于0.4mm的，主壁拔模一般為 3

17、度。 長唇： 長唇的目的：不僅是為了結構的緊密性、限位，也是為了防ESD。 唇的厚/高至少要保證0.5 X0.5,見附圖 長唇邊在PRO沖用加材料或者偏距拔模，但我建議是此唇邊一定以分模線的外形線為準往殼內(nèi)偏距，兩唇邊之間間隙為0.05mm 間隙0.05mm 反止位筋 0 05mm 長卡扣和boss : 卡扣以其外形可分為公卡扣（卡勾）和母卡扣（卡槽）; 卡扣的目的：是為了裝配時上下殼更好的嵌合固定，但不要過于相信卡扣來固定整機來通過測試，尤其是跌落和滾筒。手機的固定還 是要信賴螺釘，不是自攻螺釘；這就是moto的手機螺釘多的原因。 卡扣的數(shù)量和位置：應從整機的總體外形尺寸考慮，其基本原則是：

18、要求數(shù)量均勻，位置均衡，兩個boss間最好有個卡扣，在轉角 處的卡扣應盡量靠近轉角，確保轉角處能更好的嵌合，因為實際注塑岀來的產(chǎn)品轉角處容易岀現(xiàn)的裂縫問題。但卡扣離轉角處的距離至少 有個指甲寬的距離，因為以便于拆機指甲伸入拆卸。 此外卡扣的設計在 proe中是有點技巧性的，在這我想說下自己對卡扣設計時的一點技巧步驟，運用此技巧我個人覺得很得心應手, 供大家參考，卡扣一般是成對生成的： 1. 首先分析在那些地方合理布置卡扣后，開始作母卡扣（卡槽），當然有的人喜歡先作公卡扣 （卡勾），我喜歡先作母卡扣，然后把卡扣 配合面復制一遍，再用出版幾何把這復制面包含，把出版幾何命名一個自己和別人都看的懂的名

19、字，比如：TODHOO給D殼卡扣用的）; 2. 然后在總裝配圖中讓另一個相配合的殼體用復制幾何把這卡扣配合面復制過去，打開此殼體，同樣用出版幾何包含此復制面，并命 名一個自己和別人都看的懂的名字，比如：COMECHOOK自C殼卡扣）; 3. 然后根據(jù)此復制面減膠岀卡槽所需空間，緊接著直接作相應的卡勾就是了 BOSS勺設計思路也是這樣，先設計熱融螺母的 BOSS然后把配合面復制到另一個殼體作它的BOSS就是了，boss內(nèi)徑大小看熱融螺母 外徑大小來定，一般比螺母的外徑單邊小0.15-0.20mm , boss尺寸設計詳見下面“手機各零件細節(jié)設計”中“ boss 的設計”。 可能有的人不喜歡這樣作

20、結構，而是喜歡在總裝配圖中直接參照另一個零件的卡扣（BOSS作卡扣（BOSS）,然而我不認為這是個好方法， 雖然步驟相對來說少點，但如果修改圖檔時就很容易特征失敗，特征失敗并不可怕，可怕的是失敗了自己都忘了參照了哪個零件的哪一部 分，思路清晰的你可能還找的到地方，但如果思路不夠清晰的你就很有可能岀錯。我個人覺得寧可多一兩步也不愿意這樣作。 復制特征當然也不是滿天飛的copy來copy去，必須要遵從以下規(guī)定，你就不會亂了分寸： 1. 四大件（A/B/C/D殼）copy時，不要相互copy來copy去，盡量只從這個零件 copy到另一個零件，并且 copy的也就是配合面，其它 的不要copy; 2

21、. 對要copy給另一個零件的面，建議先復制一下，不要直接copy實體的面，以免后期此面被修改或改變時重生會特征失?。?3. 四大件與其它小零件配合面的地方，不要copy其它小零件的面來參考，只能是先設計好四大件的配合面后供其它小零件參考； 4. 當配合面的位置改變時，要養(yǎng)成總裝圖及時重生的習慣； 只要遵從這些規(guī)則，我相信copy命令會應用的很妙的，只要我們保證A/B/C/D殼四大件重生不失敗，其它小零件即使失敗也會很快 恢復過來的，copy命令可以幫忙我們設計時省去很多功夫，比如當我們卡扣位置改變時，只要重生下，相對應的另一個卡扣已就改變了位 置了，不用我們?nèi)ブ刈饕淮巍?固定按鍵和塞子等零件

22、的結構設計： 做好卡扣和boss后，我們要做固定各小零件的結構設計，比如固定按鍵、各個塞子、各拆分的小零件。固定這些零件中首先是設計 固定側件（側鍵和側塞等側面的零件）的結構，然后才是固定正面（底面）按鍵和貼片等零件的結構設計，固定電器元件設計。 固定側件的結構設計：必須預留好側件的空間，設計好固定它們的形式；側鍵設計詳見按鍵設計，塞子詳見TPU塞設計； 固定正面按鍵和貼片等零件的結構設計：按鍵詳見按鍵設計，貼片的固定形式現(xiàn)在是背膠、卡扣、熱熔和超聲焊。背膠、卡扣、熱熔 大家應該很熟悉了，我就不說了，我說說超聲焊吧。 注意：帶有比較大的弧面的貼片，此弧面底處要長插筋插入殼體，防止弧面往外張開而

23、產(chǎn)生斷差。但如果能同時搭配上卡扣（只能卡 槽），則還能更好使貼片貼合在殼體上。 超聲波焊接是采用低振幅，高頻率振動能量使表面和分子摩擦產(chǎn)生熱量，塑料熔化而使相連熱塑性制件被焊接在一起。超聲波焊接設 計有兩點很重要：能量帶的設計和溢膠槽的設計。 1.以下圖為典型的超聲焊接能量帶的尺寸，適用于殼體壁厚在1mm以下的情況。一般能量帶的寬度為0.30-0.40mm（即圖中的 W）;高度 2.以下圖示為能防止溢膠的Z形能量帶設計，這種設計能幫助兩個零件定位，在使用時耐拉伸，提高了耐剪切性能，并能消除外部溢 料。但這種設計對壁厚的要求在1.2mm以上，夕卜邊肩膀部分的寬度和高度以能成型為基準，應大于0.40mm三角形的能量帶尺寸按照圖 5-14的要求來設計。X方向的滑動間隙取0.05mm;兩件