手機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南2

1、5.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（Detaidesign）PID完成后就可以開始具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之初需要考慮清楚：各零部件之間的裝配，定位和固定；各零部件的材料，工藝；各零部件的強(qiáng)度，加工限制；本節(jié)按照上述三點(diǎn)對(duì)手機(jī)中常見結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)作簡(jiǎn)單介紹。一塑料殼體（Housing）手機(jī)中殼體的作用：是整個(gè)手機(jī)的支承骨架；對(duì)電子元器件定位及固定；承載其他所有非殼體零部件并限位。殼體通常由工程塑料注塑成型。1殼體常用材料（Material）ABS：高流動(dòng)性，便宜，適用于對(duì)強(qiáng)度要求不太高的部件（不直接受到?jīng)_擊，不承受可靠性測(cè)試中結(jié)構(gòu)耐久性測(cè)試的部件），如手機(jī)內(nèi)部的支撐架（Keypadframe，LCDframe）等

2、。還有就是普遍用在要電鍍的部件上（如按鈕，側(cè)鍵，導(dǎo)航鍵，電鍍裝飾件等）。目前常用奇美PA-727，PA757等。PC+ABS：流動(dòng)性好，強(qiáng)度不錯(cuò)，價(jià)格適中。適用于絕大多數(shù)的手機(jī)外殼，只要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較優(yōu)化，強(qiáng)度是有保障的。較常用GECYCOLOYC1200HF。PC：高強(qiáng)度，貴，流動(dòng)性不好。適用于對(duì)強(qiáng)度要求較高的外殼（如翻蓋手機(jī)中與轉(zhuǎn)軸配合的兩個(gè)殼體，不帶標(biāo)準(zhǔn)滑軌模塊的滑蓋機(jī)中有滑軌和滑道的兩個(gè)殼體等，目前指定必須用PC材料）。較常用GELEXANEXL1414和SamsungHF1023IM。在材料的應(yīng)用上需要注意以下兩點(diǎn)：2避免一味減少?gòu)?qiáng)度風(fēng)險(xiǎn)，什么部件都用PC料而導(dǎo)致成型困難和成本增加；2

3、在對(duì)強(qiáng)度沒有完全把握的情況下，模具評(píng)審ToolingReview時(shí)應(yīng)該明確告訴模具供應(yīng)商，可能會(huì)先用PC+ABS生產(chǎn)T1的產(chǎn)品，但不排除當(dāng)強(qiáng)度不夠時(shí)后續(xù)會(huì)改用PC料的可能性。這樣模具供應(yīng)商會(huì)在模具的設(shè)計(jì)上考慮好收縮率及特殊部位的拔模角。2通常外殼都是由上、下殼組成，理論上上下殼的外形可以重合，但實(shí)際上由于模具的制造精度、注塑參數(shù)等因素的影響，造成上、下外形尺寸大小不一致，即面刮（面殼大于底殼）或底刮（底殼大于面殼）?？山邮艿拿婀?.15mm,可接受底刮0.1mm。在無法保證零段差時(shí)，盡量使產(chǎn)品的面殼大于底殼。一般來說，面殼因有較多的按鍵孔，成型縮水較大，所以縮水率選擇較大，一般選0.5%。底殼

4、成型縮水較小，所以縮水率選擇較小，一般選0.4%，即面殼縮水率一般比底殼大0.1%。即便是兩件殼體選用相同的材料，也要提醒模具供應(yīng)商在做模時(shí)，后殼取較小的收縮率。2殼體厚度（WallThickness）殼體設(shè)計(jì)的第一個(gè)步驟是抽殼（Shell），首先要確定殼體的基本壁厚。殼體的壁厚對(duì)部件的很多關(guān)鍵特性的影響至關(guān)重要，包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，外觀，成型及成本。設(shè)計(jì)階段優(yōu)化的殼體厚度可以降低后續(xù)可靠性測(cè)試的風(fēng)險(xiǎn)，修模的成本以及成型的困難。簡(jiǎn)單地講，對(duì)于平板狀截面（Flatwallsection）,每增加10%的壁厚，部件的剛性會(huì)增加33%左右；對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的塑料面，厚度增加25%可以使殼體的剛度增加一倍。但增

5、加厚度會(huì)對(duì)手機(jī)的外觀，部件的成型時(shí)間，成本及整個(gè)手機(jī)的重量帶來負(fù)面的影響。殼體厚度的設(shè)計(jì)上要注意以下幾點(diǎn)：2壁厚要均勻，厚薄差別盡量控制在基本壁厚的25%以內(nèi)（低縮水率材料0.5%），可以避免明顯的翹曲，填充及外觀缺陷等問題。2對(duì)于直板機(jī)，在厚度方向上殼體的厚度盡量在l.l-1.2mm，側(cè)面厚度1.5-1.7mm。鏡片支承面厚度0.8mm，整個(gè)部件的最小壁厚不得小于0.4mm，且該處背面不是A級(jí)外觀面，并且面積不得大于100mm2。a對(duì)于折疊機(jī)和滑蓋機(jī)，在厚度方向上殼體的厚度1mm,側(cè)面厚度1.2mm。外鏡片支承面厚度0.8mm，內(nèi)鏡片支承面厚度最小0.7mm，轉(zhuǎn)軸處壁厚1.1T.2mm，滑軌

6、滑道面1.0mm,整個(gè)部件的最小壁厚不得小于0.4mm，且該處背面不是A級(jí)外觀面，并且該處面積不得大于100mm2。a1電池蓋Batterycover折疊機(jī)和滑蓋機(jī)壁厚取0.9T.0mm，直板機(jī)取1.0mm。3.螺絲柱(Boss)抽殼之后就要確定好殼體之間如何固定，通常我們采取螺絲加卡扣的方式來固定兩個(gè)殼體。螺絲柱通常用于裝配螺絲(Screw)或螺絲嵌件(Insert/Nut)，螺絲柱通常還起著對(duì)PCB板的定位作用。對(duì)于直板機(jī)，建議用4-6顆螺絲。對(duì)于折疊機(jī)和滑蓋機(jī)的主機(jī)部分盡量用4顆螺絲，翻蓋和滑蓋部分也盡量用螺絲來固定，且不要少于2顆。如果是2顆，要盡量靠近轉(zhuǎn)軸。在螺絲柱的設(shè)計(jì)上需要注意以

7、下幾點(diǎn)：a為了避免螺絲柱背面的表面縮水，螺絲柱壁厚(Boss-wallthickness)與殼體壁厚的關(guān)系應(yīng)圖5-1該保持和加強(qiáng)筋厚度(Ribthickness)與殼體壁厚的關(guān)系(見下面關(guān)于加強(qiáng)筋的介紹)。a如果螺絲柱壁厚相對(duì)于殼體壁厚的比例關(guān)系超過了推薦的比例，可以考慮在其根部設(shè)計(jì)一圈凹坑來減少縮水的可能。見圖5-1。a在螺絲柱底部加倒圓角可以減少應(yīng)力集中和潛在的破裂危險(xiǎn)，但過大的倒圓角會(huì)導(dǎo)致縮水。對(duì)于手機(jī)殼體，0.2-0.4mm的倒圓角會(huì)增強(qiáng)螺絲柱1.20的強(qiáng)度而不會(huì)造成螺絲柱背面的表面縮水。a用于Insert/Nut熱壓的螺絲柱的設(shè)計(jì)基本原則：其外徑應(yīng)該是Insert/Nut外徑的1.5

8、倍。但是我們?cè)谑謾C(jī)0.1APARTLINGLINEHOTMELT-圖的設(shè)計(jì)上往往會(huì)按照經(jīng)驗(yàn)值來取偏小的值。圖5-2中5-2M1.4X0.3的Insert/Nut外徑為2.5mm，設(shè)計(jì)中螺絲柱的外徑設(shè)計(jì)為3.70mm。但實(shí)際取3.90mm會(huì)更加S-3-可靠(單邊壁厚0.70mm)。aInsert/Nut熱熔在螺柱里后要能承受25Kg.cm的扭力和15Kg的拉力。a圖5-3中所示的Insert/Nut與螺絲柱尺寸關(guān)系為：Md螺絲螺徑;A=Md+0.2；B=2xMd+0.2；C=B+0.4；E=0.8mm；F尺寸很關(guān)鍵，是必須在裝配圖中明確標(biāo)出的Insert/Nut熱熔后與基準(zhǔn)面的距離，且每次新送樣

9、都要檢驗(yàn)。H-螺柱外徑+0.20mm。下殼螺柱底面與Insert/Nut面的距離為0.05mm；下殼螺柱外圈頂住PCB板處與PCB板的距離為0.05mm。a用于自攻螺絲的螺絲柱的設(shè)計(jì)原則是：其外徑應(yīng)該是Screw外徑的2.0-2.4倍。圖5-4為M1.6x0.35的自攻螺絲與螺柱的尺寸關(guān)系。設(shè)計(jì)中可以取：螺柱外徑=2x螺絲外徑；螺柱內(nèi)徑(ABS,ABS+PC)=螺絲外徑-0.40mm；螺柱內(nèi)徑(PC)=螺絲外徑-0.30mm或0.35mm(可以先按0.30mm來設(shè)計(jì)，待測(cè)試通不過再修模加膠)；兩殼體螺柱面之間距離取0.05mm。自攻螺絲規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)扭力（kg.cm）M1.4X0.30.90M1.6

10、x0.351.30M1.8x0.352.00M2.0 x0.402.75圖5-3圖5-42表5-1列出了常用自攻螺絲裝配及測(cè)試（10次）時(shí)所要用的扭力值。表5-14.止口（Lip）止口的作用：手機(jī)殼體內(nèi)部空間與外界的導(dǎo)通不會(huì)很直接，能有效地阻隔灰塵/靜電等的進(jìn)入;上下殼體的定位及限位;殼體止口的設(shè)計(jì)需要注意的地方BI圖5-52嵌合面應(yīng)有0.51的拔模斜度，端部設(shè)倒角或圓角以利裝入。2上殼與下殼圓角的止口配合，應(yīng)使配合內(nèi)角的R角偏大，以增大圓角之間的間隙，預(yù)防圓角處的干涉。2止口設(shè)計(jì)要如圖5-5將側(cè)壁強(qiáng)（即圖中上面的一個(gè)殼）的一端的止口放在里邊以抵抗外力。2圖5-5止口的設(shè)計(jì)，位于外邊的止口的凸

11、邊厚度按0.6-0.8mm（至少大于殼體側(cè)壁壁厚的一半）；位于里邊的止口的凸邊厚度按從大于0.50mm到殼體側(cè)壁壁厚的一半來設(shè)計(jì)；B1=0.10mm；B2=0.20mm。5.卡扣（Snap）設(shè)計(jì)完止口就該設(shè)計(jì)卡扣了?？鄣膽?yīng)用在手機(jī)的殼體是很普遍的，主要是指上殼與下殼的扣位配合。在考慮扣位數(shù)量位置時(shí)，應(yīng)從產(chǎn)品的總體外形尺寸考慮，要求數(shù)量平均，位置均衡，設(shè)在轉(zhuǎn)角處的扣位應(yīng)盡量靠近轉(zhuǎn)角，確保轉(zhuǎn)角處能更好的嵌合，從設(shè)計(jì)上預(yù)防轉(zhuǎn)角處容易出現(xiàn)的離縫問題?？墼O(shè)計(jì)需要注意的地方：2直板機(jī)如果用4顆螺絲來固定前后殼體，那么在殼體上左右兩邊兩螺柱之間要各設(shè)計(jì)2個(gè)卡扣（每個(gè)卡扣的長(zhǎng)度不要超過7mm，如果只能設(shè)計(jì)

12、一個(gè)，卡扣的長(zhǎng)度應(yīng)該是10-12mm）；頂部設(shè)計(jì)2個(gè)卡扣（長(zhǎng)度4mm左右），如果受元器件擺放位置的限制，如卡扣的內(nèi)斜銷運(yùn)動(dòng)過程中與Speaker/Receiver/Motor/Camera等元器件的定位/音腔發(fā)生干涉，頂部可以只設(shè)計(jì)1個(gè)卡扣（長(zhǎng)度6mm左右）。圖5-62直板機(jī)如果用6顆螺絲來固定前后殼體，那么在殼體上左右兩邊每?jī)蓚€(gè)螺柱之間要設(shè)計(jì)1個(gè)卡扣。其余與上相同。2折疊機(jī)/滑蓋機(jī)如果用4顆螺絲來固定上下殼體，那么在殼體上左右兩邊兩螺柱之間要各設(shè)計(jì)1個(gè)卡扣（每個(gè)卡扣的長(zhǎng)度應(yīng)該在6-8mm之間，）；頂部設(shè)計(jì)2個(gè)卡扣（長(zhǎng)度4mm左右），如果受元器件擺放位置的限制，如卡扣的內(nèi)斜銷運(yùn)動(dòng)過程中與Spe

13、aker/Receiver/Motor/Camera等元器件的定位/音腔發(fā)生干涉，頂部可以只設(shè)計(jì)1個(gè)卡扣（長(zhǎng)度6mm左右）。2卡扣處注意防止縮水與熔接痕（Meltline）。2朝殼體內(nèi)部方向的卡扣，斜銷運(yùn)動(dòng)空間留4mm；注意周邊不要設(shè)計(jì)其他特征。2卡扣細(xì)部設(shè)計(jì)按照?qǐng)D5-6來設(shè)計(jì)。A1=0.4-0.6；A2=0.10mm；A3=0.05mm；A4=0.10mm；A5=0.70mm；AA=0.40-0.55mm（視卡扣周邊情況及殼體側(cè)壁厚度，側(cè)壁厚度大于1.5mm時(shí)AA取0.4mm；小于1.2mm時(shí)取0.55mm。沒有把握時(shí)先按小設(shè)計(jì)，待驗(yàn)證后再加膠）。6.加強(qiáng)筋（Rib）in2inD.050im

14、w沖乂Eint=o.iaainVUume=D.2D0in3Stiffness=xt=o.iaain=014in:Stiffness=2xIncreai&eThicknessAddRibt=0.126in怕lume=D.252inStiffness=2x上述螺柱，止口以及卡扣的作用都是用于裝配及配合的，所有配合特征設(shè)計(jì)好了之后，就可以開始設(shè)計(jì)補(bǔ)強(qiáng)的特征了。加強(qiáng)筋是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的加強(qiáng)殼體強(qiáng)度（Strength）和剛度（Stiffness）的特征，加強(qiáng)筋還起到對(duì)裝配中元器件定位的作用；對(duì)相互配合的部件起對(duì)齊的作用；對(duì)機(jī)構(gòu)起止位和導(dǎo)向的作用。圖5-7表示達(dá)到2倍的剛性，通過設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋僅需增加7%的材料

15、，而通過加厚壁厚卻需要增加25%的材料。加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)涉及到厚度（Thickness），高度（Height），位置（Location），數(shù)量（Quantity），成型（Moldability）等五個(gè)方面。厚度（ribthickness）很關(guān)鍵，太厚會(huì)引起對(duì)面的表面上有縮水（Sink）和外觀（Cosmetic）的問題。加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)要注意以下原則：2表5-2為常用材料加強(qiáng)筋厚度設(shè)計(jì)通用參考（加強(qiáng)筋厚度=殼體壁厚的%），圖5-8為加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)時(shí)幾個(gè)主要尺寸之間的關(guān)系。ResinMinimalSinkSlightSinkPC50%(42%ifnghoss)66%ABS40%60%PC.ABS50%66%表

16、5-2勸壁厚v=1.5mm的薄壁零件允許加強(qiáng)筋的厚度比上表略厚一點(diǎn)，但應(yīng)小于殼體壁厚的75%；勸壁厚=1.0mm的薄壁零件允許加強(qiáng)筋的厚度與殼體壁厚相同。針高光面應(yīng)該采用薄的加強(qiáng)筋；可以用幾個(gè)矮的加強(qiáng)筋來代替一個(gè)高的加強(qiáng)筋，主要尺寸見圖5-9。較多的加強(qiáng)筋會(huì)增強(qiáng)部件的強(qiáng)度和防止破裂，但實(shí)際上也可能會(huì)降低部件吸收沖擊的能力。根據(jù)模具上加筋比去除筋容易的原則，對(duì)加強(qiáng)筋的應(yīng)用應(yīng)該本著需要的原則來設(shè)計(jì)。加強(qiáng)筋的布置方向最好與熔料充填方向一致。圖5-8圖5-97.角撐（Gusset）通常我們還會(huì)設(shè)計(jì)一些角撐來加強(qiáng)螺柱，殼體折彎等部分。設(shè)計(jì)角撐的原則和加強(qiáng)筋是一樣的，但要注意方形的角撐在尖角處容易形成氣包

17、。圖5-10告訴我們?nèi)绾蝸碓O(shè)計(jì)角撐。InconsctCorrectIncorrectPositionofflowfrontatregulartimeintervalsAirTTao圖5-11圖5-108.圓角(Radius)太小的圓角或沒有圓角會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，相反，太大的圓角會(huì)導(dǎo)致殼體表面縮水。圖5-11所示為圓角和殼體壁厚的比例R/h與應(yīng)力集中之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圓角與殼體壁厚的比例R/h為0.15時(shí)，補(bǔ)強(qiáng)效果(對(duì)于小的或中度沖擊)和外觀質(zhì)量可以得到一個(gè)比較好的折衷。9.拔模角度(Draft)由于塑料殼體的成型特性，我們要對(duì)所設(shè)計(jì)的塑料件加上拔模特征(這項(xiàng)工作盡量在所有特征都建完之后再做)，見圖

18、5-12。設(shè)計(jì)拔模特征時(shí)注意：2要對(duì)所有平行于模具上鋼鐵分開(Steelseparation)的方向的面進(jìn)行拔模；2外殼面拔模角度大于2.5度；2除外殼面外，殼體其余特征的拔模角度以1度為標(biāo)準(zhǔn)拔模角度。特別的也可以按照下面原則來取；2低于3mm高的加強(qiáng)筋拔模角度取0.5度，3mm-5mm取1度，其余取1.5度；2低于3mm高的腔體拔模角度取0.5度，3mm-5mm取1度，其余取1.5度；2表面要咬花的面拔模角度：1度+H/0.0254度(H=咬花總深度)10底切(Undercut)在設(shè)計(jì)塑料殼體時(shí)，會(huì)遇到需要有意底切的情況，如圖5-13。當(dāng)材料為ABS,PC+ABS或PC時(shí),底切Undercut不要大于2%。%Undercut=(D-d)/D%11超聲波焊接(Ultrasonicwelding)超聲波焊接是一種快捷，干凈，有效的裝配工藝，