手机结构设计的一些经验总结

手机结构的一些经验总结 阅读:45 手机结构设计的一些心得 本人只是根据自己的知识与经验，写下一些手机结构设计的心得，每个人都有自己的设 计思路和规范，这只是我个人的一些体会，希望大家能够有所借鉴，也欢迎大侠们指正赐教， 谢谢！！ 手机结构设计中主板stacking 的堆叠我没怎么做过，所以我就不献丑了，我只谈谈整机 结构设计吧，我个人把手机结构设计分为以下几个部分： 一、Stacking 的理解： 结构工程师要准确理解一个stacking 的含义，拿到一个新stacking，必须理解此stacking 作结构哪里固定主板、哪里设计卡扣，按键的空间，ESD 接地的防护等等，这些我们都要 有个清楚的轮廓。当然好的堆叠工程师他一定是个好的整机结构工程师，但一个好的整机结 构工程师去堆叠的话往往会顾此失彼。所以我们在评审stacking 时整机结构工程师多从结构 设计方面提出问题来改善stacking。 二、ID 的评审和沟通： 结构工程师拿到ID 包装好的ID 3D 图档前，首先要拿到ID 的平面工艺图，分析各零 件及拆件后的工艺可行性，或者用怎样的工艺才能达到ID 的效果，这当中要跟ID 沟通。 有的我们可以达到ID 效果，但可能结构风险性很大，所以不要一味迁就ID，要知道一个产 品质量的好坏最后来追究的是你结构工程师的责任，没人去说ID 的不是的，所以是结构决 定ID，而不是ID 来左右我们结构，当然我们要尽量保存ID 的意愿。然后、才是检查各部 分作结构空间是否足够，这点我就不多讲了，这里我是要对ID 工程师建模提出几个建议： 1. ID 工程师建模首先把stacking 缺省装配到总装图中； 2. ID 工程师要作骨架图档，即我们通常说的主控文件；骨架图档不管是面还是实体形式， 我建议要首先由线控制它的形状及位置，这样后期调控骨架图档的位置及形状只要调控 相应的线就是了； 3. ID 工程师必须把装饰件及贴片的形状、位置、各壳体分模线位置、必须用线先在骨架图 档中画出； 4. 所有的零件图档必须第一个特征是复制骨架图档过来，然后在相应剪切而成；坚决反对 在总装图中直接参考一个零件生成另一个零件。 5. ID 建模的图档禁止参考STACKING 中的任何东东，防止stacking 更新后ID 图档重生失 败； 这些是我对ID 建模所提出的建议，只要遵从如上几点，我们结构就可以直接在ID 建 模特征的后面继续了，思路也很清晰明了；且ID 如果调整外形及位置也会很容易。 结构部文件 正气进取专业第2 页共30 页 三、壳体结构设计； 1．手机的常用： 了解手机常用材料的性能与特性，有利于我们在设计过程中合理的选用材料，目前手机 常用的材料有：PC、ABS、PC+ABS、POM、PMMA、TPU、RUBBER 以及最新出现的材 料PC+玻纤和尼龙+玻纤等。 􀂋C 聚碳酸脂 化学和物理特性： PC 是高透明度(接近PMMA)，非结晶体，耐热性优异；成型收缩率小(0.5-0.7%)，高度 的尺寸稳定性，胶件精度高；冲击强度高居热塑料之冠，蠕变小，刚硬而有韧性；耐疲劳强 度差，耐磨性不好，对缺口敏感，而应力开裂性差。 注塑工艺要点： 高温下PC 对微量水份即敏感，必须充分干燥原料，使含水量降低到0.02%以下，干燥 条件：100-120℃，时间12 小时以上；PC 对温度很敏感，熔体粘度随温度升高而明显下降， 料筒温度：250-320℃，(不超过350℃)，适当提高后料筒温度对塑化有利；模温控制：85-120 ℃，模温宜高以减少模温及料温的差异从而降低胶件内应力，模温高虽然降低了内应力，但 过高会易粘模，且使成型周期长；流动性差，需用高压注射，但需顾及胶件残留大的内应力 (可能导至开裂)，注射速度：壁厚取中速，壁薄取高速；必要时内应力退火；烘炉温度125-135 ℃，时间2Hrs，自然冷却到常温；模具方面要求较高；设计尽可能粗而短弯曲位少的流道, 用圆形截面分流道及流道研磨抛光等为使降低熔料的流动阻力；注射浇口可采用任何形式的 浇口，但入水位直径不小于1.5mm；材料硬，易损伤模具，型腔、型芯经淬火处理或镀硬 (Cr)；啤塑后处理: 用PE 料过机；PC 料分子键长，阻碍大分子流动时取向和结晶，而在外 力强。 􀂋ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 化学和物理特性： ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙 烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易 加工、高光洁度及高强度。ABS 收缩率较小(0.4-0.7%)，尺寸稳定；并且具有良好电镀性能， 也是所有塑料中电镀性能最好的；从形态上看，ABS 是非结晶性材料，三中单体的聚合产生 了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。 ABS 的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有 很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS 材料。这些不同品质的材料提 供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。 ABS 材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击 强度。 A (丙烯睛) --- 占20-30% ，使胶件表面较高硬度，提高耐磨性，耐热性 B (丁二烯) --- 占25-30%，加强柔顺性，保持材料弹性及耐冲击强度 C (苯乙烯) --- 占40-50%，保持良好成型性(流动性、着色性)及保持材料刚性。 注塑工艺要点： 吸湿性较大，必须干燥，干燥条件85℃，3hrs 以上(如要求胶件表面光泽，更需长时间 干燥)；温度参数: 料温180-260℃(一般不宜超过250℃，因过高温度会引致橡胶成份分解 反而使流动性降低)，模温40-80℃正常，若要求外观光亮则模温取较高；注射压力一般取 结构部文件 正气进取专业第3 页共30 页 70-100Mpa，保压取第一压的30-60%，注射速度取中、低速；模具入水采用细水口及热水 口。一般设计细水口为0.8-1.2mm。 􀂋C+ABS 化学和物理特性：综合了两者的优点特性，好比是提高了ABS 耐热性和抗冲击强度的材 料。 􀂋OM 聚甲醛 化学和物理特性： 高结晶、乳白色料粒，很高刚性和硬度；耐磨性及自润滑性仅次于尼龙(但价格比尼龙 便宜)，并具有较好韧性，温度、湿度对其性能影响不大；耐反复冲击性好过PC 及ABS；耐 疲劳性是所有塑料中最好的。 注塑工艺要点： 结晶性塑料，原料一般不干燥或短时间干燥(100℃，1-2Hrs)；流动性中等，注射速度 宜用中、高速；温度控制：料温: 170-220℃，注意料温不可太高，240℃以上会分解出甲醛 单体(熔料颜色变暗)，使胶件性能变差及腐蚀模腔模温: 80-100℃，控制运热油；压力参数: 注射压力100Mpa，背压0.5Mpa，正常啤压宜采用较高的注射压力，因流体流动性对剪切 速率敏感，不宜单靠提高料温来提高流动性，否则有害无益；赛钢收缩率很大(2-2.5%)，须 尽量延长保压时间来补缩改善缩水现象。模具方面：POM 具高弹性材料，浅的侧凹可以强 行出模，注射浇口宜采用大入水口流道整段大粗为佳。 􀂋PMMA 亚克力聚甲基丙烯酸甲脂 化学和物理特性： 具有最优秀的透明度及良好的导旋旋旋旋旋光性；在常温下有较高的机械强度；但表面 硬度较低、易擦花，故包装要求很高。 注塑工艺要点： 原料必须经过严格干燥，干燥条件: 95-100℃，时间6Hrs 以上，料斗应持续保温以免 回潮；流动性稍差，宜高压成型(80-10Mpa)，宜适当增加注射时间及足够保压压力(注射压 力的80%)补缩；注塑速度不能太快以免气泡明显，但速度太慢会使熔合线变粗；料温、模 温需取高，以提高流动性，减少内应力，改善透明性及机械强度。料温参数: 200-230℃， 中215-235℃，后140-160℃；模温：30-70℃；模具方面：入水口要采用大水口，够阔够 大；模腔、流道表面应光滑，对料流阻力小；出模斜度要足够大以使出模顺利；考虑排气， 防止出现气泡、银纹(温度太高影响)、熔接痕等；PMMA 极易出现啤塑黑点，请从以下方 面控制：保证原料洁净(尤其是翻用的水口料)；定期清洁模具；机台清洁(清洁料筒前端，螺 杆及喷咀等)。 􀂋TPU 聚甲醛 化学和物理特性： TPU 是热塑性弹性体，具有高张力、高拉力、强韧耐磨耐老化之特性, 且耐低温性、耐 候性、耐油、耐臭氧性能为强性纤树脂。 􀂋RUBBER 硅胶 􀂋NYLON(PA) 尼龙（聚胺） 化学和物理特性： 结构部文件 正气进取专业第4 页共30 页 常见尼龙为脂肪族尼龙如PA6、PA66、PA1010….最常用的PA66(聚己二己二胺)，在 尼龙材料中结构最强，PA6(聚己内胺)具有最佳的加工性能。它结晶度高，机械强度优异 (因为高分子链含有强极性胺基(NHCO)，链之间形成氢键)；冲击强度高(高过ABS、POM 但 比PC 低)，冲击强度随温度、湿度增加而颢着增加(吸水后其它强度如拉升强度、硬度、刚 度会有下降)；表面硬度大、耐磨性、自滑性卓越，适于做齿轮、轴承类传动零(自滑性原理 A 分子结晶中具有容易滑移的面层结构)；热变形温度低、吸湿性大、尺寸稳定性差。 注塑工艺要点： 原料需充分干燥、温度80-90℃、时间四小时以上；熔料粘度底、流动性极好、啤件易 出披锋，故压力取低一般为60-90Mpa，保压取相同压力(加入玻璃纤维的尼龙相反要用高 压)；料温控制：过高的料温易使胶件出现色变、质脆及银丝，而过低的料温使材料很硬可 能损伤模具及螺杆。料筒温度220-280℃(纤维偏高)，不宜超过300℃，(注A6 熔点温度 210-215℃，PA66 熔点温度255-265℃)；收缩率(0.8-1.4%)，使啤件呈现出尺寸的不稳定(收 缩率随料温变化而波动)；模温控制: 一般控制左20-90℃，模温直接影响尼龙结晶情况及性 能表现，模温高------结晶度大、刚性、硬度、耐磨性提高；反之模温低------柔韧性好、伸 长率高、收缩性小; 注射速度：高速注射，因为尼龙料熔点(凝点)高，只有高速注射才能使 顺利充模，对薄壁，细长件更是如此；需要同时留意披锋产生及排气不良引致的外观问题； 模具方面: 工模一般不开排气位，水口设计形式不限；退火/调试处理: 可进行二次结晶， 使结晶度增大；故刚性提高，改善内应力分布使不易变形，且使尺寸稳定。可行方法: 用 100℃沸水煮1-16 小时，视具体情况可考虑加入适量醋酸盐使沸点上升到120℃左右以增加 效果。 􀂋尼龙＋玻纤 结构部文件 正气进取专业第5 页共30 页 2．结构设计的顺序： 壳体结构设计其实是有顺序的，手机中有按键、侧键、IO 塞等，如果随意先设计哪个会 导致后面设计很碍手。我个人设计一般：第一当然是抽壳；第二是长唇；第三长卡扣和 boss；第四固定按键和塞子等零件的结构设计；紧接着就是主板的固定，最后硬件的避让。 􀂋抽壳： 􀂾抽壳的厚度 直板机侧壁厚度为1.4-1.8mm； 翻盖机A/D 壳侧壁1.3-1.6mm，B/C 壳至少侧壁1.2-1.5mm； 其它部位壳体厚度尽量在1.0-1.2mm，转轴处壁厚1.1-1.2mm。 􀂾壳体厚度厚点毕竟是结实点的，我个人抽壳直板机侧壁一般至少1.6mm，最厚的厚度 我抽过2.1mm，结实的可以当砖头砸死人；翻盖机我A/D 壳一般抽壳侧壁1.4mm，B/C 壳侧壁为1.3mm；但随着现在手机超薄超小的趋势，手机壳体抽壳还是厚点的好。 􀂾抽壳的原则：壁厚要均匀，厚薄差别尽量控制在基本壁厚的25%以内，转角及壁厚过渡 要平缓，这样可以避免壳体明显的翘曲、缩水及外观缺陷等问题。 􀂾另壳内面要作曲面拔模分析，不许有倒扣，壁厚不要出现小于0.4mm 的，主壁拔模一 般为3 度。 􀂋长唇： 􀂾长唇的目的：不仅是为了结构的紧密性、限位，也是为了防ESD。 􀂾唇的厚/高至少要保证0.5×0.5,见附图 􀂾长唇边在PROE 中用加材料或者偏距拔模，但我建议是此唇边一定以分模线的外形线 为准往壳内偏距，两唇边之间间隙为0.05mm。 间隙0.05mm 反止位筋 结构部文件 正气进取专业第6 页共30 页 􀂋长卡扣和boss： 􀂾卡扣以其外形可分为公卡扣（卡勾）和母卡扣（卡槽）； 􀂾卡扣的目的：是为了装配时上下壳更好的嵌合固定，但不要过于相信卡扣来固定整机来 通过测试，尤其是跌落和滚筒。手机的固定还是要信赖螺钉，不是自攻螺钉；这就是 moto 的手机螺钉多的原因。 􀂾卡扣的数量和位置：应从整机的总体外形尺寸考虑，其基本原则是：要求数量均匀，位 置均衡，两个boss 间最好有个卡扣，在转角处的卡扣应尽量靠近转角，确保转角处能 更好的嵌合，因为实际注塑出来的产品转角处容易出现的裂缝问题。但卡扣离转角处 的距离至少有个指甲宽的距离，因为以便于拆机指甲伸入拆卸。 􀂾此外卡扣的设计在proe 中是有点技巧性的，在这我想说下自己对卡扣设计时的一点技 巧步骤，运用此技巧我个人觉得很得心应手，供大家参考，卡扣一般是成对生成的： 1. 首先分析在那些地方合理布置卡扣后，开始作母卡扣（卡槽），当然有的人喜欢先 作公卡扣（卡勾），我喜欢先作母卡扣，然后把卡扣配合面复制一遍，再用出版几 何把这复制面包含，把出版几何命名一个自己和别人都看的懂的名字，比如： TODHOOK(给D 壳卡扣用的)； 2. 然后在总装配图中让另一个相配合的壳体用复制几何把这卡扣配合面复制过去，打 开此壳体，同样用出版几何包含此复制面，并命名一个自己和别人都看的懂的名字， 比如：COMECHOOK(来自C 壳卡扣)； 3. 然后根据此复制面减胶出卡槽所需空间，紧接着直接作相应的卡勾就是了。 􀂾BOSS 的设计思路也是这样，先设计热融螺母的BOSS，然后把配合面复制到另一个壳 体作它的BOSS 就是了，boss 内径大小看热融螺母外径大小来定，一般比螺母的外径单 边小0.15－0.20mm，boss 尺寸设计详见下面“手机各零件细节设计”中“boss 的设计”。 􀂾可能有的人不喜欢这样作结构，而是喜欢在总装配图中直接参照另一个零件的卡扣 （BOSS）作卡扣（BOSS），然而我不认为这是个好方法，虽然步骤相对来说少点，但 如果修改图档时就很容易特征失败，特征失败并不可怕，可怕的是失败了自己都忘了参 照了哪个零件的哪一部分，思路清晰的你可能还找的到地方，但如果思路不够清晰的你 就很有可能出错。我个人觉得宁可多一两步也不愿意这样作。 􀂾复制特征当然也不是满天飞的copy 来copy 去，必须要遵从以下规定，你就不会乱了分 寸： 1．四大件（A/B/C/D 壳）copy 时，不要相互copy 来copy 去，尽量只从这个零件copy 到另一个零件，并且copy 的也就是配合面，其它的不要copy； 2．对要copy 给另一个零件的面，建议先复制一下，不要直接copy 实体的面，以免后 期此面被修改或改变时重生会特征失败； 3．四大件与其它小零件配合面的地方，不要copy 其它小零件的面来参考，只能是先 设计好四大件的配合面后供其它小零件参考； 4．当配合面的位置改变时，要养成总装图及时重生的习惯； 只要遵从这些规则，我相信copy 命令会应用的很妙的，只要我们保证A/B/C/D 壳四大 件重生不失败，其它小零件即使失败也会很快恢复过来的，copy 命令可以帮忙我们设 计时省去很多功夫，比如当我们卡扣位置改变时，只要重生下，相对应的另一个卡扣已 就改变了位置了，不用我们去重作一次。 􀂋固定按键和塞子等零件的结构设计： 􀂾做好卡扣和boss 后，我们要做固定各小零件的结构设计，比如固定按键、各个塞子、 各拆分的小零件。固定这些零件中首先是设计固定侧件（侧键和侧塞等侧面的零件）的 结构部文件 正气进取专业第7 页共30 页 结构，然后才是固定正面（底面）按键和贴片等零件的结构设计，固定电器元件设计。 􀂾固定侧件的结构设计：必须预留好侧件的空间，设计好固定它们的形式；侧键设计详见 按键设计，塞子详见TPU 塞设计； 􀂾固定正面按键和贴片等零件的结构设计：按键详见按键设计，贴片的固定形式现在是背 胶、卡扣、热熔和超声焊。背胶、卡扣、热熔大家应该很熟悉了，我就不说了，我说说 超声焊吧。 􀂾注意：带有比较大的弧面的贴片，此弧面底处要长插筋插入壳体，防止弧面往外张开而 产生断差。但如果能同时搭配上卡扣（只能卡槽），则还能更好使贴片贴合在壳体上。 􀂾超声波焊接是采用低振幅，高频率振动能量使表面和分子摩擦产生热量，塑料熔化而使 相连热塑性制件被焊接在一起。超声波焊接设计有两点很重要：能量带的设计和溢胶槽 的设计。 1．以下图为典型的超声焊接能量带的尺寸，适用于壳体壁厚在1mm 以下的情况。一 般能量带的宽度为0.30-0.40mm（即图中的W）；高度也是0.30mm-0.40mm；夹 角由宽度和高度确定。 2．以下图示为能防止溢胶的Z 形能量带设计，这种设计能帮助两个零件定位，在使 用时耐拉伸，提高了耐剪切性能，并能消除外部溢料。但这种设计对壁厚的要求在 1.2mm 以上，外边肩膀部分的宽度和高度以能成型为基准，应大于0.40mm。三角 形的能量带尺寸按照图5-14 的要求来设计。X 方向的滑动间隙取0.05mm；两件之 间在厚度方向的间隙为0.40-0.50mm。 插筋 卡扣 结构部文件 正气进取专业第8 页共30 页 3．超声线的长度：太长了塑胶超声时没地方跑，不容易压下去，需要用较大的振幅才 可以，超声线长度一般为3-5mm 一段，每段之间留1mm 间距。 􀂾固定电器元件设计：主要是固定马达、扬声器、受话器等电器元件，马达只要固定住不 动就是了，受话器和扬声器要做到音腔密封，同时保证出音孔面积。 􀂋固定主板的设计： 􀂾主板的固定一般由BOSS 固定住其X/Y/Z 轴的方向，具体见下图； 􀂾在整个主板上光是四个boss 定位主板是不够的，必须同时两壳体上长筋顶住主板才行； 长筋固定X/Y 方向，只需在壳体周边合理布置几个筋顶住主板就是了； 􀂾注意：顶住主板的筋注意要避开主板上的邮票孔。 􀂾在Z 方向固定主板是不能随意的，切忌在主板中间长筋顶主板，只能长筋顶住主板周 边，且上下壳顶主板的筋一一对应；或成三角顶住（即上壳某处长两个相距10－20mm 的筋，下壳在此两个筋中间长个筋就是了），这样就不会因为跌落过程局部受力太大而 产生对整机的破坏。一般成一一对应的方式是很少的，多数是成三角顶住主板。 主板PCB 主板PCB 此筋为固定顶住 主板的筋，一般 不要单独一根 筋，要两个或三 个为一组来固定 主板的好。 结构部文件 正气进取专业第9 页共30 页 􀂾当然固定主板Z 轴方向，也有好的是直接在一个壳体上长几个卡勾勾住主板，这样也 有利于组装，但要考虑拆卸的可行性，卡合量不宜大于0.5mm，同时也应该在适当的 地方增加顶筋加强对主板的固定。 􀂋硬件的避让： 􀂾我们在结构设计前期，硬件小的元器件往往还是没有的，我们只是在堆叠图中的线条知 上下壳长筋一一 对应顶住主板的 方式 上下壳长筋成 三角顶住主板 的方式 主板 卡勾 结构部文件 正气进取专业第10 页共30 页 道哪些表示是禁布区域和哪些给硬件区域。所以我们要等到硬件器件出来后，才能进行 相应避让。避让硬件元器件，我建议在总装配图中对相应零件进行减胶，减胶不要参照 硬件器件，或者你参照了作好2D 区域就把参照关系删掉。因为硬件往往在我们设计过 程中会更改位置的。 结构部文件 正气进取专业第11 页共30 页 3．唇与卡扣之间的关系： 􀂾唇的设计其实与卡扣的公母是有关系的，凸唇上长母卡扣（卡槽），拆机比较容易；反 之，凸唇上的搭配公卡扣（卡勾），拆机比较困难，但装配后整机比较结实；现在通常 情况还是选择第一种方式多点，只是相应位置加反止位筋，但我个人认为还不如选择第 二种方式，省的作反止位筋了。 凸唇＋卡槽 凹唇＋卡槽 4．壳体上卡扣形式的选择： 􀂾一个壳体上究竟是长卡勾还是卡槽，并不是随意看设计者心情定的，它还是有点讲究的。 实际注塑出来的壳体再完美也会有点变形的，所以我们要根据壳体变形的趋势搭配公母 卡扣会很好的纠正其变形。如果某壳体向外涨或此壳体局部易受到外力推时，则此壳设 计卡槽的好，因为卡槽受到外力会越拉越紧。 􀂾故以前外置天线的手机，D 壳头部两个卡扣往往是卡槽，就是防止消费者拿着手机用拇 指推压天线，而造成壳体张开。 卡槽 凸唇 卡槽 凹唇 当上壳向外变形或受 到外力，则卡槽会越拉 越紧 结构部文件 正气进取专业第12 页共30 页 5.卡扣的修饰： 􀂾通常我们的卡扣如下图，但如果加以修饰下，会体现设计者的细心，也有利于壳体成形 和强度的加强。下面是我对公母卡扣的一点意见： 通常的卡勾：修饰后的卡勾： 修饰后的卡勾塑料成形不易产生应力痕和缩水现象，且从力学分析强度会更好点； 通常的卡槽：修饰后的卡槽： 天线在D 壳，D 壳头部两 个卡扣要做成卡槽为佳 结构部文件 正气进取专业第13 页共30 页 6．手机各零件细节设计 􀂋卡扣的设计： 􀂾A－卡扣的卡合量：0.5－0.7mm，设计时先取0.5mm，后期产品出来不够再加； 􀂾B－卡勾厚度：1.0mm，至少有0.8mm，极限可以取0.6mm； 􀂾C－卡扣上下间隙：0.05mm，有的公司不留间隙，但预留还是好点； 􀂾D－卡勾到卡槽底部的间隙：0.2－0.3mm，预留此间隙可以后期卡合量增加有空间。 􀂾E－卡槽到壳体的间隙：0.15－0.2mm，极限可以0.1mm； 􀂾F－卡勾的宽度：4.0－5.0mm，至少保证2.5mm，极限2.0mm，少于2.0mm 的卡勾有与 没有意义不大了； 􀂾G－卡槽头部厚度：1.2mm，至少1.0mm 􀂾H－卡槽口高度：1.2mm； 􀂾I－卡槽侧筋厚度：0.8－1.0mm； 􀂾J－卡勾与卡槽间隙：0.2－0.3mm； 􀂾K－壁厚：至少保证0.8mm； 􀂾M－卡槽口处壁厚：0.4mm； 􀂾N－卡槽加强筋厚：0.2mm； 􀂾P－卡槽口底部到分型面距离：0.05mm；预留此距离是防止模具出斜销拉模； 􀂾平时我们设计可拆卸性的的卡扣，一般是卡合量减少点就是了，但有的公司（UT 和赛 龙）把卡扣配合面设计成斜坡或倒5 度的角。 结构部文件 正气进取专业第14 页共30 页 􀂋Boss 的设计： 􀂾A－热熔螺母的BOSS 内径：此尺寸要根据螺母的外径而定，比螺母外径单边小 0.15-0.2mm; 􀂾B－热熔螺母的BOSS 外径：理论要求是螺母外径的1.5 倍;但实际我们往往至少保证热 熔后壁厚有0 .7（0.8）mm 才可靠; 􀂾C－上BOSS 套住下BOSS 的内径：此尺寸只要比下BOSS 外径单边大0.1mm 就可以了； 􀂾D－上BOSS 外径：此尺寸只要比C 尺寸单边大0.6mm 就可以; 􀂾E－过螺钉的孔径：M1.4 的螺钉取1.6mm，M1.6 的螺钉取1.8mm； 􀂾F－放置螺钉帽的孔径：此尺寸只要比螺钉帽直径单边大0.1mm 就可以； 􀂾T－壳体壁厚； 􀂾G－BOSS 底部壁厚：一般取0.7-0.8T（壳体壁厚） 􀂾H－BOSS 加强筋的高度：一般为4T，但我们通常利用此加强筋和上boss 夹住主板； 􀂾K－BOSS 加强筋的宽度：一般为2T； 􀂾L－热熔螺母的BOSS 深度：一般保证比螺母长度长0.5mm; 􀂾M－上下BOSS 间的距离：一般取0.1mm，也可取0.05mm; 􀂾N－上BOSS 过螺钉的壁厚：0.8-1.0mm，M1.4 的取0.8mm，M1.6 的取1.0mm; 􀂾注意：boss 柱内孔尽量切平，有利于模具加工设计；头部倒C 角或沉孔，有利于螺母 热熔。 􀂾常用螺母的各值参考列表 M1.2 M1.4 M1.6 M1.2*2.35*L2.0 M1.2*2.5*L2.0 M1.4*2.35*L2.0 M1.2*2.5*L2.0 M1.6*2.5*L2.0 ￠A 2.0 2.2 2.0 2.2 2.2 ￠B 3.8 3.9 3.8 3.9 3.9 ￠C 4.0 4.1 4.0 4.1 4.1 ￠D 5.2 5.3 5.2 5.3 5.3 ￠E 1.5 1.5 1.6 1.6 1.8 ￠F 视螺钉帽直径而定，比螺钉帽直径单边大0.1mm L 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 M 0.1(0.05) 0.1(0.05) 0.1(0.05) 0.1(0.05) 0.1(0.05) N 0.8 0.8 0.8 0.8 1.0 􀂾注意：螺母的长度规格常用有：2.0mm，2.5mm，3.0mm。 结构部文件 正气进取专业第15 页共30 页 􀂾自攻螺丝的螺丝柱设计原则： 􀂾BOSS 外径￠B 是自攻螺钉外径￠D 的 2.0-2.4 倍，一般取2 倍 􀂾BOSS 内径￠A 等于自攻螺钉外径减去 0.3-0.4mm;具体数据由材质不同而定： 􀂾材质为ABS, PC+ABS：￠A=￠D-0.40mm； 􀂾材质为PC：￠A=￠D-0.30mm 􀂾螺钉攻入BOSS 深度以2-3mm 最佳； 􀂾加强筋的设计原则： 􀂾加强筋的厚度与壳体壁厚、材质有如下关系：若为PC，加强筋厚度为壳体壁厚的 50%-66%；若为ABS，加强筋厚度为壳体壁厚的40%-60%；若为PC+ABS，加强筋厚 度为壳体壁厚的50%-66%；但加强筋厚度不得超过壳体壁厚的75%； 􀂾如果壳体表面要求高光面，加强筋只能取偏小的值好，取40%的壳体壁厚最佳； 􀂾加强筋不要有尖角，因为尖角容易产生气泡，可以在尖角处倒个C 角； 􀂾在BOSS 处的加强筋，壳体拐角处允许最好加强筋连上壳体；有利于结构牢固。 结构部文件 正气进取专业第16 页共30 页 􀂋Key 的设计： 􀂾按键目前分为：纯rubber 按键、P+R 按键、P+R+钢片按键以及现在流行的钢板超薄按 键和PC 片超薄按键。（纯PC 按键现在已经不用了，就不说了） 􀂾按键用IMD 工艺目前很少用了，我就不说了。 􀂾纯rubber 按键： 􀂾就是纯rubber 由热压模具压制而成，电话机多数就是此按键；价格便宜，加工简单， 周期很短。 􀂾常用到的工艺：喷涂、印刷、镭雕、PU； 􀂾设计基本尺寸： 􀂾A－按键与壳体间隙：0.2mm; 􀂾B－按键弹性臂长：0.5mm，最少可以取0.4mm; 􀂾C－导电基的高度：0.3mm,最少可以取0.25mm，但不建议取这个值； 􀂾D－底部连接rubber 厚度：0.3mm，最少可以取0.25mm； 􀂾E－按键与内壳间隙：0.05mm； 􀂾F－按键高出壳体表面：0.5mm; 􀂾G－导电基与dome 顶部距离：0.05mm； 􀂾H－导电基直径：1.8-2.2mm; 􀂾设计注意点： 􀂾1.壳体上长定位柱穿过按键来固定； 􀂾2.按键要在适当的地方长支撑筋或支撑柱，防止按键下榻，但要象图示留有弹性臂； 􀂾3.按键拔模一般1-2 度，在没有设计拔模情况下可以要求厂商减胶拔模1 度为妥； 􀂾4.注意LED 的避让，考虑按键工作行程中是否与LED 干涉； 􀂾5.按键数字5 要有盲点； 􀂾6.rubber 按键太高时，喷涂按键根部会喷不均匀，很容易漏光；漏光时底部垫个0.07mm 黑色MALAR 片; 结构部文件 正气进取专业第17 页共30 页 􀂾P+R 按键： 􀂾塑胶（Plasic）和硅胶（rubber）组成的按键； 􀂾常用的工艺：喷涂、印刷、镭雕、电镀，双色注塑、UV； 􀂾设计基本尺寸： 􀂾A－按键与壳体间隙：0.12-0.15mm; 方向键与周边间隙0.2mm; 􀂾B－按键唇边与壳体间隙：至少0.2mm; 􀂾C－导电基的高度：0.3mm,最少可以取0.25mm，但不建议取这个值； 􀂾D－底部连接rubber 厚度：0.3mm，最少可以取0.25mm； 􀂾E－按键与内壳间隙：0.05mm； 􀂾F－按键高出壳体表面：0.3mm; 􀂾G－导电基与dome 顶部距离：0.05mm； 􀂾H－导电基直径：1.8-2.2mm; 􀂾K－唇厚：0.4mm，至少0.35mm； 􀂾设计注意点： 􀂾1.壳体上长定位柱穿过按键rubber 来固定； 􀂾2.P+R 按键主要靠导电基顶住，防止按键下榻，适当的地方长支撑筋或支撑柱，但要留 有弹性臂； 􀂾3.按键拔模一般1-2 度，在没有设计拔模情况下可以要求厂商减胶拔模1 度为妥； 􀂾4.注意LED 的避让，考虑按键工作行程中是否与LED 干涉； 􀂾5.按键数字5 要有盲点； 􀂾6.容易产生误装的按键必须有防呆设计； 􀂾7.图中D（底部连接rubber 厚度）很薄时，但又想保证其抗拉性。此rubber 可以采用 PC 薄膜+rubber 或者TPU 薄膜+rubber 或者直接把rubber 换成TPU 材质； 结构部文件 正气进取专业第18 页共30 页 􀂾PC 薄膜+rubber：此时D 厚度只需要0.2mm，但比较硬，容易产生连动； 􀂾TPU 薄膜+rubber：此时D 厚度只需要0.25mm，柔软且抗拉性很强，一般多采用这方 式。 底部PC 薄膜+rubber 底部TPU 薄膜+rubber 􀂾7.考虑ID 的工艺要求，如果背面印刷则背面不得有结构，必须是平的。 􀂾P+R+钢片按键： 􀂾塑胶（Plasic）和硅胶（rubber）以及钢片组成的按键；钢片夹在塑胶和硅胶之间，主要 起着支撑整个按键平整及很好定位作用； 􀂾常用的工艺：喷涂、印刷、镭雕、电镀，双色注塑、UV； 􀂾设计基本尺寸： 结构部文件 正气进取专业第19 页共30 页 􀂾A－按键与壳体间隙：0.12-0.15mm;方向键与周边间隙0.2mm; 􀂾B－按键工作行程间隙：至少0.3mm; 􀂾C－导电基的高度：0.3mm,最少可以取0.25mm，但不建议取这个值； 􀂾D－底部连接rubber 厚度：0.3mm，最少可以取0.25mm； 􀂾E－硅胶与钢片间隙：0.2mm； 􀂾F－按键高出壳体表面：0.3mm; 􀂾G－导电基与dome 顶部距离：0.05mm； 􀂾H－导电基直径：1.8-2.2mm; 􀂾设计注意点： 􀂾1.壳体上长定位柱穿过钢片来固定； 􀂾2.按键要在适当的地方长支撑筋或支撑柱，防止按键下榻； 􀂾3.按键拔模一般1-2 度，在没有设计拔模情况下可以要求厂商减胶拔模1 度为妥； 􀂾4.注意LED 的避让，考虑按键工作行程中是否与LED 干涉； 􀂾5.按键数字5 要有盲点； 􀂾6.容易产生误装的按键必须有防呆设计； 􀂾7.如果按键漏光，可以要求钢片喷黑漆或氧化成黑色； 􀂾8. 钢片厚度0.2mm、0.15mm 均可以，钢片也可以用PC 片代替，但PC 片最好是用0.4mm 才好；当按键很高时，可以做一个塑胶支架代替钢片，但工作行程间隙最好有个0.5mm 的好； 􀂾钢板超薄按键和PC 片超薄按键： 􀂾此按键我们公司已经有了厂商提供的详细资料了，我就不说了。 􀂾侧键设计基本尺寸： 结构部文件 正气进取专业第20 页共30 页 􀂾A－侧键与壳体间隙：0.07mm; 􀂾B－唇边到壳体间隙：至少0.2mm; 􀂾C－导电基的高度：0.3mm,如果是switch，要参考它的规格，一般取0.4mm； 􀂾D－唇厚：0.4mm,至少保证0.35mm； 􀂾E－唇与壳体间隙：0.05mm；也可以为不留间隙； 􀂾F－侧键高出壳体：0.5-0.7mm； 􀂾G－导电基与dome 间隙：0.05mm； 􀂾H－导电基直径：1.8-2.2mm；如果是switch，做成一长条的好； 􀂾L－dome 到唇边距离：L=0.05+0.3(0.4)+0.4(0.35)+(0.05)=0.75(0.85)mm 􀂾设计注意点： 􀂾1.侧键要有防呆设计，适当可以与主键连成一体； 􀂾2.按键拔模一般1-2 度，在没有设计拔模情况下可以要求厂商减胶拔模1 度为妥； 􀂾常用工艺简单解释： 􀂾喷涂、印刷都是很常用的古老加工工艺，喷涂可以手工也可以自动喷涂。喷漆一般都要 喷两层：底漆和面漆，最后喷保护层漆（UV、PV 漆），其总共厚度一般不会超过0.03mm； 印刷分表面印刷和背面印刷，其均要求印刷面是平面； 􀂾UV 和PU 漆：它们是按键保护层漆，rubber 按键最后喷PU 漆保护，PC 按键最后喷UV 漆；UV 漆光度强、表面平滑、硬度高、无特殊气味，加工采用紫外线干燥；PU 漆目 前采用人工明火烤热然后喷上，让其自然干燥，有异味； 􀂾双色注塑：它是一种模具注塑工艺，运用到按键上是为了增加按键的外观效果，它可以 使电镀产品实现透光效果；一般用在方向键和红绿电话键上； 􀂾镭雕：就是激光雕刻，运用光学原理对按键表面进行加工的一种工艺；镭雕一般跟喷涂、 电镀、双色注塑一起运用的。 􀂾镭雕+喷涂：喷单色漆镭雕后就是透光的，透光颜色除了跟光本身颜色有关，还跟塑胶 本体颜色有关；喷双色漆，镭雕可以只雕掉外面一层漆，漏出底漆，底漆什么颜色就透 什么光，也可以两层都雕掉； 􀂾电镀+镭雕：电镀后镭雕，直接把电镀层雕掉，透光就是了； 􀂾双色注塑+电镀+镭雕：双色注塑后，比如透明色包住红色，能电镀层在产品外面，电镀 后有亮雾面效果，再镭雕，看到双色注塑内层颜色红色了； 结构部文件 正气进取专业第21 页共30 页 􀂋Lens 的设计： 􀂾目前手机镜片材质有：PMMA、PC、玻璃； 􀂾加工方式有：平板切割和透明塑胶注塑。 􀂗平板切割是利用市场现有的平板素材进行CNC 切割成形；目前平板切割的有 PMMA（亚克力）、PC 和玻璃，PMMA 和PC 的厚度常用有：0.5mm、0.65mm、 0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm；玻璃的厚度常用有：0.65mm、0.8mm、 1.0mm。 􀂗透明塑胶注塑，在手机镜片目前常用的PC 和PMMA，此两种材质流动性比较差， 所以要求厚度厚点的好，一般要求1.0mm，PC 镜片易产生彩虹（在灯光下有五颜 六色光彩）、但抗冲击性强；PMMA 镜片比较脆，易刮伤，抗冲击性差，其他还好。 􀂾镜片工艺：背面印刷、模内转印。 􀂗背面印刷就不必多说了，很普通的工艺，要求产品背面是平的或者弧度很小，产 品背面不能有任何结构。 􀂗模内转印：模内装饰镶嵌注塑技术，就是把印刷好图案的薄膜，镶嵌到模具内注 塑成产品。模内转印现在分两种：IMD（IN MOLD DECORATION）和IML（IN MOLD LABEL），其实本来都叫IMD，IML 是根据IMD 技术改的，因为IMD 费 用高，周期长，且不允许你研发中更改丝印图案，所以就有新的模内转印IML 来 弥补这缺陷了。 􀂗IMD：把印刷好图案的FILM（它这薄模是整卷的，所以IMD 产品一般一开模就 是几万的，不可能象我们平时IML 打样几十个一两百个来玩的）放在塑胶模具内 注塑，出模后此FILM 脱离产品。 结构部文件 正气进取专业第22 页共30 页 􀂗IML：把印刷好图案的FILM（此薄膜是单张冲切成型好的），放在塑胶模具内注塑， 出模后此FILM 与产品成一体了。 结构部文件 正气进取专业第23 页共30 页 薄膜成型和薄膜减切这两道工序并没有固定的先后顺序，有的冲切好成型，也有的 是整片薄膜成型好后冲切。 􀂗IML 产品注意点： 􀂗1：IML 产品厚度不得小于1.2mm，其中包括FILM 的厚度有：0.1mm，0.125mm， 0.175mm; 􀂗2：IML 产品不得有小于￠1.0mm 的孔，外观不要有锐角，最好倒个0.3mm 的圆角； 􀂗3：IML 产品表面不要有突然高低落差很大的面，台阶面也必须有斜角或圆弧过渡， 不得有小于0.3mm 的台阶或宽度小于0.3mm 的槽； A、B 均要大于或等于0.3mm 􀂗4：IML 产品是把FILM 放在模具内再注塑的，所以注塑机一般为立式注塑机（韩 国等用卧式注塑机），且出模后产品还是嵌在母模（定模）内，故分型面大多在产 品内壳线，这点一定注意。 􀂾镜片加工工序：素材注塑——硬化处理——背面印刷；平板素材（表面已经硬化处理） ——CNC 切割——背面印刷； 􀂾镜片设计注意点： 􀂾LENS 与壳体周边间隙一般在0.05-0.07mm。 􀂾注塑成型且背面印刷的镜片一定跟模厂确认进浇口位置，因为进浇口模厂刮的再平， 你侧个角度还是可以看到的，一般做法是跟模厂确认好进浇口位置和大小，在产品上 长出把柄，壳体上相应避让减胶。注意产品出模后此把柄保留。 结构部文件 正气进取专业第24 页共30 页 􀂋Hinge 处的设计： 􀂾A－FPC 的宽度； 􀂾B－转轴处的外径； 􀂾C－壳体壁厚，至少1.2mm 􀂾D－伸入壳体的轴厚，至少1.0mm； 􀂾B=A（FPC 一般常用的是4.0mm 宽）+0.4（FPC 到内壳间隙）×2＋D（伸入壳体的轴 厚，一般1.0mm）＋0.05（伸入壳体的轴径与壳体内壁间隙）×2＋1.2（壳体壁厚）× 2＝4＋0.8＋1.0＋0.1＋2.4＝8.3mm 􀂾注意：D 的值只需要取单边就够了，见图示就应该明白了， 􀂾转轴处极限值可以做到8.0mm，FPC 到内壳间隙可以由0.4 缩小到0.3mm，D 值可以做 成0.95mm，具体如下： 􀂾B=4.0+0.3×2＋0.95＋0.05（此处可以减少一个单边间隙）＋1.2×2＝8.0mm 􀂾注意：FPC 过轴孔时离壳体的任何地方都要保证有0.4mm 的间隙。 􀂾E－伸入壳体内的距离：1.2mm 为最佳，不得大于1.5mm，不得小于1.1mm 􀂾F－转轴处壳体间的间隙：0.1mm； 􀂾G－伸入壳体的轴与内壳间隙：0.05mm； 􀂾另外此FPC 在3D 中用钣金件画图，从主板的connect 为基准，慢慢折弯，尽量与实际 状态逼真画出，这样可以更准确的知道FPC 的实际长度和运动中的状态； 结构部文件 正气进取专业第25 页共30 页 􀂋Tpu 件的设计： 􀂾我们手机上用到TPU 件大致在如下几个部分：耳机塞，螺钉塞，防撞垫等； 耳机塞防撞垫 􀂾A －限位量：0.3mm； 􀂾B－耳塞与JACK 过盈量：0.05－0.1mm； 􀂾过孔拉拔长度要至少15mm 才好，其他TPU 间隙只要跟周边留有0.05mm 就可以了； 为了有利于装配，往往配合圆柱两边切一刀，如下图： 􀂾螺钉孔塞设计周边间隙也是留0.05mm 就够了，见下图： 􀂾A－限位过盈量：0.1mm；但顶部要倒C 角； 􀂾B－螺钉到壳面距离：如果小于0.7mm，则螺钉塞用PC 贴纸； 􀂾螺钉塞最好做成台阶面，有利于螺钉塞的定位，且螺钉塞底部与螺钉留有0.1mm 间隙； 结构部文件 正气进取专业第26 页共30 页 􀂋手写笔的设计及其限位设计： 􀂾手写笔常用的钢管规格尺寸有：￠2.5、￠3.0、￠3.5、￠4.0、￠4.4、￠5.0、￠5.2，这 些是我以前向厂商问来的数据，当然做成两节的手写笔最细的那节直径有￠1.8 的； 􀂾手写笔虽然只是个辅助的东东，但我建议大家还是画的美观点的好，以下是我个人觉得 外观还不错的，希望大家参考； 􀂾手写笔长度我个人觉得是达到90mm 拿在手上手感才很好。 􀂾手写笔要经过插拔30000 次测试，没有很好的限位结构是很容易磨损掉的，光靠塑胶壳 体上长凸点或凸筋来限位，即使有弹性臂。要真正通过此测试都是很难的。目前有两种 结构方式可以通过此测试，当然是我了解到的，希望大家有新的结构方式能够提供： 􀂾1：限位凸点用TPU 材料； 􀂾2.限位凸点用一个五金钢片材料，但要有弹性臂； 􀂾五金钢片热熔到壳体上，但要另外开一套五金模具，从成本上看，不大合适，所以用第 一个方式是既经济又实用的。 TPU 五金钢片 结构部文件 正气进取专业第27 页共30 页 􀂋电池锁扣的设计： 􀂾电池锁扣的结构设计很多，关键是锁扣的限位，防止锁扣装配后容易出来的结构限位设 计；以下我就介绍两个我常用的设计结构： 􀂾燕尾式结构： 􀂾此结构在画图中简单，但实际生产过程中容易出现锁扣组装后出来的现象，主要原因是 限位卡扣的两个弹性臂容易变形。所以这两个弹性臂的尺寸设计时要很注意，太弱了锁扣容 易出来，太强壮了不易组装到壳体中去。 􀂾A、B 的尺寸建议取大点，让弹性臂足够强壮，大约1.4mm 比较合适； 􀂾M 型结构： 􀂾此结构在画图过程有点麻烦，但限位效果很好； 限位弹性臂 结构部文件 正气进取专业第28 页共30 页 􀂋弹簧的设计： 􀂾弹簧分为：压簧、拉簧和扭簧 􀂾压簧的受力计算： 􀂾F=G×d 4 ×M/(8×D 2 3 ×N) 􀂾F－外力：此力单位是公斤力，1Kgf=10N；目前电池锁扣用力为4－7 牛； 􀂾G－弹性系数：不锈钢弹簧取7000，炭钢弹簧取8000； 􀂾d－弹簧丝直径：目前电池锁扣常用的是0.2mm、0.25mm、0.3mm； 􀂾M－弹簧伸缩量：弹簧受力后的压缩量； 􀂾D 2 －弹簧平均直径：见图 􀂾N－弹簧的有效圈数； 􀂾拉簧的受力计算公式： 􀂾F1=F+P 􀂾P－初引力：P= G×πd 4 /（800×D 2 2 ） 􀂾即F1=F+ G×πd 4 /（800×D 2 2 ） 􀂾注意：弹簧指数D 2 /d：在4-13 为安全指数； 􀂾比如：一个弹簧，材质炭钢，原长6mm，受力后变形量为3mm，弹簧丝直径0.25， 弹簧外径1.8mm ，有效圈数6 圈，问压簧和拉簧受力多少？ 􀂾压簧F=8000×0.25 4 ×3/(8×1.55 3 ×6)=0.524kgf=5.2N 􀂾拉簧F1=F+8000×0.25 4 /（800×1.55 2 ）=0.524+0.05=0.529Kgf=5.3N 􀂾扭簧的受力公式： 􀂾P=E d 4 R/〔3667D×N+389(a 1 +a 2 )a 1 〕 􀂾E－扭簧弹性系数：不锈钢弹簧取19000，炭钢弹 簧取21000； 􀂾R－扭转角度； 􀂾a 1 －扭簧动臂长； 􀂾a 2 －扭簧定臂长； 此公式有待大家来验证，我没有深研究。 结构部文件 正气进取专业第29 页共30 页 􀂋挂绳孔的设计： 􀂾A－挂绳孔长：至少2.5mm； 􀂾B－挂绳孔宽：至少2.0mm； 􀂾C－挂绳孔壁厚：至少1.2mm； 􀂾D－挂绳孔壁厚：至少1.2mm 􀂾挂绳孔的长宽至少保证：2.5mm×2.0mm 或者3×1.6（1.7）mm，不然绳子穿不过去； 承受挂绳的壁厚至少1.2mm，对角线厚度至少1.6mm 以上； 􀂋电池的设计： 􀂾电池分为外置电池和内置电池，外置电池就是电芯与电池盖一体，在外