手机结构设计.docx
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手机结构设计
手机设计(结构)
结构部文件
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ID3D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。
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三、壳体结构设计;
1.手机的常用材料:
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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。
PC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
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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。
PC+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。
POM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:
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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
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2.结构设计的顺序:
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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。
我个人设计一般步骤:
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。
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