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手机结构设计完全指南

教程分类:手机设计  来源链接: 无维论坛(www.5dcad.cn/bbs)   作者:佚名   日期:2007-03-22   浏览:  

手机结构设计完全指南

手机产品的结构设计是实现产品功能的关键,这不仅需要与产品外观相协调,更要考虑后序的生产装配、喷漆、喷绘、模具设计制造等各个方面。
手机产品的形体结构设计牵扯知识范围十分广泛,主要有:
    1. 材料选用 ; 2.内部结构;3. 表面处理 ; 4 加工手段 ; 5. 包装装潢 ;
   这些因素的运用直接影响着手机产品的生命和外观形象的变化。可以说设计者水平的高低决定了产品的生命力和产品的档次高低,高档次产品不一定是高造价, 运用低造价设计出高档次的产品是设计者高水平高素质的体现。
下面就前两项进行详细讲解,后两项以后再补充
1. 要评审造型设计是否合理可靠,包括制造方法,塑件的出模方向、出模斜度、抽芯、结构强度,电路安装(和电子工程人员配合)等是否合理。
2. 根据造型要求确定制造工艺是否能实现。包括模具制造、产品装配、外壳的喷涂、丝印、材质选择、须采购的零件供应等。
3. 确定产品功能是否能实现,用户使用是否最佳。
4. 进行具体的结构设计、确定每个零件的制造工艺。要注意塑件的结构强度、安装定位、紧固方式、产品变型、元器件的安装定位、安规要求,确定最佳装配路线。
5. 结构设计要尽量减小模具设计和制造的难度,提高注塑生产的效率,最小限度的减低模具成本和生产成本。
6.确定整个产品的生产工艺、检测手段,保证产品的可靠性。

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塑料件的设计指南
1. 工程塑料的性能简介:
1.1有些固态物质具有分子排布有序,致密堆积的特性,如食用盐,糖,石英,矿物质和金属。其它表现为固态物质,并不形成有规则的晶体排列方式。它们只是冷却成为无序的或随机的分子团,称为无定型聚合物。非晶体物质不是真正的固体,最普通的例子就是玻璃,它们只是过冷的,极端粘稠的液体。
塑料树脂可以分为结晶型和无定型的。结晶型是相对的概念,由于聚合物的分子链大而复杂,所以不能够向无机化合物那样有完美的晶体排列次序。不同的聚合物有不同的结晶表现,如高密度的聚乙烯有点结晶性,尼龙的会更强一些,聚甲醛(POM)的更强。
1.2 结晶型与无定型塑料的区别
 熔解/凝固
结晶型会有一个熔点,熔解是需要熔解热,成型时会稳定性和硬度会迅速提高,所以结晶型塑料的成型周期比较短。
无定型物质的温度随着所加入的热量而增加,而且越来越呈现为液态。成型的周期也比较长。
收缩
结晶型塑料的收缩率会比较大,无定型的比较小
结晶型塑料        收缩率
聚甲醛(POM)     2.0
尼龙66            1.5
聚丙烯            1.0~2.5
无定型塑料        收缩率
聚碳酸脂(PC)    0.6-0.8
ABS               0.4-0.7
PMMA              0.7
聚苯乙烯          0.4
由于收缩率小,无定型塑料有更好的尺寸稳定性,想我们通用的PC、ABS和PC+ABS的最小公差可以规定为+/_0.002%
1.3 塑料的其他性能
不同的塑料聚合物以及添加一些助剂之后塑料会有不同的性能。如添加玻纤(一般20%~40%)之后能够显著增加制成品的强度;GE的LEXAN PC和CYCOLOY  PC+ABS的HF是高流动级,对于手机这类薄壳设计的注塑加工的难度有显著的改善;添加阻燃剂之后能够达到UL94 5V/V0级阻燃要求。
1.4 塑料选择
手机里面比较通用的塑料选择是:
手机外壳:GE PC EXL1414,SAMSUNG PC HF-1023IM,GE ABS+PC CYCOLOY 1200HF,GE ABS+PC CYCOLOY 2950、2950HF,其中GE PC EXL1414价格较贵大概是GE ABS+PC CYCOLOY 1200HF的两倍,GE ABS+PC CYCOLOY 2950、2950HF是阻燃级别
电池壳:GE PC EXL1414,SAMSUNG PC HF-1023IM,GE 1200HF, GE CX7240(超薄电池底壳0.2mm)
电镀件:奇美 PA-727,少数使用奇美PA-757、GE CYCOLAC EPBM
电池卡扣或者运动件:POM
2. 手机塑料件的平均肉厚为1.0mm~1.2mm。较大面(如主副屏贴LENS处可以做到0.5mm),局部可以做到0.35mm。
不同材料的最小肉厚不同,其中结晶性的塑料如铁弗龙、POM、尼龙可以做的比较小,PMMA、ABS次之,PC由于流动性比较差需要的最小肉厚比较大。
3. 壁厚尽量均一,如果是不可避免的变化可以通过转换区来避免肉厚的急剧变化:
4. 产品转角处不要设计成锐角,尤其是非结晶性塑料如我们常用的ABS、PC对锐角造成的应力非常敏感,容易造成应力集中,影响制成品的强度。同时圆滑过渡的也可以降低模腔压力,改善流动性。
4.1 由于锐角处刻痕会产生应力集中,下面是悬臂梁结构下r/t>0.6的情况下能够有效降低应力集中因子:
4.2 同样的所有的塑胶件的转角处都需要加上R角,内R角大于0.5t,最好是0.6~0.75t:


5. Rib的设计:

  5.1 使用GE的CYCOLOY ABS+PC时,Rib的厚度最好不大于壳子本体厚度的0.6倍。
  5.2 高度不要超过本体厚度的3~5倍。
  5.3 拔模角度为0.5~1.0度。
  5.4 在Rib的根部导Rib厚度的40%~60%的圆角。
  5.5 两根Rib之间的间距最好在壁厚的3倍以上。
6. 卡勾的设计:
   6.1 卡勾的卡入尺寸一般在0.5mm~0.8mm。
6.2 钩子从分模面下沉0.2mm,有利于模具制造。
6.3 钩子和卡槽的咬合面留0.05mm的间隙,以便日后修模。
6.4 卡槽顶端于钩子底部预留0.3mm的间隙,作为卡勾变形的回弹空间。
6.5 卡槽最好做成封闭式的(在壁厚保证不缩水的情况下),封闭面的肉厚0.3~0.5mm。
6.6 其余配合面留0.1~0.2mm的间隙。
6.7 钩子的斜顶需留6~8mm的行程。
6.8 钩子的尖端导0.1mm的圆角,以便拆卸。
6.9 卡勾配合面处可以自主导2度的拔模,作为拆卸角。
6.10  卡槽底部导R角增加强度,所以肉厚不一的地方导斜角做转换区。
7. 模具铁料的厚度需要大于0.5mm。
8. 母模面拔模角最好大于3度。每增加千分之一英寸的咬花深度需增加一度的拔模角。
9. Boss的设计
Boss的目的是用来连接螺钉、导销等紧固件或者是做定位、热熔柱,设计Boss的最重要原则就是避免没有支撑物,尽量让其与外壁或者肋相连增加强度。
9.1 一般Boss通用设计规则:
9.2 埋螺母的Boss设计:
螺母
   螺母有钻石花和斜花纹两种,钻石花不适合热熔但在超声波工艺中表现良好;斜花纹埋植时有自我导向功能,扭拉力综合性能良好。最好选滚花之间有沟槽的螺母,沟槽可以容纳塑料,提高拉力。在我们使用的对尖角敏感的无定型塑料(PC、ABS)不要使用花纹太尖的螺母。
   螺母材质主要有三种:1.标准黄铜C3604;2.低铅铜,符合欧盟ROHS环保标准;3.不锈钢。一般情况下螺母不需要做表面处理,特殊的情况下可以电镀。
Boss的设计
   螺母的Boss设计需要注意两点:
(一) Boss内径与螺母外径之间的关系,M1.2~M1.7的螺母,Boss内径=螺母外径+0.2~0.3mm;M2.0~M3.0的螺母,Boss内径=螺母外径+0.5~0.6mm。
(二) Boss孔深度的设计需要考虑溢胶空间,一般情况下为0.5~1.5mm。通常螺母长度小于2.5mm需要0.5mm~1.0mm,2.5mm~4.0mm的需要1.0mm~1.5mm。
螺母的埋入方式
螺母有三种埋入方式:模内成型、热熔埋植和超声波埋植,它们各有优缺点。
注意要点 1.模具顶针公差和螺母公差需要严格控制,参照旧版ISO螺纹孔规标准;
2.注意进胶点的设计,不能靠近螺母位置,以免料流冲击造成螺母位移 埋植温度应低于塑料熔点10~20度
理想埋植温度为T+/_2度 超声波瞬间释放能量,对螺母冲击大,容易破坏螺母特别是螺纹结构
M1.6以下的螺母不适合超声波埋植
   其他主要要点
一把螺母都有导向端,塑料孔不用特别设计斜角
设计塑料孔径时孔径尺寸大于螺母导向端直径0.03mm以上
热固性塑料不时候热熔和超声波埋植,可以选择精密而尖锐的滚花螺母直接压入
塑料孔位置尽量避开结合线处,避免因为应力存在埋植螺母时导致塑料孔破裂
螺母埋植后的端面高度高于塑料孔端面0.05mm
10. 孔的设计
10.1 全穿孔和半穿孔
全穿孔比半穿孔容易加工,因为全穿孔的穿孔销两端都有支撑,而半穿孔只有一端获得支撑,易于熔融的料流进入模穴造成尺寸偏差,所以半穿孔的深度最好不要超过半穿孔直径的两倍,如果要加深深度可以做成层次孔。
半穿孔底部的壁厚至少须为其孔径的1/6,否则成型后此处薄壁会膨胀变形。
10.2 多孔结构孔间距离
多孔结构中,孔与孔间,孔与侧壁间的距离须大于孔径,孔与边缘距离须大于两倍孔径。

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