手机设计

手机结构 手机的一般结构- Y) f* ~! D; C8 X* B3 F7 s6 _! ]* }. t 一、手机结构 * D+ F+ G9 g8 e" K手机结构一般包括以下几个部分： $ @! B1 C5 o) t) L2 t. ]9 L1、 LCD LENS - a2 K! H V6 ^( n材料：材质一般为PC或压克力；6 K6 d" }8 T, A 连结：一般用卡勾+背胶与前盖连结。 ( B9 o; c* M( R( F分为两种形式：a. 仅仅在LCD上方局部区域；b.与整个面板合为一体。 , m5 Q* T, ]6 h2 N 2、 上盖（前盖）+ ~3 D' A0 U3 P: j 材料：材质一般为ABS+PC；: M" E" j1 @, t, c, p e 连结：与下盖一般采用卡勾+螺钉的连结方式（螺丝一般采用φ2， ) _6 P1 \0 ~$ j8 H6 G% i) ~建议使用锁螺丝以便于维修、拆卸，采用锁螺丝式时必须注意Boss的材质、孔径）。% u+ o2 X5 ]3 e+ ?; P0 ]+ O6 I Motorola 的手机比较钟爱全部用螺钉连结。 9 ~+ E: G: ?* s4 n  T下盖（后盖）; y  q* c; i3 K) X' D 材料：材质一般为ABS+PC； # b9 R, s( {% z+ t连结：采用卡勾+螺钉的连结方式与上盖连结； ( I3 h3 K; {6 S+ Q* t  u% Y* z 3、 按键6 o  B* w' h' V4 V 材料：Rubber，pc + rubber，纯pc；8 l- Q5 {  F0 {, o# ]8 P2 a! m 连接： Rubber key主要依赖前盖内表面长出的定位pin和boss上的rib定位。 9 r% B" ]( ^$ u3 E3 YRubber key没法精确定位，原因在于：rubber比较软，如key pad上的定位孔9 [* \: ?/ c0 E0 [) O- a1 s 和定位pin间隙太小（<0.2-0.3mm），则key pad压下去后没法回弹。9 m+ {6 M' T! Z5 n 三种键的优缺点见林主任讲课心得。 5 I) e# k2 ?4 a L; l4、 Dome : v7 f% ]0 V* X4 r9 A# T- K 按下去后，它下面的电路导通，表示该按键被按下。 % e8 |# m" J0 K- q" a材料：有两种，Mylar dome和metal dome，前者是聚酯薄膜，后者是金属薄片。8 N* O" _$ T- ?5 T' { Mylar dome 便宜一些。 5 _/ d  V; r- i5 A% X' d) K4 C# G连接：直接用粘胶粘在PCB上。 * z6 i  `8 y: ~5 F" M' i" S5、 电池盖$ {  @% |1 x$ x  Z B- a 材料一般也是pc + abs。 ! G1 x4 } E4 |& r: R( X- a  d有两种形式：整体式，即电池盖与电池合为一体；分体式，即电池盖与电池为单独的两个部件。% n M6 m1 p2 ]4 k" U5 z' b" E 连结：通过卡勾 + push button（多加了一个元件）和后盖连结； , r8 U3 z' J w 6、 电池盖按键$ V6 V; x* y# f, I) O 材料：pom 7 D3 u$ o* I( L1 a  P. v种类较多，在使用方向、位置、结构等方面都有较大变化； 4 n$ D9 h0 |$ T; X d2 C# J' R7、 天线6 z" k- }4 w* a* N( t3 `0 r6 t 分为外露式和隐藏式两种，一般来说，前者的通讯效果较好；5 |- g1 y9 y' s$ L 标准件，选用即可。. b( S% ^1 T$ r: a6 P+ t7 K 连结：在PCB上的固定有金属弹片，天线可直接卡在两弹片之间。或者是一金属弹片一端固定在6 `/ [) C8 `% ]1 k" ]% o 天线上，一端的触点压在PCB上。 4 {) K- k5 y- o5 q8、 Speaker ! Y4 E5 X5 p! x# } m) ]通话时发出声音的元件。为标准件，选用即可。1 c  n0 @: {' o 连结：一般是用sponge 包裹后，固定在前盖上（前盖上有出声孔）；通过弹片上的触点与PCB连结。 ' d- X4 Q" V6 s6 k" O" N$ N Microphone 0 g7 [7 R, f1 R: r9 H0 q4 z8 i通话时接收声音的元件。为标准件，选用即可。, x0 z1 [- g0 f9 n; z) _ 连结：一般固定在前盖上，通过触点与PCB连结。 ) C  F; g" H. y5 Z) I! G Buzzer + X5 I9 E6 q( P铃声发生装置。为标准件，选用即可。: p: ?* u" ]( N( d' _ w7 p& {+ B 通过焊接固定在PCB上。Housing 上有出声孔让它发音。 0 Z0 t4 R4 y( E9、 Ear jack(耳机插孔)。" o9 n2 |- o8 ^* Y) ` @& i 为标准件，选用即可。; x$ A% t2 H, D( o( v0 t( a$ m 通过焊接直接固定在PCB上。Housing 上要为它留孔。 ; o6 R$ H7 [0 J1 Y$ ]: @! A! l3 z 10、 Motor 0 _) J. o$ @) A- z5 f8 G0 z motor 带有一偏心轮，提供振动功能。为标准件，选用即可。 4 d! k" Q% h( F( l, N- }6 t连结：有固定在后盖上，也有固定在PCB上的。DBTEL一般是在后盖上长rib来固定motor。   a7 }9 ]( r- q; Y! h9 c11、 LCD Q( Z1 ?$ H3 J6 f 直接买来用。 - A* [6 a/ c# Z1 h$ r  C有两种固定样式：a.固定在金属框架里，金属框架通过四个伸出的脚卡在PCB上；b.没有金属框架， / B0 f, K: Z* X( y4 D: ]直接 和PCB的连结：一种是直接通过导电橡胶接触；一种是排线的形式，将排线插入到PCB上的插 ' m6 x" j; ~7 V座里。 ; \+ s# ~8 V; E% E) [6 O 12、 Shielding case 5 B- b1 t( |/ Z$ S# r 一般是冲压件，壁厚为0.2mm。作用：防静电和辐射。 5 j$ T" M/ C/ K$ W; c/ D0 H 13、 其它外露的元件 6 S6 B3 w. J( Ztest port % d6 `, [4 Y" E8 ]7 v' ? 直接选用。焊接在PCB上。在housing 上要为它留孔。 1 ?) D% x( }7 m, z( o0 pSIM card connector ! r1 m1 T$ ? @3 J( i* s5 h直接选用。焊接在PCB上。在housing 上要为它留孔。 , H7 E( M+ J4 g5 c4 G battery connector % z% W6 n( A: q# w% J直接选用。焊接在PCB上。在housing 上要为它留孔。 0 U. m2 G% N' R5 zcharger connector 0 q$ \  w; m7 S) U! N% } 直接选用。焊接在PCB上。在housing 上要为它留孔0 _6 e/ |4 i% x* g ^ 5 y6 ]5 D$ \) O. K: @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。 6 p. h- p- L$ |1 h( x7 O. h+ s手机产品的形体结构设计牵扯知识范围十分广泛，主要有： * t1 W' T! a# x  L7 T+ X     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 ; ' S5 }5 E" ?+ c9 U  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。3 M  X: |' t3 {; S: s  ` 下面就前两项进行详细讲解，后两项以后再补充   Q. _  J% A8 ~7 H3 } 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（和电子人员配合）等是否合理。 + t; U$ v* A$ y7 o) E2. 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。 + Z9 R2 K. X8 O% t 3. 确定产品功能是否能实现，用户使用是否最佳。 6 N) V$ u Z  T1 ?8 K1 b  N# O 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。 # L1 i7 e8 k* X5. 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。 . j$ ], d! _' r: F6 h  B9 t6.确定整个产品的生产工艺、检测手段，保证产品的可靠性。, J# K9 Y( V- L* @ 塑料件的设计指南6 A* B9 ?* ]; e7 k) y* J 1. 工程塑料的性能简介：* A6 W1 k% ]7 H L" m  P$ ~ 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。! s) ]  ]: h1 z7 K6 H9 [ 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 x7 p  ^! b$ l 1.2 结晶型与无定型塑料的区别$ |* T- G8 n' X8 c; [5 ^  o/ a3 d0 \ 熔解／凝固 0 m) F8 E- o; |7 R$ w4 d: `; d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。; A5 @! w5 { t' t( M 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。3 P4 P- d9 y3 r. N) P 收缩. [- B! `9 L# w, h/ d/ h 结晶型塑料的收缩率会比较大，无定型的比较小( [6 P: _4 m  B 结晶型塑料: W% c4 Y3 t% N5 N w) h 收缩率 ) i3 m+ g" G$ c0 D! L# G聚甲醛（POM）    2.0 / |! w( A# a- C4 D. m; D5 ^( ^尼龙66            1.52 ?0 }+ {4 M9 I( U; d* ]9 K s. D! ~ 聚丙烯            1.0～2.5, g  j' K7 Q7 g* j: K 无定型塑料5 C1 @ s1 p0 u 收缩率/ U1 k. L/ h1 j. {, W, m3 y 聚碳酸脂（PC）    0.6-0.8   j7 i* e6 Y0 t  Y# Y( UABS              0.4-0.7 7 `0 M7 x. E" g8 d" i Y1 v# z2 FPMMA              0.7 . c' [) ~0 o4 ]+ w, L, ^) l聚苯乙烯          0.48 ^4 {! k  B7 Q( h 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％ , O8 E. T, G: D! E- {$ ]1.3 塑料的其他性能: y8 A9 L  k4 e0 w 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。+ | [6 j  Y& D 1.4 塑料选择 ; b) a+ ~: v+ n手机里面比较通用的塑料选择是：; b; e5 s8 p  Q# s 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 * r( g4 T6 U: _5 t9 s% f电池壳：GE PC EXL1414，SAMSUNG PC HF-1023IM，GE 1200HF， GE CX7240（超薄电池底壳0.2mm）4 ]0 s( H. F$ [8 Q 电镀件：奇美 PA-727，少数使用奇美PA-757、GE CYCOLAC EPBM8 V, `. C/ e9 G) H  Y 电池卡扣或者运动件：POM ; }/ z% y5 U/ b8 F2. 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。! A$ H! V: R# X5 n 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。, S( Q5 C  x# m0 W8 @ 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：8 J( A/ J* `, w7 Y3 m 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。+ c6 J, }: \0 Y  T! y 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：" g; p! J0 A% a* H  y9 z  g 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： " ? V; g+ N7 c 3 w7 y. Z' B6 y5. Rib的设计：; w  ~, w2 _ K   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。' j6 U+ W* |/ j5 t5 t   5.2 高度不要超过本体厚度的3~5倍。! y3 C* c4 m/ r9 N! k   5.3 拔模角度为0.5~1.0度。 , @7 I" |: L. ?" r m% B( ?, J  5.4 在Rib的根部导Rib厚度的40％～60％的圆角。  S  h* @/ a. J  ]3 y' N4 _   5.5 两根Rib之间的间距最好在壁厚的3倍以上。; O [" h: }. @" } 6. 卡勾的设计：: m! N$ o  A1 k6 D7 p   6.1 卡勾的卡入尺寸一般在0.5mm～0.8mm。 4 Y/ i5 `" R, N8 R6.2 钩子从分模面下沉0.2mm，有利于模具制造。 7 ~; {2 k7 k) Q) o. K+ z: ]" l8 |6.3 钩子和卡槽的咬合面留0.05mm的间隙，以便日后修模。 / v, F/ a* |  v( Q* f ?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。7 F/ C( N2 Y. T, g+ ]$ r0 T 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 | ]- g/ W/ N% l: T; v* @6.6 其余配合面留0.1~0.2mm的间隙。 , _' @0 C; q$ ^0 F. r# v W! ~9 h6.7 钩子的斜顶需留6~8mm的行程。8 F! B( O3 L/ Z4 f4 s R 6.8 钩子的尖端导0.1mm的圆角，以便拆卸。: v: h* I9 E3 S+ z4 t4 H 6.9 卡勾配合面处可以自主导2度的拔模，作为拆卸角。, l$ n* o0 l- G8 V6 W9 k9 {$ S 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。 * C9 z6 i- E  j4 o3 l7. 模具铁料的厚度需要大于0.5mm。 7 _% h' m2 Q/ q! S% w @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 T  V3 W. c+ Z% b0 @/ P 9. Boss的设计7 ]7 x. e/ K8 Z! x Z7 W 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。1 b m6 S; T5 f 9.1 一般Boss通用设计规则： ( _+ t- }% q. B# ~. j6 H* n( a" `0 I9.2 埋螺母的Boss设计：9 m4 D' a+ v m6 {4 O' B8 ]3 D% g 螺母! @; \ l- [6 {) k 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。 ; ` h6 L4 Y2 h; ^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。" J; a  G. |- e; ?1 D2 N! e Boss的设计/ x$ s' G- k, _5 W* ]8 a 螺母的Boss设计需要注意两点：% w9 _; B" M, P( E （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。" Z1 _+ W) h a: n1 M( ?  ?* Q （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。5 m# ~) U( L8 q! S 螺母的埋入方式 6 h/ P: q. Z8 a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。- R! X: t; ?1 t0 H 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； $ a8 ^5 \; ]+ C% H4 [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7 v. T) ]! E, x( }/ h8 t) t! l 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  R* k: [) a, ~( @3 R  X- g1 r% \ M1.6以下的螺母不适合超声波埋植 7 F/ J; R% A' ] L9 G/ s其他主要要点 9 `# [) w% A5 E/ K. w" j+ M# m ?一把螺母都有导向端，塑料孔不用特别设计斜角/ L/ b4 J2 D- _; \ 设计塑料孔径时孔径尺寸大于螺母导向端直径0.03mm以上" c5 m' g, c; F# s/ n( j8 o) i 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 ( k1 }( n( n* { S5 T8 Y( C& W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 0 r' w4 I2 l* i: W/ _' x螺母埋植后的端面高度高于塑料孔端面0.05mm2 x2 }" `% M) f: f3 s 10. 孔的设计: K2 ?3 z# l* I7 t, {1 Y, k2 G3 C 10.1 全穿孔和半穿孔 8 Z' T' N8 t2 M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。 " I# J1 D* p9 P. z% Q6 s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。 # k$ x! t2 u M2 P# n10.2 多孔结构孔间距离 $ O% J+ h" B+ E8 C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。