手机结构设计xx指南| Zeroun's Blog

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在Foxconn的主要工作是PD,product develop而不是product design。其实develop主要是指制程方面的东西,也就是些molding,paint,assembly,window,metal 之类的东西,而真正的手机源头还是要从ID–>Design 。也就是一个ID concept到真正的structure,而同时这样的design要尽可能的符合mechanical的标准,也就是说既要好做又要省钱,这才是一个好的design。

而要真正做到这样的其实很难,经验是很重要的。也就是你要首先从PD做起,熟悉各种手机的加工工艺,然后再design,就不会有设计出做不出的东西。

而这里有收集到了一篇网上前辈们总结的一些东西,个人认为很不错:

手机结构设计xx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,xx次产品不一定是高造价, 运用低造价设计出xx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{zj0}。
      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{zj0}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。

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xx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,{zh0}是0.6~0.75t:

5. Rib的设计:

  5.1 使用GE的CYCOLOY ABS+PC时,Rib的厚度{zh0}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{zh0}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{zh0}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{jd0}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{zh0}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。{zh0}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{zh0}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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