手机标准设计说明housing.docx

1、手机标准设计说明housing结构部标准设计说明 HOUSING(塑胶壳体)1. 概述本文件描述了结构部员工在设计中需要大家遵守的规范。2. 目的设计产品时有相应的依据，保证项目开发设计过程中数据的统一性，互换性，高效性。提高工作效率。3. 具体内容1），功能描述：塑胶壳体基本功能是：实现手机的基本使用性能（接听信息，传输信息，操作等功能）的载体，满足整机的外观特性（包括颜色，形状，大小等），保护电子元件（机芯和显示屏等）及电路。2），材料的选择：A, 对于直板机（Bar-phone）： Housing一般选用塑胶材料为PC, PC+ABS 。对PC而言，其中GE公司的PC141R和PC141

2、4使用较为普遍；对于PC+ABS而言，GE公司的 C1200HF 使用较为普遍。PC制品较之PC+ABS制品其强度，刚度，塑性，硬度等机械性能要好，但是PC的注塑成型性能相对PC+ABS要差些，对成型条件要求相对苛刻些，同时成型制品其表面质量相对较差。B, 对于折叠机（clamshell）： Housing一般选用塑胶材料为PC 。其中GE公司的PC141R和PC1414使用较为普遍；PC1414较之PC141R其机械性能要优良，但是价格要高些。C, 对于外置电池壳体（extra-battery）： 外置电池其机芯及PCBA都封装在塑胶壳内，一般使用超声波焊接封装电池上下壳。ABS的超声焊接性

3、能比PC要优良得多。因此，外置电池上下壳一般选用PC+ABS,GE:C1200HF使用较普遍。D, 对于需要电镀的壳体： 一般选用ABS材料。PC材质其电镀效果很差。E, 基本工程塑胶成型特性：料别适当模温料筒温度成型收缩率射出压力PC801202603200.60.8%10001500kg/cm2ABS50701902600.40.8%5001500kg/cm2POM801201902400.62%5001500kg/cm2PMMA59801802600.20.8%7001500kg/cm2LDPE35651403001.55%3001000kg/cm2HDPE40701503001.55%

4、3001500kg/cm2PET5015029031512%7001400kg/cm2PP20801803000.82.5%4001500kg/cm2AS50701702900.20.6%7001500kg/cm2PA40601602600.20.6%5001000kg/cm2 3）， 基本设计指导BOSS（空心柱）（一） 设计原则： A, BOSS柱高度、壁厚、孔径要适当，防止塑胶外观面缩水；B, BOSS柱应有足够的强度，防止断裂及变形。（二） 基本设计要点参考(1) 尺寸设计要点 A), 对于镶嵌铜螺母的BOSS柱图 boss_01 图 boss_02如图 boss_01和图 boss_

5、02所示，对于镶嵌铜螺母（热熔，超声）的BOSS柱，确定BOSS柱的内孔D0，外孔D1和铜螺母与BOSS柱上下两端的间隙GO,G1很重要。D0=DN +0.05 DN ： Screw_NUT(铜螺母)下端导向之直径 ;D1=D0+2*(0.6T) 其中数值(0.6T)是保证铜螺母热熔时BOSS柱壁不破裂的最小壁厚,一般取0.6T为0.850.9mm；GO=0.05mm0.1mm ;G10.5mm (视空间而定) ;L=0.60.8T (此值一般是视空间和防缩水但反面不可有水印而设置) ;H=2T5T, （视空间结构而定）；注意：1，为了铜螺母热熔导向方便，一般在BOSS柱上端内孔上做0.2x0

6、.2的导角；2，BOSS内孔拔模角不宜太大，以防铜螺母紧固力不够，一般取0.5度拔模角；3，BOSS外侧面拔模角取1.0度即可。 下图表单列出铜螺母以及塑胶壳对应的设计参考值。螺母尺寸规格表单位：mm螺牙外径 A长度 B塑胶孔径 ( 参考值 )塑胶最小厚坒 EThread直径 C深度 D仅供参考因塑料而异此为成型后下限值视空间可略为縮短M1.4*0.32.3 1.8 2.0 2.8 0.82.0 3.0 2.5 3.5 3.0 4.0 M1.4*0.32.5 2.0 2.2 3.0 0.82.5 3.5 3.0 4.0 3.5 4.5 B), 对于不需要镶嵌铜螺母的BOSS柱而言，其主要用来定

7、位、热熔固定、加强等等作用，此时主要考虑的是其缩水和强度问题，如图boss_01，对此，D0=d0+0.1mm d0为与D0配合的BOSS柱（或者实心圆柱）外径；D1=D0+2*(0.4T0.6T) 其中数值(0.4T0.6T)一般取0.7mm;H=2T5T 一般H取3T;C), BOSS螺丝锁合之配合图 boss_03 如上图 图 boss_03所示，一般在螺丝柱上对PCBA进行定位，在BOSS柱外周做RIB的上表面限位PCBA之Z轴方向，X和Y轴方向可以利用BOSS柱外周做出小RIB之外周来定位。 Dp=D1+Xc 其中，Dp ：PCBA通过BOSS柱的孔径 ；Xc ：PCBA与BOSS柱

8、间隙，若PCB由此BOSS柱定位X和Y轴方向，则Xc取0.1mm,即Cpb=0.5 *Xc=0.05mm;若此BOSS不定位X和Y轴方向，则Xc取0.3mm,即Cpb=0.5 *Xc=0.15mm ;Dr3=D1+0.2 Crp=0.1mm Crb=0.1mm Dr1=MS+0.3mm MS：表示螺丝螺牙公称直径 ；Dr2=DS+0.5mm DS：表示螺丝帽公称直径 ； Lrf0.6mm1.0mm Lrf：表示螺丝BOSS配合距离；为了使上下壳BOSS柱配合时顺利，一般应该在R/HSG上做出0.3x0.3C的倒角。 （2）, BOSS柱防缩水的一般结构及说明 如图，图 boss_04所示，一般

9、在BOSS柱表面可能缩水的地方做“火山口”。图 boss_04 当T10.8T0 , H5 T0 时，上图的“火山口”防缩水形式是很有效的，具体的尺寸及细部形状一般由模具厂商根据经验确定。 （3）, BOSS柱强度加强的一般结构及说明 如图 图 boss_05，所示，对于比较高的BOSS柱，即H5T , 一般采用在BOSS柱加4个三角形RIB的结构来加强BOSS柱，如图 图 boss_06所示，RIB的宽度W=0.4T0.6T(一般取0.7mm宽度即可)，Hc=0.5mm1.0mm,(一般根据空间结构而定，建议RIB不要与BOSS上表面平)。图 boss_05图 boss_06图 boss_0

10、7H5T ;Hc=0.51.0 ；B=1.5T4T , (一般取B=2T) ;W=0.4T0.6T , (一般取W=0.7mm) ;Draft=0.51.5ESD WALL (静电墙)（一） 功能描述： 静电墙（ESD WALL ）其作用是：当上下壳锁合后，为防止静电击穿组合间隙传向及破坏PCBA上电路回路和IC等电子元件而设计的隔墙，并兼有粗定位上下壳和止位等功能。（二） 设计原则： A, 静电墙之厚度、高度要适度；B, 静电墙之配合间隙要合理；（三） 基本设计要点参考(1) 尺寸设计要点 图 wall_01 如上图 图 wall_01所示，对于上下壳静电墙，其有效配合深度要在0.8mm左右

11、，并且要有足够的塑胶壁厚以保证其强度及表面不出现喷漆缺陷。 Tfw=0.91.1mm （一般保证在0.9mm以上，视空间结构及壁厚适当调整）； Trw=0.71.0mm （一般保证在0.7mm以上，视空间结构及壁厚适当调整）； Gew=0.050.1mm （上下壳静电墙配合间隙，一般单边取0.1mm为宜）； Hfw=1.01.2mm （一般取1.0mm以上，以保证配合深度在0.8mm以上)； Hrw=0.70.8mm （建议取0.8mm1.0mm，根据Hfw之值，保证垂直方向上有0.3mm以上安全间隙，以满足配合深度在0.8mm以上）； Ghp0.3mm （注意：Ghp为塑胶壳内壁到PCB边缘

12、之间隙，一般要保证在0.3mm以上，对于在上下壳边缘有卡勾存在的位置处，还要留出卡勾卡合时的变形长度，即Ghp0.3L【卡勾变形】 ）；为了便于装配，一般在R/HSG凸缘上做0.2x0.2的倒角；为便于成型，一般在F/HSG静电墙配合内部凹槽上倒R角，一般取R0.20.3 ,(要与R/HSG上的C角配合制作，以便满足上下0.3mm之间隙) 。（2）拔模角及分模面分析图 wall_02 如图 图 wall_02 所示，P.L面所在位置，静电墙拔模角Draft一般取1.53.0，F/HSG和R/HSG之Draft拔模方向及大小和拔模基准面要一致，以保证配合间隙和配合面积。string hole(挂

13、绳孔)1. 功能描述挂绳孔基本作用就是：为方便手机挂绳顺利穿过，使手机与挂绳连为一体，便于使用者携带手机的外观结构通孔。2. 具体内容（一）设计原则：A, 外观：挂绳孔应该不能影响整个机型的外观，在保证结构方面的需求的前提下，尽可能做到与整体外观风格协调一致； B, 位置：综合考虑结构空间，整个机型的重心位置，悬挂后机型的倾斜角，悬挂时不能摩擦和干涉到外置天线以及位置的隐蔽性，寻找挂绳孔的最佳位置； C, 强度与韧性：I, 挂绳横梁有足够的强度与韧性，防止跌落试验时，挂绳横梁破裂；II,有足够的强度，保证在加速度冲量作用下，挂绳横梁不断裂； D, 模具滑块（斜销）的制造性以及分型的位置：一般设

14、计为母模滑块与母模镶件互相靠破而成，故，要充分考虑分模面毛边（影响外观，刮手）以及靠破之位置等；（二）基本设计要点参考 1），尺寸设计要点：图2图1 A) 挂绳孔尺寸：要适中，一般能让绳子顺利穿过以及使模具镶块和滑块有一定强度即可。如图1所示，L1参考设计尺寸为：L1=3.54.5mm, L2参考设计尺寸为：L2=1.52.0mm。B) 挂绳横梁尺寸：要确保横梁之强度。如图2所示，L3和L4参考设计尺寸为：L3=1.82.5mm, L4=1.82.5mm。 2），模具分型面及毛边分析：图3 A) 如图3所示，挂绳孔内部靠破处在红色面和绿蓝色面之交接线处（P.L）,此处应注意成型时毛边过大而影响

15、穿绳。B) 如图3所示，为防止外表面毛边大而刮手，建议在挂绳孔外周倒C角或者倒R角，一般为0.2x0.2C或者是R0.20.3 。 3), 挂绳孔横梁强度校核及基本尺寸之优化：A), 如图4所示，挂绳孔横梁受挂绳应力Q作用。横梁有拉伸，弯曲，剪切，挤压等变形。为简化分析，这里只对横梁进行拉伸，弯曲，剪切的简单受力核强度计算。 纯剪切强度分析：如图4所示，设挂绳对横梁的作用力为均匀分布，合力为Q, 横梁高为 h,宽为b,假设横梁长L足够短，横梁刚度足够大，则在横梁长度方向（X方向）中间截面处产生纯剪切作用，其剪切强度公式为： max=Q/(2*h*b) 考虑到一般工程塑胶的拉伸屈服强度f和其断裂

16、屈服强度之对应关系，一般实验数据得出其关系式为：f/2 ,对PC而言，其f5565Mpa,则其28MPa33Mpa. 弯曲剪切强度分析：如图4所示，对于矩形截面，在其中心截面产生的最大剪切强度公式为： max=Qh/(8*IZ) 上式中IZ为最大剪切截面对其中心轴Z的静矩，对于矩形截面，IZbh/12 .代入式得 max=3Q/(2*b*h) 图4B), 挂绳对横梁作用力Q大小的研究及说明： 对于作用力Q的大小，其要求为 Q=20, 即在Q=20作用下，横梁不能出项严重塑性变形和断裂。此Q力大小的规定似乎有待商榷。 这里，我们以手机正常的使用过程中，挂绳对横梁的作用力的大小做一个简单的计算：假

17、设手机在2m高的地点作自由落体运动，在接触地面前一瞬间由挂绳拉住，防止损坏手机，则由以下公式：mv/2=mgh ,得出 V=6.26 m/s (其中V为自由落体落下到2m时，手机的瞬时速度，h=2m).假设此时挂绳作用力使手机突然静止，则由以下公式得出：mV=Ft ,若取t0.02s,m=150g,则横梁在0.02s内受到的平均拉力F=46.95N C), 横梁强度的校核： 按纯剪切强度进行校核：由公式可知：max=Q/(2*h*b)，取h=1.5mm.b=1.5mm,Q=20kg,则 max=Q/(2*h*b)20*9.8/(2*1.5*1.5)=43.6Mpa28MPa33Mpa.故横梁比较安全。 按弯曲剪切强度进行校核：由公式可知：max=3Q/(2*b*h) ，取b=2mm,h=2mm,Q=20Kg,则 max=3Q/(2*b*h)130.8Mpa28MPa33Mpa, 故横梁会断。若Q取式之F=46.95N,则 max=3Q/(2*b*h)17.6Mpa28MPa33Mpa.故横梁比较安全。 D), 结论：取h=2mm,b=2mm,比较合理。经计算，当取h=2mm,b=2mm时，横梁在断裂临界状态所承受的最大挂绳拉力为: Fmax=Q= max *(2*b*h)/3=28*2*2*2/3=74.6N.(7.6KG).