手机结构设计-筋在手机结构中的应用.ppt

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1、筋在手机结构设计中的应用11、筋在手机结构设计中的四大作用、筋在手机结构设计中的四大作用 2、加强筋的设计原则 3、不同材料的设计要点 4、筋在手机设计中的具体应用：一、筋在手机结构设计中的四大作用：1、筋是一种经济实用的加强壳体强度（Strength）和 刚度（Stiffness）的特征，故又叫做加强筋；即增加强度和刚度的作用，如用在转轴凸台根部；2、加强筋还起到对装配中元器 件定位的作用，如定位motor、speaker、camera 等；3、对相互配合的部件起对齐的作用，如用于粘贴双面胶或泡绵设计的筋；4、对机 构起止位和导向的作用，如用在滑块结构中，上下壳体的限位筋。图（一）表示要达到

2、 2 倍的刚性，通过设计加强筋仅需增加 7%的材料，而通过加厚壁厚却 需要增加25 的材料。加强筋的设计涉及到厚度(Thickness)，高度（Height），等五个方面。厚度（rib thickness）很关键，太厚会引 起对面的表面上有缩水（Sink）和外观（Cosmetic）的问题。二、加强筋的设计原则：下表为常用材料加强筋厚度设计通用参考（加强筋厚度=壳体壁厚的%），图（二）为加强筋设计时几个主要尺寸之间的关系。壁厚=1.5mm 的薄壁零件允许加强筋的厚度比上表略厚一点，但应小于壳体壁厚的75%壁厚=1.0mm 的薄壁零件允许加强筋的厚度与壳体壁厚相同。高光面应该采用薄的加强筋；可以用

3、几个矮的加强筋来代替一个高的加强筋，主要尺寸见下图 二。较多的加强筋会增强部件的强度和防止破裂，但实际上也可能会降低部件吸收冲击的 能力。根据模具上加筋比去除筋容易的原则，对加强筋的应用应该本着需要的原则来 设计。加强筋的布置方向最好与熔料充填方向一致。加强筋更可充当内部流道，有助模腔充填，对帮助塑料流入部件的支节部份起很大的作用。加强筋一般被放在塑胶产品的非接触面，其伸展方向应跟随产品最大应力和最大偏移量的方向，选择加强筋的位置亦受制於一些生产上的考虑，如模腔充填、缩水及脱模等。加强筋的长度可与产品的长度一致，两端相接产品的外壁，或只占据产品部份的长度，用以局部增加产品某部份的刚性。要是加强

4、筋没有接上产品外壁的话，末端部份亦不应突然终止，应该渐次地将高度减低，直至完结，从而减少出现困气、填充不满及烧焦痕等问题，这些问题经常发生在排气不足或封闭的位置上。图二加强筋最简单的形状是一条长方形的柱体附在产品的表面上，不过为了满足一些生产上或结构上的考虑，加强筋的形状及尺寸须要改变成如以上图一般。长方形的加强筋必须改变形状使生产更容易，方法如下：加强筋的两边必须加上出模角以减低脱模顶出时的摩擦力，底部相接产品的位置必须加上圆角以消除应力过份集中的现象，圆角的设计亦与流道渐变的形状使模腔充填更为流畅。此外，底部的宽度须较相连外壁的厚度小，产品厚度与加强筋尺寸的关系图a 说明这个要求。图中加强

5、筋尺寸的设计虽然已按合理的比例，但当从加强筋底部与外壁相连的位置作一圆圈R1 时，图中可见此部份相对外壁的厚度增加大约50%，因此，此部份出现缩水纹的机会相当大。如果将加强筋底部的宽度相对产品厚度减少一半(产品厚度与加强筋尺寸的关系图b)，相对位置厚度的增幅即减至大约20%，缩水纹出现的机会亦大为减少。由此引伸出使用两条或多条矮的加强筋比使用单一条高的加强筋较为优胜，但当使用多条加强筋时，加强筋之间的距离必须较相接外壁的厚度大。加强筋的形状一般是细而长，下图说明设计加强筋的基本原则。留意过厚的加强筋设计容易产生缩水纹、空穴、变形挠曲及夹水纹等问题，亦会加长生产周期，增加生产成本。除了以上的要求

6、，加强筋的设计亦与使用的塑胶材料有关。从生产的角度看，材料的物理特性如熔胶的黏度和缩水率对加强筋设计的影响非常大。此外，塑料的流动(creep)特性从结构方面来看亦是一个重要的考虑因数。例如，从生产的角度看，加强筋的高度是受制於熔胶的流动及脱模顶出的特性(缩水率、摩擦系数及稳定性)，较深的加强筋要求胶料有较低的熔胶黏度、较低的摩擦系数、较高的缩水率。另外，增加长的加强筋的出模角一般有助产品顶出，不过，当出模角不断增加而底部的宽度维持不变时，产品的刚性、强度，与及可顶出的面积即随着减少。顶出面积减少的问题可从在产品加强筋部份加上数个顶出凸块或使用较贵的扁顶针得以解决，同时在顶出的方向打磨光洁亦有

7、助产品容易顶出。从结构方面考虑，较深的加强筋可增加产品的刚性及强度而无须大幅增加重量，但与此同时，产品的最高和最低点的屈服应力(bending stress)随着增加，此时须计算并肯定此部份的屈服应力不会超出可接受的范围。从生产的角度考虑，使用大量短而窄的加强筋比较使用数个深而宽的加强筋优胜。模具生产时：加强筋的宽度(也有可能深度)和数量应尽量留有馀额，当试模时发觉产品的刚性及强度有所不足时可适当地增加，因为在模具上去除钢料比使用烧焊或加上插入件等增加钢料的方法来得简单及便宜。以下是加强筋被置於塑胶部件边缘的地方可以帮助塑料流入边缘的空间。不同材料的设计要点 ABS减少在主要的部件表面上出现缩

8、水情形，筋骨的厚度应不可是相交的胶料厚度的50%以上，在一些非决定性的表面筋骨厚度可最多到70%。在薄胶料结构性发泡塑胶部件，筋骨可达相交面料厚的80%。厚胶料筋骨可达100%。筋骨的高度不应高於胶料厚的三倍。当超过两条筋骨的时侯，筋骨之间的距离应不小於胶料厚度的两倍。筋骨的出模角应介乎单边至以便於脱模容易。PC一般的肋骨厚度是取决於塑料流程和壁厚。若很多肋骨应用於补强作用，薄的肋骨是比厚的要好。PC 肋骨的设计可叁考下图PS 的肋骨设计要点。肋骨的厚度不应超过其相接壁厚的50%。经验告诉我们违反以上的指引在表面上会出现光泽不一现象。筋在手机设计中的具体应用：1.Speaker&receive

9、r：speaker 通过壳体长筋来定位speaker 的周边，并另外长出一圈短筋来压紧speaker 的泡棉来密封前音腔。定位筋宽度0.6 0.8 毫米，与Spk 单边间隙0.1,顶部有导向斜角C0.20.3。Speaker&receiver 单面二合一时，实际上是speaker同时实现receiver 功能，与壳体的定位关系与独立的speaker 定位关系相同。2.Mic：MIC 的接出方式有多种，无论哪种接出方式MIC 的声腔都要密封，不能够让speaker&receiver 的信号在手机内部进入Mic，形成回路，引起自激啸叫。Mic 声腔密封一种是通过KEYPAD RUBBER 来密封定

10、位再和壳体配合。另一种是壳体直接配合的MIC，这样配合的MIC 要求有MIC 套。壳体上直接长出定位股，一般为0.5 0.8 毫米（视壳体壁厚），与MIC套（rubber）0 配或单边过盈0.05 后拔模。在graffe 项目上，由于mic 是压接式的，需要做肋支撑mic，做结构时只考虑不会缩水，没有考虑到mic 出音孔侧结构，hw 做音频测试时槽内存在回路，影响到音频曲线，后来增加肋 一个rubber 套此问题才得以解决，因此mic 孔处一般不要留有较深的空间，为了防止缩水，可加rubber 来解决。3.Motor：柱状motor 要套一层rubber 垫，将motor 放入方形固定框，上面

11、用壳体压住。柱状motor 在夹紧时，需要留一定的间隙，不能零间隙或过盈，一般来说0.05 0.1mm 比较合适，motor 头部与壳体周边预留0.6mm以上间隙。周圈的定位筋0.5-0.7mm。扁平motor 的定位方式，一面用0.15mm 的双面胶粘于壳体上，周围有间隙0.1mm 的挡筋，挡筋的厚度0.5 0.7mm。上面加一层0.35mm 泡棉，再用pcb 或壳体压住。扁平motor 也有用壳体上长扣的方式来定位的。下图中的motor 背面是双面胶与壳体连接，同时壳体上有一长3.5mm 的扣位，与motor 配合量0.3mm，固定motor。三星马达前端用0.4 厚度筋档住,间隙0；ru

12、bber 前端避开0.2,后端预压0.2。4.camera：多数camera 都是定位在壳体上，这种定位方式装配累积误差相对少，可以很好地满足camera 中心与lens 中心的同心度公差。这种定位方式是：camera 通过连接器连接在pcb 上，camera 的周边定位依靠壳体的筋位单边预留0.1mm 间隙来保证，一般都要加整圈0.5-0.7mm 的 筋定位，只用三或四根筋定位不准确，使camera 中心与lens 中心不同心。轴向的定位依靠壳体内的泡棉压缩使得camera 处于轴向稳定的状态。这种定位方式需要考虑在壳体装配和拆卸时，在倾斜的状态下与camera 刮擦，所以在决定壳体筋位的高

13、度时需要做运动分析。这种camera 准确定位环接触面要大于camear 的凹槽，筋顶部设计C0.3 斜角导向，Camera 头部固定筋与ZIF 加强板避免有干涉。5.磁铁：四周以筋的方式圈住定位，顶面相应的壳长筋压住。a.下图是磁铁四周以筋的方式定位，在磁铁上部的塑胶壳上长筋进行热压。6.Lcm：LCM 定位筋视机壳的厚度一般厚度为0.6-0.8MM，与LCM或屏蔽罩单边间隙0.1，LCM 定位筋四个角要切开，LCM 定位筋顶部有0.3 C 角导向。直板机或PDA 中LCM 与周边器件的装配关系如下：LCM 与壳体x、y 方向的定位主要是靠壳体上长股，有周围长一圈的股，但实际上因为其它结构的

14、限制，多数都是断续的长股，实际上与一圈的作用相同且不影响其它结构。由于LCD 是一种精贵的器件，同时又比较脆弱，因此对LCD 保护的相当重要，因此在壳体与LCM 之间都填充一圈泡棉，泡棉尽可能宽，密封的作用要好，但由于手机大面大多为弧面，贴泡棉的面要求是平面，这样就有很多时候长出多条小股构成一个贴泡绵的大平面。7.壳体部分：转轴部分：凸圈凸起高度1.5,壁厚0.8，内要设计加强筋，凸圈必须设计导向圆角R0.2。由于转轴部分在翻盖时承受很大的力，下图反面壳体和翻盖低壳转轴部分尽可能的加筋保证强度。两个壳体配合设计时，一方面通过螺钉和卡扣把两个壳体扣紧，另一方面两个壳体要有相互止动的功能，防止两个

15、壳体在受外力时互相错动甚至由此引起一些吱只的噪音，这时就需要有限位筋的设计才能避免此问题。一般卡扣和限位筋是交叉进行设计，即要么是壳体扣的两侧是对方壳体的限位筋，要么是限位筋的两侧是对方壳体的卡扣和限位筋。这 样交叉设计的好处是两个壳体能牢固地卡紧，上下左右不会错动，且手机的整体刚性会加强。在手机顶部设计死扣和限位筋互相配合的典型案例。可以看出，若没有两 侧限位筋的反向限位作用，光靠死扣本身的大的卡合量并不能完全保证在较大的外力冲击下不脱出，而通过这两个限位筋的作用，两个壳体很难发生错动现象，这时的死扣才算是名副其实的死扣。还有在壳体的薄弱环节处适当加筋。还有在壳体的薄弱环节处适当加筋。8.b

16、oss 8.boss：手机壳体间的连接是否牢固非常重要，由于螺钉固定非常可靠，：手机壳体间的连接是否牢固非常重要，由于螺钉固定非常可靠，绝大多数手机都有数量不等的螺钉来固定，因此每部手机都会看到用于 绝大多数手机都有数量不等的螺钉来固定，因此每部手机都会看到用于装配螺钉或螺丝嵌件 装配螺钉或螺丝嵌件boss boss 柱，为了保证 柱，为了保证BOSS BOSS 柱有足够的强度，在考虑螺 柱有足够的强度，在考虑螺钉柱的壁厚和高度的同时，在 钉柱的壁厚和高度的同时，在boss boss 柱与壳体间都有数目不等的加强筋。柱与壳体间都有数目不等的加强筋。加强筋的宽度一般是 加强筋的宽度一般是0.4-0.6 0.4-0.6 倍壁厚 倍壁厚.l l THANKS!