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1、手机结构设计的培训,产品开发部：张凡Date:2011-07-01,手机行业发展的简介,1,手机的基本部件,2,设计的基本过程,3,手机结构设计知识,4,手机产品结构模具篇,5,目录,手机结构配合Gap经验篇,6,一、手机行业发展的简介,1.1 手机网络发展,1.2 手机用途发展,打电话发信息照相/摄相上网炒股银行业务读书等,第一代,打电话发信息,第二代,第三代(2.5),第一代模拟制式手机（1G）第二代GSM、TDMA等数字手机（2G）第二代半GSM、CDMA等数字手机（2.5G）第三代移动通信技术（3G）,三、手机的基本类型及部件,1.手机类型：按结构分：直板机/翻盖机（折叠式）/滑盖机
2、按功能分：照相手机/音乐手机/商务机/智能机等-,2.手机零部件：软件：手机灵魂 硬件：PCB+各类的电子元器件+FPC（PCBA+FPC）结构件：塑胶结构件+五金结构件+泡棉+双面胶等 其它一些辅料,二、手机设计的基本过程,拿到所有材料的价格，进行成本分析，决定是否启动,市场调查,确定手机定位,成本分析和决策,释放3D/2D开模,修模改模，进行初次实配测试验证,进行设计变更，修模改模(成熟度),进行设计变更，修模改模(成熟度),MP,四、手机结构设计知识-1,1.骨位设计通用标准,W 0.25,W 0.5,2.0mm,1.2mm,产品骨位尺寸设计指引:产品厚度:T每边的拔模角（d):0.5
3、1.5骨位高度(H):(2T3T)根部圆角（R）:0.25T0.40T骨位厚度(W):0.4T0.8T(PC/ABS不能小于0.5T,ABS适用0.5T0.7T),.壁厚要均匀，厚薄差别尽量控制在基本壁厚的25%以内（低缩水率材料0.5%），可以避免明显的翘曲，填充及外观缺陷等问题。.对于直板机，在厚度方向上壳体的厚度尽量在1.1-1.2mm，侧面厚度1.5-1.7mm。镜片支承面厚度0.8mm，整个部件的最小壁厚不得小于0.4mm，且该处背面不是A级外观面，并且面积不得大于100mm2。.对于折叠机和滑盖机，在厚度方向上壳体的厚度1mm，侧面厚度1.2mm。外镜片支承面厚度0.8mm，内镜片
4、支承面厚度最小0.7mm，转轴处壁厚1.1-1.2mm，滑轨滑道面1.0mm,整个部件的最小壁厚不得小于0.4mm，且该处背面不是A级外观面，并且该处面积不得大于100mm2。.电池盖Battery cover折叠机和滑盖机壁厚取0.9-1.0mm，直板机取1.0mm。,2.螺丝柱通用标准,W 0.25,W 0.5,2.0mm,1.2mm,产品螺丝柱尺寸设计指引：产品厚度:T每边的拔模角(d):0.5 1.5螺丝柱高度(H):5T(常用 2.5T3T)根部圆角(R):0.25T0.40T螺丝柱的壁厚(W):0.4T0.8T,四、手机结构设计知识-2,3.加强肋通用标准,四、手机结构设计知识-3
5、,W 0.25,W 0.5,2.0mm,1.2mm,产品螺丝柱尺寸设计指引：产品厚度:T每边的拔模角(d):0.5 1.5加强肋高度(H):5T(常用 2.5T3T)根部圆角(R):0.25T0.40T加强肋厚度(W):0.4T0.8T,4.圆滑过渡,四、手机结构设计知识-4,5.扣位配合设计,四、手机结构设计知识-5,6.超声配合设计,四、手机结构设计知识-6,典型设计参数,有无超声结构焊接时间焊接的能量溢胶/外观不良有无焊接对接设计,1.产品外观面拔模斜度的要求,五、手机结构设计模具篇-1,（1）当外观面为光面时，脱模斜度2度(风险是拉伤特别是一些高光面，经常短时间生产就会产生分型面处拉伤
6、的问题)；（2）当外观面为纹面时，脱模斜度要依照不同纹的要求来作(风险是拉伤产品，拉伤模具的纹面，特别是加玻纤的料更是如此)。,2.对产品相互配合处的拔模斜度要求,在产品与产品的配合面，要配合拔模(风险是产品外观配合间隙过大，不均匀，或有干涉，或定位不准等产品装配不能满足预期效果)，如电池盖和后盖的配合，装配卡勾之间的配合。,3.产品插穿面的拔模斜度分析,有时产品上的一些面的斜度也就是模具上的插穿斜度，在保证外观和功能的情况下，要保证插穿斜度足够(风险是容易撞模，模具维修周期较短)。,五、手机结构设计模具篇-2,4.产品内部肋位拔模斜度要求,内部肋位须分为两类(风险是顶出困难，如产品顶白、拉伤
7、等)。（1）只作加强功能的肋要保证肋位根部的厚度不会引起缩水的情况下(请参照胶位厚度比例），尽量作大的脱模斜度，对较深的肋，要保证肋位够厚(最小端厚度有0.5mm)，根部不缩水的情况下作到最大斜度（2）有功能或装配要求的肋位在保证其功能的情况下作最大斜度。,5.模具对产品薄胶位要求,五、手机结构设计模具篇-3,产品薄胶位是指产品胶厚不均匀局部肉厚较薄(风险是短射,滞流,喷射,注射压力过高和不稳定)。主要分两种情况：（1）产品尖角，为避免短射，尽量使产品的末端胶厚大于0.5mm；,（2）产品局部胶位太薄，改善方法是增加胶厚到0.5mm以上。,五、手机结构设计模具篇-4,6.产品厚胶位的分析,厚胶
8、位主要是指薄壁件的胶厚不均，局部胶位过厚(风险是产品表面缩水，增加冷却时间)。解决方法是厚胶位处在不影响外观和功能的情况下减胶，目标厚度为产品的平均肉厚。,7.胶位不同厚度转换的分析,（1）胶位厚度突变严重(风险是产品表面产生应力痕)，能够修改胶位使其渐变过渡。,五、手机结构设计模具篇-5,（2）胶位厚度突变(风险是产品表面产生应力痕)，能够通过R角和C角以减低风险。,8.产品机构的实现是否可以通过修改产品，前后模成型即可实现,1)组装产品，分析倒勾是否有功能或产品质量需求，如果没有，就可以作去倒勾处理；2)卡勾是否可作前后模插穿成型；,五、手机结构设计模具篇-6,9.对产品上斜顶后退空间的需
9、求,对需要斜顶成型的卡勾处，一定要有足够的空间使斜顶能够后退。斜顶是否有足够后退空间的估算方法：D=S+4,五、手机结构设计模具篇-7,10.为解决斜顶和滑块包胶拉模的问题对产品的要求,斜顶和滑块成型的倒勾要有足够大的拔模斜度，尽量不要将卡勾设计在同一方向。,11.母模滑块的注意事项,滑块孔与分型面距离的要求：,五、手机结构设计模具篇-8,12.插靠破处对产品的要求,为保证靠破处的强度和在正常生产时不至撞模，须保证插穿面的上下差值最小0.1mm，碰穿面最小0.5mm。,五、手机结构设计模具篇-9,13.模仁尖角部位指出,模仁尖角的风险是在成型时剪切力较大，容易产生应力集中，改善方法有：在不引起
10、产品厚度到不可接受的情况下，在尖角处倒至少R 0.2的圆角，如果倒圆角会引起产品厚度增加而引起缩水，则须用减胶的方式改善尖角。,五、手机结构设计模具篇-10,14.模仁薄弱和细小部位指出,模仁上薄弱和细小的部位主要风险是在生产过程中，由于承受压力的差别，容易破损，特别是靠近浇口的部位。改善方法有：（1）修改肋位之间的距离以加强模具强度，使薄铁的高度与厚度之比小于4.5；（2）在肋位上作缺口，使外面的铁料与之相连，以得到加强。,五、手机结构设计模具篇-11,15.五金件在模具中的定位对产品要求,（1）五金件侧向角度要作2度以上；,（2）五金件上要有定位孔（2个），孔的直径要大于2mm。X1、Y1
11、、X2、Y2的公差要求：+/-0.05mm L（中心距）的公差要求：+/-0.05mm,五、手机结构设计模具篇-12,16.由于放置困难，五金件侧向尽量不要两边都外露，必须外露，则须作滑块成型,17.侧向的滑块过孔要作大,以免五金件不能即时到位而撞模,五、手机结构设计模具篇-13,18.为避免压伤模具，产品设计时尽量不要让模具与五金件在合模时插穿,五、手机结构设计模具篇-14,19.为避免压伤模具，产品设计时尽量不要让模具与五金件在合模时插穿,五、手机结构设计模具篇-15,20.五金件包胶问题对产品的要求,（1）解决包胶问题常用方法是在金属件边缘形成一封胶台阶，用台阶对边缘封胶，见下图。,（2
12、）尽量不要用3D面(圆角面、弧面等)封胶，因3D面较难作准，不能与模面很好配合。,五、手机结构设计模具篇-16,21.产品变形的问题对产品设计的要求,Insert molding变形最主要的原因是收缩引起，在产品设计阶段能改善的问题如下：（1）使用收缩较小的材料；（2）增加五金件的厚度(0.4mm或0.5mm)。,22.分型面设计注意事项,（1）分型线位于不影响尺寸精度的位置，尺寸重要部分尽量放在模具同一侧；（2）产品外观重要部分避免有熔接线存在（注意进胶点选择）；（3）熔接线避免存在于产品的四角及卡勾等装配重要部位，以防止产品跌落测试无法通过；（4）当产品需要喷漆工艺时，分模线要处于尽量隐蔽
13、位置，外观上分模线尽量少；（5）分型面设计为一个光滑的曲面，避免几个曲面合成；（6）分型线选择不得位于外观明显影响外观质量的位置；（7）分型线应位于模具易加工的位置；（8）分型线位于成品后易加工的位置（产品拔模处理时注意选择）。,当分型线位于R 角上时，此 R 角 尽量设计为R0.2mm,五、手机结构设计模具篇-17,产品外观上尽量避免模具加工工艺难以实现的设计，如产品外观某处要求棱角线十分分明不接受自然圆角。,23.进胶点预先设计注意事项,（1）进胶点预设位壁厚应大于0.8mm，便于塑胶流动；（2）使用热流道成型时，注意gate 周围段差高度，不能太大，要远离段差（因热嘴直径标准 一般为1.
14、00,（1.50）,1.80,(2.00),2.50）否则产品 gate 周围产品表面与其它部分不同，留有痕迹。,进胶点避免预设在重要装配部位，如卡勾。,五、手机结构设计模具篇-18,外观质量要求较高时，尽量设计一功能性进胶位，避免“牛角式”进胶，尽可能选用“潜伏式”进胶。,24.拔模角度设计注意事项,（1）产品外观侧壁及有装配关系部分产品设计时作拔模处理；（2）产品内部骨位在不影响其功能的前提下拔模角尽量加大；（3）螺丝柱位及周围的骨位注意拔模处理，否则成型时产品难以脱模或“顶白”现象发生；（4）产品内部长骨位或高骨位拔模时骨位小端不宜太薄，尽可能大于0.5mm，否则成型时可能会有“充填不饱
15、”现象发生。,五、手机结构设计模具篇-19,25.靠、插破设计注意事项,（1）插破设计时，插破角尽量大，插破设计时避免尖角产生；（2）产品设计时，优先设计为靠破而避免选用插破；（3）插破设计时，产品孔在可能的情况下尽量大，以保证模具零件强度，利于生产；（4）成品转角在不影响功能前提下尽量以R 角过渡，便于成型时塑胶流动。,26.IMD和IML,（1）Resin and its color 树脂和其颜色塑胶产品有很多不同的树脂，各自都有自己的性质和特点。应用于LCD的通常是PMMA(丙烯酸树脂)和PC。两种树脂表现出高的透明度和耐久性。PMMA比PC产品要更硬,但是PC比PMMA弹性要超出很多。
16、树脂的注塑温度也不一样。PC的温度比PMMA的要高很多，树脂的流动速度也快于PMMA，这样在窗口会造成象流纹（光学双折射）之类的问题。通常建议用PMMA作镜片材料和ABS+PC作外壳材料。大多数树脂的原色都是透明的，然而由于由丁二烯成分ABS树脂是褐色。无论怎样，绝大多数颜色都可以通过在树脂中混合颜料而获得。（2）First or second surface decoration 一面或两面表面处理 传统的IMD工艺可应用于任何一面，只要它是水平表面（没有筋或柱子)，最近，吉田精机开发出双面IMD工艺，它能将两面同时进行IMD工艺。这个工艺已经在Phoenix 的CLI镜片上。（3）Meta
17、lized or non-metalized foil 金属化或非金属化的薄膜如果客户对某些产品要求金属外观，金属化的薄膜可以在传统薄膜印刷前或后利用铝真空金属化沉积技术生产出来。Phoenix 的CLI镜片就在双面用了吉田精机的金属化薄膜。这种薄膜的生产周期比常规的凹版印刷和丝网印刷薄膜长，成本也要高得多。（4）Holes,grooves 洞，槽如果镜片上有洞或槽，则只有传统的单面IMD工艺能适用。洞或槽的边不得是利边。边的形状取决于整体外形，但是通常得超过45度，否则薄膜在IMD的过程中拔出是会造成撕裂。另外，倾斜面不得是3维面。,五、手机结构设计模具篇-20,（5）Transparent
18、 area(window)透明区域（窗口）PC和PMMA都是自然透明的材料，但是为获得好的透明成品，抛光母模模面是非常重要的。（6）Surface finish(polished,textured,brushed roulette)表面加工（抛光、蚀纹、过绒）.通过加工母模或选择不同的薄膜可以获得多种表面加工效果。（7）Accurate matching of IMD foil and tool is important IMD薄膜和夹具的精确匹配十分重要因为这个原因，尼桑同时提供薄膜和模具。尼桑的薄膜进料器和吉田精机的不同并且是不可更换的。注塑参数根据产品的设计，树脂，薄膜，注塑机的特点而变
19、化。尼桑和吉田精机在薄膜准备好后都会通过试产建立这些参数。（8）Tool Design 模具设计在设计模具的水口和顶针时要考虑它们的位置。顶针包括有随水口浇道的顶针，司同，和直接顶针。产品的水口要求在型芯侧，这样注射的机械装置和水口就会同在型芯侧。,六、产品结构配合Gap经验篇-1,1.面底刮手的通用标准,通常外壳都是由上、下壳组成，理论上上下壳的外形可以重合，但实际上由于模具的制造精度、注塑参数等因素的影响，造成上、下外形尺寸大小不一致，即面刮（面壳大于底壳）或底刮（底壳大于面壳）。可接受的面刮0.15mm,可接受底刮0.1mm。在无法保证零段差时，尽量使产品的面壳大于底壳。一般来说，面壳因
20、有较多的按键孔，成型缩水较大，所以缩水率选择较大，一般选0.5%。底壳成型缩水较小，所以缩水率选择较小，一般选0.4%，即面壳缩水率一般比底壳大0.1%。即便是两件壳体选用相同的材料，也要提醒模具供应商在做模时，后壳取较小的收缩率。,六、产品结构配合Gap经验篇-2,2.止口的配合间隙,止口的作用：.手机壳体内部空间与外界的导通不会很直接，能有效地阻隔灰尘/静电等的进入；.上下壳体的定位及限位；壳体止口的设计需要注意的地方：.嵌合面应有0.51的拔模斜度，端部设倒角或圆角以利装入。.上壳与下壳圆角的止口配合，应使配合内角的R角偏大，以增大圆角之间的间隙，预防圆角处的干涉。.止口设计要如图5将侧
21、壁强（即图中上面的一个壳）的一端的止口放在里边以抵抗外力。.图5-5止口的设计，位于外边的止口的凸边厚度按0.6-0.8mm（至少大于壳体侧壁壁厚的一半）；位于里边的止口的凸边厚度按从大于0.50mm到壳体侧壁壁厚的一半来设计；B1=0.10mm；B2=0.20mm。,六、产品结构配合Gap经验篇-3,在考虑扣位数量位置时，应从产品的总体外形尺寸考虑，要求数量平均，位置均衡，设在转角处的扣位应尽量靠近转角，确保转角处能更好的嵌合，从设计上预防转角处容易出现的离缝问题。卡扣设计需要注意的地方：.直板机如果用4颗螺个卡扣（每个卡扣的长度不要超过7mm，如果只能设计一个，卡扣的长度应该是10-12m
22、）；顶部设计2个卡扣（长度4mm左右），如果受元器件摆放位置的限制，如卡扣的内斜销运动过程中与Speaker/Receiver/Motor/Camera等元器件的定位/音腔发生干涉，顶部可以只设计1个卡扣（长度6mm左右）。.直板机如果用6颗壳体上左右两边每两个螺柱之间要设计1个卡扣。其余与上相同。折叠机/滑盖机如果用那么在壳体上左右两边两螺柱之间要各设计1个卡扣（每个卡扣的长度应该在6-8mm之间，）；顶部设计2个卡扣（长度4mm左右），如果受元器件摆放位置的限制，如卡扣的内斜销运动过程中与Speaker/Receiver/Motor/Camera等元器件的定位/音腔发生干涉，顶部可以只设计
23、1个卡扣（长度6mm左右）。.卡扣处注意防止缩水与熔接痕（Melt Line）.朝壳体内部方向的卡扣，斜销运动空间留4mm；注意周边不要设计其他特征。.卡扣细部设计按照下图来设计A2=0.10mm；A3=0.05mm；A4=0.10mm；A5=0.70mm；AA=0.40-0.55mm（视卡扣周边情况及壳体侧壁厚度，侧壁厚度大于1.5mm时AA取0.4mm；小于1.2mm时取0.55mm；没有把握时先按小设计，待验证后再加胶）。,3.卡扣（Snap）配合间隙,六、产品结构配合Gap经验篇-3,3.Window、按键以及装饰件与壳体配合间隙,LCD镜片与面壳边配合间隙0.10MM,按键与面壳边配合间隙0.15MM,装饰件与面壳边配合间隙0.10MM,手机结构设计,The end!,Thank you!,
