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从构思到量产手机设计关键步骤之结构设计

2010-08-13 10:08
天堂的苦涩
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        结构的细化应该先从整体布局入手,我主张先做好结构的整体规划,即先做好上下壳的止口线,螺丝柱和主扣的结构,做完这三步曲,手机的框架就搭建起来了.再遵循由上到下,由顶及地的顺序依此完成细部的结构,由上到下是指先做完上壳组件,再做下壳组件,由顶及地是指上壳组件里的顺序又按照从顶部的听筒做到底部的MIC,这是整体的思路,具体到局部也可以做一些顺序调整,例如屏占的位置比较大,我可以先做屏,其他的按顺序做下来.请注意,每一个细部的结构尽量做完整再做下一个细部,不要给后面的检查和优化增加额外的工作量.

1.止口线的制作

       内部结构开始,先是对上下壳进行抽壳,一般基本壁厚取1.5~1.8mm.上下壳之间间隙为零,前面说过怎样判定主体,主体较厚适宜做母止口,另外一件则做公止口,止口不宜太深,一般0.6mm就够了,为了方便装配,公止口可适当做拔模斜度或导C角.

2.螺丝柱的结构 

        螺丝柱是决定整机强度的关键,通常主板上会预留六个螺丝柱的孔位,别浪费,尽可能地都利用起来.螺丝柱还有一个重要的作用就是固定主板,主板装在哪个壳,螺丝柱的做法也相应有些变化,螺丝柱不但要和主板上的孔位相配合管住主板,螺丝柱的侧面还要做加强筋夹住主板,这样的结构才牢靠.

3.主扣的布局

4.上壳装饰五金片的固定结构 

       上壳装饰五金片一般采用不锈钢片或铝片,厚度0.4mm或0.5mm,用热敏胶,双面胶或者扣位固定,表面可以拉丝,电镀和镭雕.其中铝片可以表面氧化成各种不同的颜色,边沿处还可以切削出亮边.

5.屏的固定结构

        屏就好象手机的脸,要好好保护起来,砌围墙?对了,就是要利用上壳长一圈围骨上来,一直撑到主板(留0.1mm间隙),把LCD封闭起来,即使受到外力的冲击也是压在上壳的围骨上,因为围骨比屏高嘛.屏的正面也不能与上壳直接接触,硬碰硬会压坏屏,必须在屏的正面贴上一圈0.5mm厚的泡棉,泡棉被压缩后的厚度为0.3mm,所以屏的正面与上壳之间间隙放0.3mm.前面说过整机厚度的计算方法,这里请大家留意一下屏前面部分的厚度是怎么计算的,见附图. 

        为了方便屏的装入,我们会在围骨的顶部加上导角,当然屏的周围如果有元件还是要局部减胶避开,间隙至少放0.2mm,如果是避让屏与主板连接的FPC,则围骨与FPC间隙要做到1.0以上.

6.听筒的固定结构

        听筒是手机的发声装置,一般在屏的顶部,除了需要定位以外,还需要有良好密封音腔,结构上利用上壳起一圈围骨围住听筒外側,和屏的围骨类似,但听筒的围骨不必撑到主板,包住听筒厚度的2/3就足够了.然后上壳再起一圈围骨围住听筒的出音孔,围骨压紧听筒正面自带的泡棉,围成一个相对封闭的音腔,最后在上壳上开出出音孔就行了,上壳出音孔的范围应该是在听筒的出音孔的范围以内. 

        从外观上看,听筒出音孔位置会做一些简单的装饰,如盖一个网状的镍片(见附图).也可以做一个电镀的塑胶装饰件配合防尘网使用,注意塑胶装饰件通常采用烫胶柱的方式固定,防尘网则贴在听筒音腔的内侧,

7.前摄像头的固定结构 

        前摄像头位于主板的正面,采用PFC,连接器与主板连接.摄像头的定位也是靠上壳起一圈围骨包住摄像头来定位的.摄像头就象手机的眼睛,为保证良好的拍摄效果,摄像头正面的镜头部分需要有良好的密封结构,防止灰尘或异物进入遮挡了视线,我们借助于泡棉将镜头与机壳的内部分隔开来,外侧则加盖一个透明的镜片,为保证良好的透光性能和耐磨性能,摄像头镜片采用玻璃材质,底部丝印,丝印的目的是为了遮住镜片与壳体之间的双面胶纸,

        值得一提的是,摄像头镜片的装配是在整机装配的最后阶段再做的,整机合壳锁完螺丝后,要用吹气枪仔细吹干净镜头,才将镜片通过双面胶粘接在壳体上,盖住镜头.

8.省电模式镜片的固定结构 

        省电模式镜片用得比较少,有些手机上有省电模式的设置,需要在手机壳上开一个天窗,让里面的感光ID感应到外界的亮度,这就需要在机壳上开孔并加盖镜片,镜片可以用PC片材切割直接贴在机壳外面,也可以做成一注塑成型的导光柱在机壳内侧烫胶固定.

9.MIC的固定结构

        MIC位于手机的底部,就想手机的耳朵一样,是把外界声音转换成电信号的元件,因此要让外界的声音毫无阻碍的传递给MIC,同时又要防止机壳内部腔体的声音影响到MIC,结构上起围骨是少不了的了,同时MIC本身要被胶套包裹,只在正前方露一小孔感应声音,正前方还必须与壳体良好的贴合,壳体上的导音孔一般开1.0mm的圆孔.

         MIC与主板的连接方式可以是焊线,焊FPC或者穿焊在主板上.

10.主按键的结构设计 

        手机主按键按厚度分可以分为超薄按键和常规按键,以前做翻盖机,滑盖机的时候因为厚度限制,按键厚度空间连2mm都不到,直接采用片材加硅胶的结构,片材可以是薄钢片或PC片,为了保证按键之间不连动,片材上不同的功能键之间会用通孔分隔开来(如V3手机的主按键就是这样做的),硅胶的作用是为了得到良好的按键手感.

        现在市场上以直板机居多,我就以P+R按键为例讲一下主按键的结构设计,把直板机的结构设计工作量分为100份,我认为按键组件的结构设计就占了30%,上壳组件占30%,下壳组件占40%,可见按键的重要性.P+R按键包括键帽组件,支架和硅胶三部分,也有的按键在键帽组件和支架之间加多了一张遮光纸防止按键之间透光. 

        支架材料则根据按键厚度来定,可以用PC或ABS注塑成型,厚度在0.8-2.0mm;也可以用PC片材直接冲裁,厚度为0.5,0.6或0.7mm;按键厚度不够时,支架材料用0.15mm厚的不锈钢片,但考虑到ESD(静电测试)时钢片对主板的影响,我们需要在钢片两侧弯折出一段悬臂,和DOME片上的接地网导通,或者和按键PCB上的接地铜箔导通,硅胶片厚0.3mm,正面长凸台和键帽粘胶水配合.背面伸DOME柱和窝仔片配合.

11.侧按键的结构设计

        侧按键位于手机的左右侧面或者顶侧面,功能通常为音量键,拍摄键,开机键或者锁定键等,结构较主按键简单,主板上做侧按键的位置通常会采用穿焊的方式固定几个侧向触压的机械按键,一个机械按键对应一个功能.机械式侧按键优点是结构简单,手感好.也有做FPC按键的,在主板上预留焊盘位置,采用面焊的方式固定一个FPC按键板,FPC按键板弯折后朝着侧面,按键板上的窝仔片可以感应触压.FPC式侧按键优点是主板不变的情况下侧按键的中心位置可以根据需要稍作调整. 

        侧按键部分的结构设计通常采用P+R形式,和主按键相比较侧按键不用做按键支架,硅胶部分不可少有助于改善手感不至于偏硬,键帽多带有裙边防止掉出,键帽表面处理可以是原色,喷油或者电镀,由于没有LED灯,侧按键不要求透光,也很少做水晶键帽,功能字符一般采用凹刻的方式做在键帽上. 

        侧按键的固定是在侧按键的侧面伸一个耳朵出来,然后用壳体伸骨夹住,这主要是在整机的装配过程中防止按键松脱,一旦合壳之后,侧按键的夹持部分就基本不起什么作用了,夹持部分的配合间隙为零.

12.USB胶塞的结构设计

        USB胶塞是用来保护USB连接器的盖子,为方便开合,通常采用较软的TPE或者TPU材料,USB胶塞的结构分为本体,抠手位,舌头,定位柱四个部分,颜色为黑色或者采用与壳体接近的颜色,USB的功能字符凹刻在本体上,抠手位可以是伸出式或者挖一块做成内凹式.舌头部分是USB胶塞伸入USB连接器防止松脱的胶骨,定位柱是USB胶塞固定在壳体上的倒扣,可以做成外插式或者直压式(直接卡在壳体之间).
手机上类似的结构还有T-FLASH卡或者SD卡的胶塞,长一点的胶塞还可以做成P+R结构,即本体,抠手部分用硬胶材质,而里面的插合,固定部分用软胶材质,硬胶材质和软胶材质之间用胶水粘合在一起.

13.螺丝孔胶塞的结构设计

        手机表面外露的螺丝帽会影响外观,必须用螺丝孔胶塞遮住.电池盖内的螺丝帽可以不做遮蔽.螺丝孔胶塞的结构比较简单,模具可以和USB胶塞放在同一套模里,由模厂制做,螺丝孔胶塞近似于圆柱形,为方便易取,可以掏空内部,螺丝孔胶塞外部的曲面需与壳体轮廓面保持一致,直径尽量做小(比螺丝帽直径大1.0mm即可),如果左右两个螺丝孔胶塞外部的曲面不一样,不能互换,则必须在螺丝孔胶塞的圆柱面上做防呆的凹槽加以区分. 

        螺丝孔胶塞根据结构的需要可以和螺丝不同轴心做成偏心的,只要能够遮盖住螺丝帽就行.
因为整机拆解必须用到螺丝,所以为了验证手机没有被私自拆开过,有些制造商会在电池盖内的螺丝孔顶上挖一块平台出来加贴一张易碎纸,如果要松掉螺丝孔内的螺丝,就必须破坏掉易碎纸.贴易碎纸的平台必须根据易碎纸的尺寸来设计,平台形状比易碎纸略大,位置比壳体低下去一级,防止手指无意中触及到易碎纸.

 

 

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