手机内部结构的设计知识（第1部分）

手机内部结构的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 知识（第1部分） 绪论 1 1.1 随着国内通信业的迅猛发展，国内手机行业的竞争也日趋白热化，国内 外各手机厂商纷纷推出不同样式、功能的手机。手机按照外形可以统称分为 直板机和翻盖机两种（如图1-1和1-2所示），根据手机的特殊功能又可分 为拍照手机、滑盖手机、旋盖手机和具有商务功能的PDA手机（如图1-3～图1-6所示），由于手机种类过于繁多，这里就不再赘述。 图1-1 直板机 图1-2 翻盖机 图1-3 滑盖机 图1-4 旋盖机 图1-5 拍照手机 图1-6 PDA手机 绪论 1.2 目前，由于手机的样式繁多，其结构件数量和样式也是越来越多。直板 机的主要结构件名称：本体上壳、本体下壳、LCD 镜片、按键、电池等；翻盖机的主要结构件名称：翻盖顶盖、翻盖底盖、本体上壳、本体下壳、按 键、侧按键、LCD镜片、标牌、电池等。在后续的章节中将详细列举结构 件的中英文名称。 1.3 根据手机结构件的功用和 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 性质可分为以下五类： 胶壳类：例如：翻盖机的翻盖和本体，直板机的本体上下壳等； 按键类：主按键、侧按键、Metal Dome等； 标牌和镜片装饰类：金属标牌、塑料标牌和镜片等； 金属部件类：镁合金射铸件、铝合金冲压件、铰链、屏蔽盖、天线螺 母、螺钉、螺母等； 胶贴类：双面胶带、导电泡棉、热反应胶带等。 1.4 由于Pro/ENGINEER文件不支持中文名，所有零件均使用英文命名； 为减少文件名长度，部分单词使用简写，如：“Microphone“简写为：“Mic”,“front”简写为“fr”,“rear”简写为“rr”,“cosmetic”简写为“cos” ；零件名单词与单词之间使用下划线“_”连接，例如：翻盖顶盖翻译为“Flip_Top”，电池盖板翻译为“Battery_cover”，电池壳翻译为“Battery_case”等。 下面以直板机K269和翻盖机K698为例，对照表1-1、表1-2和图1- 6、图1-7介绍一下手机零件的中英文名称。 表1-1 K269中英文名称对照表 序号 中文名 英文名 1 LCD_Lens LCD镜片 2 Front_Case_Cos 面壳装饰板 3 听筒装饰物 Receiver_Cos 4 Double-Tape_for_Receiver_Cos 听筒装饰物双面胶 5 Earphone_Cap 耳机皮塞 6 侧按键 Side_Key 7 LED灯镜 LED_Lens 8 Receiver_Mask 听筒防尘垫 9 Receiver 听筒 10 LCD衬垫 LCD_Cushion 11 LCD_Shielding LCD屏蔽盖 12 LCD_Module LCD模块 13 扬声器衬垫 Speaker_Cushion 14 扬声器 Speaker 15 Antenna_Cushion 天线衬垫 16 Speaker_Mask 扬声器防尘垫 17 内置天线 Internal_Antenna 18 本体下壳 Rear_Case 19 Rf_Cap 射频皮塞 20 电池卡扣弹簧 Spring_for_Battery_Buckle 21 电池卡扣 Battery_Buckle 22 Battery 电池 23 Screw 螺钉 24 键盘拱形薄膜 Metal_Dome 25 主PCB组件 Main_PCB_Assy 26 Mic_Cushion 麦克风衬垫 27 Microphone 麦克风 28 按键 Keypad 29 Front_Case 本体上壳 30 Keypad_Cos 按键装饰板 31 LCD镜片双面胶 Double-Tape_for_LCD_Lens 绪论 图1-7 K269爆炸图 表1-2 K698中英文名称对照 序号 中文名称 英文名称 1 Dec_Plate 标牌 2 标牌双面胶 Double-Tape_for_Dec-Plate 3 翻盖顶盖 Flip_Top 4 Sub_LCD_Cushion 小LCD衬垫 5 Nut 热压螺母 6 遮光片 7 Receiver_Cushion 听筒衬垫 8 LCD_Module_Assy LCD模块组件 9 LCD衬垫 LCD_Cushion 10 听筒双面胶 Double-Tape_for_Receiver 11 Flip_Bottom 翻盖底盖 12 Double-Tape_for_Receiver_Cos 听筒装饰片双面胶 13 听筒装饰物 Receiver_Cos Double-14 翻盖底盖上封盖双面胶 Tape_Screw_Cap_for_Flip_Bottom 15 翻盖底盖上封盖 Screw_Cap_for_Flip_Bottom 16 Double-Tape_for_LCD_Lens LCD镜片双面胶 17 LCD镜片 LCD_Lens 18 翻盖底盖下封盖 Screw_Cover_for_Flip_Bottom Double-19 翻盖底盖下封盖双面胶 Tape_Screw_Cover_for_Flip_Bottom 20 Hinge 铰链 21 Alnico_Tape 磁钢双面胶 22 磁钢 Alnico 23 摄像头下衬垫 Camera_Bottom_Cushion 24 摄像头连接器衬垫 25 闪光灯胶片 Flash_Tape 26 FPCB组件 FPCB_Assy 27 FPCB连接器衬垫 28 Camera_Top_Cushion 摄像头上衬垫 29 翻盖顶盖双面胶 30 摄像头镜片 Camera_Lens 31 Base _Top 本体上壳 32 Mic_Cushion 麦克风垫片 33 按键 Keypad 绪论 34 Main_PCB_Assy 主PCB板组件 35 Side_Key1 侧按键1（音量键） 36 侧按键2（拍照键） Side_Key2 37 麦克风防尘垫 Mic_Mask 38 Base_Bottom 本体下壳 39 Spring_for_Battery_Buckle 电池卡扣弹簧 40 电池卡扣 Battery_Buckle 41 入网标贴 42 主标贴 43 标准电池 Battery 44 射频皮塞 Rf_Cap 45 Screw_Cap_for_Base_Bottom 本体下壳皮塞 46 Screw 螺钉 47 天线 Antenna 48 天线螺母 Antenna_Nut 49 Vibrator 振子 50 扬声器防尘垫 Speaker_Mask 51 扬声器 Speaker 52 Hinge_Cover 右侧封盖 53 Double-Tape_for_Hinge_Cover 右侧封盖双面胶 54 金属转轴 Metal_Shaf 55 左侧封盖双面胶 Double-Tape_for_ Metal_Shaft_Cover 56 Metal_Shaft_Cover 左侧封盖 图1-8 K698爆炸图 绪论 1.5 图1-9 手机结构设计 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图 2 2.1 目前，手机常用塑胶材料主要有PC、ABS和PC＋ABS三大类。日本手机主要采用PC＋ABS，甚至采用ABS做手机外壳。韩国几家手机制造商 最早采用纯PC材料。GE公司原来是不推荐采用PC材料做手机外壳的，而是主张采用PC＋ABS材料。但最近一、二年GE公司也推出适合做手机外壳的PC材料，例如：EXL1414、141R、SP1210R等。近年来，各大手机厂商采用PC材料做手机壳件的比例正在逐渐上升。本章主要介绍手机壳体的 材料性能、喷涂工艺、设计要求和3D建模思路等。 2.2 我公司的K100、K100II手机是在国内首次采用纯PC材料的机型。像HIP这样的模具和注塑大公司也是第一次遇到采用这种材料做手机外壳。因 此，在模具设计。注塑、喷涂等方面都遇到很大的麻烦。就连世界有名的几 家日本涂料厂商也未能解决涂料的附着力问题。最后不得不从韩国直接进口 配制好的色漆。 近两年来，无论是在模具设计、注塑技术还是涂料性能方面都有很大的 突破，用PC料做手机外壳的比例在不断上升，初步估计，目前在手机上采 用PC料的比例已超过50％。 塑料按用途可分为普通级、耐温级、耐冲级、阻燃级、电镀级等。 2.2.1 PC PC材料的性能特点： 1. 强度高（拉伸强度69MPa、弯曲强度96MPa）； 2. 耐高温（长期使用温度130?）； 3. 透明性好、无毒； 4. 原料配色及表面涂覆不如ABS。 5. PC应选高流动性牌号。适用于翻盖机和在恶劣环境下使用的手机。 手机壳体的设计和制造工艺 2.2.2 ABS ABS材料的性能特点： 1. 强度低（拉伸强度43MPa，弯曲强度79MPa）； 2. 不耐温（长期使用温度60?）； 3. 流动性、着色及表面喷涂和电镀性能均好。 2.2.3 PCABSPCABS 取前面二者之特点，具有优良的成型加工性能，流动性好，强度较高 (拉伸强度56MPa，弯曲强度86MPa)。PC＋ABS材料主要用于直板机和一般外观、色彩要求高而对环境无特殊要求的翻盖机。如表2-1所示为目前在手机上所采用的材料代号及其生产厂家。 2.2.4 2.2.4.1 1. 当结构强度较大，壁较厚，结构形状复杂时应首选PC＋ABS； 2. 当结构较单薄，强度不足时，应选PC。 2.2.4.2 鲜艳，多色，对涂装要求严格时，应首选PC＋ABS。 2.2.4.3 PC 2.2.4.4 PC和PC＋ABS均可使用时，应首选PC＋ABS 2.2.4.5 PC 三星1023M，GE EXL1414、GE141R（241R） 2.2.4.6 PCABSGE C1110HFC1110HI- 1001BSHI-1001BN 表2-1 手机常用塑胶材料牌号及生产厂家 三星公司材料 GE公司 LG公司 (SAMSUNG) 141R（241R）普通级，我公司PC-1023普通K698、K320、K100、K100II手GN1002F 级 机均采用。 PC 141R-111，K6800乳白色灯盖 多用于翻 SP1210R超高流动性，K100、盖机和恶K100II首选料。 劣环境下PC-1023IM抗使用的手EXL1414高流动性，GE公司推荐SC1004A 冲高流动性，机 用于手机使用。 K522采用 EXD121WH5A072A，K100II乳白LUPOYGP1000 色灯盖。 HI-1001BS高C1110高流动性，TCL采用。 CN5001RFH PC＋ABS 流动性 多用于直C1110HF高流动性，TCL采用。 板机及对C1200HF耐高温，K699、K818采 涂料色彩用。 要求严格HI-1001BN抗的手机 C1000HF高流动性，K6800采用 冲击 MP-0160 ABS 多用于装EPBM（电镀级） HI1001BG电 饰件 镀级 2.3 2.3.1 2.3.1.1 塑件与金属不同，必须采用低温（一般60?～80?）固化的涂料。常 用面漆材料有聚氨酯（PU）类和丙烯酸树脂类涂料。当需要涂层表面具有 金属光泽时，还要在透明色面漆下面喷涂一层银色底漆。 2.3.1.2 UV涂料 为了增加涂层表面耐磨性，通常在外表面再喷涂一层紫外固化的UV涂 手机壳体的设计和制造工艺 料。UV 涂料的光亮度要求由高光UV和哑光UV的不同比例配制而成。 2.3.2 塑件喷涂工艺分为有手工喷涂和自动喷涂两种： 1. 手工喷涂：涂层厚度和质量不易控制。主要用于初期配料试喷和内表面 导电涂料的喷涂。 2. 自动喷涂：有多枪（6枪、8枪等）。将其调整不同喷射角度以达到喷涂 表面厚度均匀，也有用机械手进行喷涂的方式。 注意：试喷涂前必须确定基材的代号、颜色及表面粗糙度。 2.3.3 为使涂层颜色光泽、耐磨等方面的质量稳定，必须控制涂层厚度。涂层 厚度检测可用涂层测厚仪直接测量。 银色底漆（为表现金属光泽用）较薄，一般3～5m； , 面漆涂层厚度一般为：8～10m； , UV涂层厚度一般为：8～15m。 , 2.3.4 可用色差仪和亮度仪检测。这种方法能以数据定量，但准确度较差。通 常采用色板，用比较法进行检测。 2.3.5 设计部门通过颜色代号及色板等方式提出涂料颜色及光亮度要求后，由 涂料厂家（或与喷涂厂家配合）配制涂料并在自动喷涂线上进行试喷。经设 计部门对试喷样品进行全面检测，合格后进行签样，同时确定涂料代号。如 不能达到设计要求时，这一过程会经多次反复后确定。 2.3.6 在“RCA耐磨擦检测仪”上进行纸带耐磨检测；抗剥离强度检测是用 百格刀和3M胶带检查涂层脱落的百分比来确定。 2.3.7 目前，国内外油漆生产厂家很多，他们生产的油漆涂料各有其特点，可 根据需要进行选用。常用的厂家有：欧利生、柏林、恒利、武藏、腾昌、创 兴行、中华、江山。 2.4 2.5 2.5.1 2.5.1.1 尺寸主要是满足使用要求及安装要求，同时要考虑模具的加工制造要 求，设备的性能，还要考虑塑料的流动性。加工精度影响因素很多，有模具 制造精度、塑料的成分和工艺条件等，因此有必要对公差进行规定。 1. 名义尺寸：通常在手机设计的2D图中，名义尺寸及公差值标注至小数 点后2位数字。如20.25?0.05mm。 2. 配作尺寸：对于某些尺寸如胶壳外形尺寸、铰链孔等，在设计上要求较 为严格。这类尺寸要按公差要求去做是难以做到的，应当采用配作的方 法来加以实现。例如：为使两件壳体相配断差不大于0.1mm，就必须对 每件分别提出?0.05mm的公差要求，而这样高的要求往往是达不到 的。而采用配作时，既能满足设计要求，其误差值也可放宽到? 0.1mm。 3. 配合尺寸：这类尺寸均应根据配合性质要求标注公差，一般应采用基孔 制标出单向公差。例如：包容尺寸 ，0.0502525mm、被包容尺寸mm00.05, 等。 4. 自由尺寸：这类尺寸的公差值在国标中有严格规定。而实际上这些尺寸 因对公差值无特殊要求，在图中的尺寸上可不标注公差。如必要时，可 标注双向公差如?0.20mm。 手机壳体的设计和制造工艺 2.5.1.2 表面粗糙度：由模具表面的粗糙度决定，故一般模具表面粗糙度比制品 的表面粗糙度要高一级。 火花纹粗糙度——按VDI 3400 Ref标准样板规定 0～45共有14档，手 机外表面一般取VDI 18～21。 手工抛光——如VDI 18仍不能满足胶壳表面光亮要求时，可选择手工 抛光。抛光等级从镜面至1000＃＃ 、800共分12档次。即A1～A12。 内模某些局部表面不用火花加工，而是在磨床或CNC上直接切削加工 的。其表面粗糙度一般为0.8m～1.6m。 ,, 2.5.2 由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象，使塑件紧抱模腔中型芯和型腔中 的凸出部分，使塑件取出困难，强行取出会导致塑件表面擦伤，拉模，为了 方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内外表面，设 计足够的脱模斜度，一般1?30′～2?30′。一般型芯斜度要比型腔的大。 2.5.3 根据塑件使用要求（强度，刚度）和制品结构特点及模具成型工艺的要 求而定：壁厚太小，强度及刚度不足，塑料填充困难；壁厚太大，增加冷却 时间，降低生产率，产生气泡，缩孔等缺陷。因此，要求壁厚尽可能均匀一 致，否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力，引起塑件的变形及开 裂。 2.5.4 加强筋在塑料部件上是不可或缺的功能部分，加强筋有效地如『工』字 铁般增加产品的刚性和强度而无需大幅增加产品切面面积，但没有如『工』 字铁般出现倒扣难于成型的形状问题，对一些经常受到压力，扭力，弯曲的 塑料产品尤其适用。此外，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分有很大的作用。如图2-1和图2-2所示。 加强筋设计原则如下： 1. 中间加强筋要低于外壁0.5mm以上，使支承面易于平直； 2. 应避免或减小塑料的局部聚积； 3. 筋的排列要顺着型腔内的流动方向。 图2-1 加强筋缩水情况 图2-2 加强筋的基本设计 2.5.5 要求塑件有转角处都要以圆角（圆弧）过渡，因尖角容易应力集中。塑 件有圆角有利于塑料的流动充模及塑件的顶出，塑件的外观好，有利于模具 的强度及寿命。 2.6 3D 手机3D设计分两个阶段：3D建模阶段和结构设计阶段 2.6.1 3D 结合硬件和造型的要求做出手机的3D实体模型，对于塑胶件，如外形 设计错误，很可能造成模具报废，所以在设计时要特别小心。外形设计要求 产品外观美观、流畅，曲面过渡圆滑、自然，符合人体工学原理。结构工程 师在设计过程中同时需要详细考虑各零部件是否可以进行后续的加工，生产 的工艺性以及可靠性和成本控制等诸多方面的问题。要作到建好的模型“能 够”做出结构，做出的结构“能够”加工、生产出来的要求。 首先，生成产品的总装配图档，在装配图中将一些标准件和已设计好的 零件进行装配，比如：电芯，MAIN PCB ASSEMBLY，LCD MODULE等。目的是对排布好装配体中电子器件的相对位置关系，同时为后续的 手机壳体的设计和制造工艺 SKELETON设计做好准备。 其次，在装配图中建立一个SKELETON MODEL－骨架零件模型，它是根据一个装配体内各零件之间的关系而创建的一种特殊的零件模型，或者 说它是一个装配体的3D布局。它是自顶向下设计（Top_Down_Design）的一个强有力的工具。 在手机3D设计过程中，SKELETON零件模型主要有以下作用： 1. 作为装配体中各零件的装配参照。 2. 控制装配体的总体尺寸以及为装配体中的各零件分配空间尺寸。 通过这种功能，我们在设计一个复杂的产品以前，可以先通过骨架零件 确定产品的总体尺寸，并且为产品中的各零件分配好空间尺寸，然后再 对各零件进行详细的设计，在进行零件的详细设计时，可以将骨架零件 中确定的设计意图传递过来。这就是自顶向下设计的概念和方法。 3. 作为装配体中元件的设计界面。 例如，直板机的外壳一般是由前、后两个外壳组成，它们都是一个独立 的零件模型。在直板机的设计过程中，可以创建一个骨架零件模型，在 该骨架中创建一个曲面，作为前、后壳的设计界面。在设计前、后壳 时，可以分别拷贝骨架零件模型中的界面曲面，这样既可以减少设计工 作量，又能保证前、后壳完好地装配在一起。 SKELETON图档可以导入已设计好的手机3D文件，例如：将使用其他3D造型软件设计的手机3D外观图档转换成IGES格式文件，最后导入SKELETON文件中；也可以由设计者进行独立设计。SKELETON文件最好设计成曲面。 最后，在装配图中进行零件的设计或将已设计好的零件进行装配。 在零件设计期间和完成后，都要进行零件的曲面质量、拔模角度和组件 装配干涉的检查。 2.6.2 塑胶件设计时尽可能做到一次成功，对一些无法确定的地方，考虑到修 模时给模具加材料难、去材料易的特点，可预先给塑件保留一定的间隙。结 构设计完成后需仔细检查装配干涉，塑件各部位厚度，各装配体的配合关 系，运动机构关系，并且征询包括造型组、硬件组、模具厂和其他配套厂的 意见。 结构设计的2D图也应及时提供给供应商，以便与供应商沟通关于公差、 材料、模具分模线、水口、顶针位置、表面处理等技术要求方面的问题。 2.6.2.1 Speaker 手机壳体内所构成的声腔和泄漏孔对Speaker音质和音量产生较大的影响，Speaker声腔的结构设计就显得尤为重要。如图2-1和图2-2所示为两种类型Speaker的设计结构示意图。 Speaker声腔结构设计要点： 1. 要用防尘垫把Speaker与手机壳体密封，使声音不会泄漏到手机壳体 内。 2. Speaker的发声腔体高度要H?0.8mm。 3. Speaker的发声孔面积应为喇叭面积的10％～20％。 4. 尽可能用筋将Speaker围住，决定传出的音量大小。 5. 在Speaker背面使用海棉垫片压紧，加强Speaker的密封性。 6. 泄漏孔主要是由SIM卡、电池盖、手机外接插座等手机无法密封位置的 声泄漏等效而成的，泄漏孔以远离Speaker为宜，即手机无法密封的位 置要尽量远离Speaker，这样可以使得手机的整机的音质和音量表现较 好。 图2-3 二合一的Speaker结构示意图 图2-4 单面Speaker结构示意图 2.6.2.2 LCD 1. LCD有护框，护框要高于LCD面0.05mm，如图2-5所示： 2. LCD无护框，如图2-6所示： 手机壳体的设计和制造工艺 图2-5 LCD有护框的结构示意图 图2-6 LCD无护框的结构示意图 2.6.2.3 如图2-7所示，在摄像头顶部用海绵垫圈装配在壳体上，目的是对摄像 头进行定位。在具体设计时要根据具体情况将镜头定位在上下壳体之间。 图2-7 摄像头固定的结构示意图 2.6.2.4 如图2-10所示，当选用Φ2.5mm的热压螺母时，A值一般取3.8～ 4.0mm，B值取2.2mm，C值取3.0mm。 图2-10 螺丝柱结构示意图 2.6.2.5 / 1. 电池设计时要保证电芯和相连的PCB板的装配空间，尽量保证底壳与厚 电、薄电通用。 2. 电池壳的厚度至少0.7mm，电池盖板的壁厚至少0.4 mm。（如使用金属 电池盖板，T=0.2mm） 3. 壳体与电池盖板高度方向的配合间隙要留0.15mm。 4. 电池的厚度要完全依照电池厂的要求制作，注意区分国产电芯与进口电 芯的区别（国产电芯小一些，变形大一些）。 5. 卡扣处注意防止缩水与熔接痕，卡扣处的壁厚要保持0.7mm以上，防止 拆卸的时候塑胶发白、断裂。 2.6.2.6 / 扣位主要是指上、下壳体卡扣的配合关系。在考虑扣位数量和位置时， 应该从产品的整体外形尺寸考虑，要求数量平均、位置均衡，设置在转角处 的扣位应尽量靠近转角，确保转角处上、下壳体能更好的配合，从设计上预 防转角处容易出现的间隙问题。扣位设计应考虑预留间隙（如图2-11所示）。另外，设计扣位时应考虑侧面抽心有无足够的行程，至少要有6mm的让位空间。 手机壳体的设计和制造工艺 图2-11 扣位结构设计示意图 止口指的是上、下壳之间的相嵌配合关系。设计的名义尺寸应留 0.05～0.1mm的间隙，嵌合面应有1.5?～2?的斜度。端部应设倒角或倒圆 角以便装配。上、下壳圆角处的止口配合，应增大配合面内侧止口的圆角半 径，以增大圆角之间的间隙，预防圆角处的干涉。如图2-12所示。 图2-12 止口结构设计示意图 2.6.2.7 FPC FPC软板宽度一般为4～4.2mm，采用彩屏时宽度较大，采用黑白屏时 宽度可以窄些，FPC软板厚度变化较大，一般采用铜模时厚度为0.06mm。 在设计壳体时，软板的转动部分不能和壳体内壁接触、摩擦，与壳体的间隙 必须控制在0.5mm以上，圆角取1?～1.2?。软板的设计要点请参照2-7。 2.6.2.8 PCB PCB板定位尽可能用PCB板对角方向两个定位孔定位，这样可以保证 定位准确性；如果在PCB上没有定位孔，则只能采用螺丝柱定位，但是采 用这种定位一定要考虑螺丝柱因热压螺母的装配而使其变形膨胀而引起的尺 寸变化问题。同时在螺丝柱上的PCB高度方面的定位筋需要有足够强度承 受压力，以免因其变形而影响按键手感不良等缺陷。 2.6.2.9 1. 翻盖机翻转角度为160?5?，如图2-13所示； 2. 铰链在翻盖上的装配位置，如图2-14所示； 3. 翻盖与本体转轴处的单侧配合间隙为0.1～0.15mm，如图2-15所示； 4. 翻盖与本体高度方向的间隙为0.4mm，如图2-16所示；. 5. LED灯镜的设计有正面和反面装配两种方案。正面装配主要是灯镜和壳 体之间采用过渡配合，有时在灯镜上加倒扣；反面装配主要用热熔固定 LED灯镜，如图2-17所示。 6. 两个零件装配在一起时，配合间隙处应尽量减少穿透孔，以防无法通过 静电测试，如图2-18所示。 7. 做零件的装配扣位时，尽量设计成向内的卡扣，这样斜顶的夹线就不会 留在外表面上，且外观棱线比较清晰，如图2-19所示。 8. 转轴配合处不能喷漆，因转动时漆易磨掉，摩擦声比较大。 9. 橡胶塞和壳体的配合要有台阶面的配合，否则，装配时易压过头，使外 表面不平整，如图2-20所示。 图2-13 翻盖机翻转角度示意图 图2-14 铰链装配示意图 图2-15 翻盖和本体转轴处配合示意图 图2-16 翻盖和本体高度方向装配示意图 手机壳体的设计和制造工艺 图2-17 灯镜正面装配示意图 图2-18 翻盖和本体高度方向装配示意图 图2-19 卡扣设计示意图 图2-20橡胶塞设计示意图 3 3.1 按键（Key Pad）的设计也是手机结构设计中非常重要的一环，按键设 计好与否，不仅是关系手机美观的问题，更关系到使用者的手感和操作的舒 适程度，因此在作结构设计时需要格外注意。 根据材料和加工工艺，目前的按键可分为3类：A，纯硅胶按键；B，PC按键（覆膜，IMD）；C，P+R。本章主要介绍当前常用的按键和金属薄 膜开关（Metal Dome）的设计及其加工工艺。 3.2 PR 按键生产中通过自动点胶机将按键帽和胶盘粘接在一起。 按键帽材料通常采用PC/ABS/PMMA，方向键多采用电铸模具加工，胶 盘材料一般采用RUBBER/ TPU+RUBBER。 图3-1 PC+TPU+R按键结构示意图 按键的设计及制造工艺 图3-2 P+R按键结构设计示意图 如图3-1所示为P＋R按键结构设计示意图，Key pad和Metal Dome之间的距离是一个很重要的参数，此间隙过大会是按键松，既“晃”，过紧会 影响手感甚至无功能。另一个重要的参数是按键到胶壳边的间隙a，此间隙过大会影响外观，手感不好，太小会影响手感。其中尺寸a的范围由0.05—0.25mm,建议采用0.15—0.2mm 另外，Metal Dome与主板需要有定位孔进行定位，粘合前的防尘工作 非常重要，否则因主板上的细小灰尘而导致按键重按或者无功能。按键的定 位孔离按键的电镀部分的距离应大于2mm，否则做环境测试是易击穿。 3.3 硅胶按键是最先出现的按键类型，早期多用于直板机, 因其成本低，手感好，现阶段又有再次流行的趋势。按键设计时要注意按键与面壳按键孔的 配合间隙，一般来说，如果按键采用硅胶按键，则按键与面壳键孔的间隙为 0.2~0.3mm。如果按键采用悬臂梁，则要考虑预留按动时偏摆的间隙。如按 键表面需要处理则要考虑各种表面处理对间隙的影响。水镀（电镀）镀层厚 度一般为0.025mm，喷涂和真空镀一般为0.05mm。如果要考虑按键表面需 进行丝印等加工工艺时，按键表面圆弧不宜过大，弓形高度小于0.5mm。按键顶部周边需倒圆角，避免卡住按键。同样硅胶按键也需要与壳体有定位 的设计。如图3-3所示。 图3-3 硅胶按键结构设计示意图 3.4 PCIMD PC（IMD）按键为在PC/ABS注塑成型后再在上表面覆一层PC/PET薄 膜，属于IMD工艺，其表面非常耐磨，但因与DOME接触的点的硬度高故其手感不大好，不良率比较高。如下图所示，其中PET薄膜厚度可作薄至0.06MM。 图3-4 PC(IMD)按键结构示意图 3.5 Metal Dome 3.5.1 Metal dome的材料一般选用不锈钢，它具有良好的按键触感、轻薄的 按键的设计及制造工艺 结构、较小的触点电阻（<0.1Ω）、使用寿命长和价格低廉等优点。 3.5.2 Metal Dome 对Dome的脚迹处做圆边处理：在Dome与PCB板接触过程中，将脚迹接触摩擦减小到最小，延长了PCB和Dome的接触寿命。 在Dome的中心加凹点，有效排除了组装过程中由于尘埃妨碍电接触性 能的现象和有效接触面积增大，对组装过程的工艺精确性要求减低了。缺点 是中心的凹点在有效防止尘埃的同时存在接触中凹点会在电路板上刺出凹 点，但不会刺破电路板表面导电材料，不会影响电接触性能。 3.5.3 Metal Dome 表3-1 metal dome触点不同表面镀层性能对比 表面镀层 优 点 缺 点 导电电阻较小，导电性能价格较高，在空气中，表镀银处理 较好。 面容易氧化。 镀镍处理 比表面处理的成本低 无表面处理 价格低。 性能测试未通过。 3.5.4 Metal Dome 3.5.4.1 温度及湿度条件：温度：25??5?，湿度：60％?5％， 注意事项：测定前首先将metal dome放置在平整台面上反复按下10次左右，将metal dome的弹力消除后进行有关测定。 3.5.4.2 一次行程（stroke）：0.19?0.02mm，利用φ1.6mm的测量工具，在Dome的中央部位垂直加力，直到dome处于on状态。这时metal dome按下的距离。 1. 控制力（operation）：1. 作用力（CP）为210gf?15％（按一次dome时 所需要的最大作用力）；2. 恢复力（RL）：84gfmin（按下dome最底部 后，dome自动回弹力的最小值）；3. 反弹比（％）：50?10％，{作用力 （CP）－恢复力（RL）}/作用力(CP)×100%。根据制造厂商的不同，反 弹比多少有些细微的不同。 2. 作用力的大小：用φ1.6mm的测量工具，垂直方向加以2gf的荷重，并 持续5秒钟。这时metal dome应无损坏。（要求测试平台比较平整的条 件） 3.5.4.3 1. Switch的额定电压：DC12V 5mA（电阻）； 2. 触点电阻：0.1Ω以下，作用力：210gf?15％； 3. 回弹：按键速度1次/秒，10mS以下。 3.5.4.4 利用φ1.6mm的测量工具，垂直方向按50万次。测试结束后作用力变化应在25％以内，并且metal dome应无功能损坏。作用力：306gf，速度： 15～20次/分。 3.5.4.5 耐热性：在85??3?的温度条件下，放置240小时。取出后在常温下放置2小时。这时应满足上述机械特性和电器特性。 耐湿性：在40??3?的温度条件和90％~95％相对湿度条件下放置240小时。取出后在常温下放置2小时。这时应满足上述机械特性和电器特 性。 耐寒性：在-30??3?的温度条件下放置240小时。取出后在常温下放置2小时。这时应满足上述机械特性和电器特性。 3.5.4.6 -20?+70?（与PCB粘贴后进行测试） 3.5.4.7 -30?+85?（与PCB粘贴后进行测试） 3.6 手机按键的种类很多，价格相差也甚远，设计时应根据手机的特点，价 格定位来选择。 1. 高档机一般多选用如下方案： 1）.键体结构 P+TPU+R 其特点：薄，TPU+R厚度可做到0.2mm 尺寸，形状准确；既有弹性又不易变形。 2）.薄膜开关：选用有中心孔带自密封的金属DOME。 按键的设计及制造工艺 2. 中低档机选用方案如下： 1）.键体结构 P +R或全硅胶按键 其特点是结构简单，技术工艺成熟，价格低。 2）.薄膜开关：中间带有凸起点并有互排气槽的金属DOME。（光面金属DOME对灰尘污染过于敏感，易出现按键无功能的不良品，尽 量不采用）。 3. 结构要求按键必须很薄时 可选用PET—IMD按键，如K320；PET—IMD+R按键因PET（聚 酯）可制成更薄的膜片，如K100。 4. 键体与壳体水平方向的间隙： 1）数字键：从国内外各种机型来看，其间隙选择范围均较大。一般单 向间隙为0.05～0.25mm之间。如果壳体和按键的制造水平较高，壳体 模具较准确。需要表现一种精密感时，应选择较小的间隙。如若研发周 期短又要求低风险时，可选其偏大的间隙。建议数字键水平单向间隙值 为：0.15～0.2mm. 2）方向键： 薄形方向键(翻盖机用)的水平间隙可参照数字键数值。建议方向键水 平单向间隙值为：0.15～0.2mm. 厚键(用于直板机)在按动时摆动量大，必须经过计算后确定(计算方法见手册中有关计算公式)。 5. 按键与DOME垂直方向的间隙： 按键与DOME垂直方向间隙正确与否是按键质量的关键，应予以重 点控制。垂直间隙过小时，按键过于灵敏，手感不好，并且容易发生按 键连动现象；间隙过大会手感不好，有松动感觉，当按某一键时可看到 相临键也随之晃动，因此一般在垂直方向的触点与DOME之间应有较小的过盈。 建议 数字键垂直间隙为：-0.02～-0.05mm 方向键垂直间隙为：0～0.02mm 6. 触点的形状和尺寸 1）触点一般取圆盘状，直径为ф1.5～ф2mm,高度一般为0.20～ 0.50mm(高度小于0.2mm时手感不好，当触点附近有LED灯时，触 点高度应大于0.25mm) 建议圆盘状触点的尺寸为：ф1.8x0.3,硅胶硬度一般为：shore60～65. 2）方向键触点形状建议取ф1.8+SR4球面. 7. 尽量不采用硬质材料的触点直接接触DOME的方案(例如带触点的 PC键和带触点的ABS电镀键等)，这种按键在批量生产中不良率很 难降低。例如：CECT贴牌COOLPRD；K320；K6800等机，其按键 不良率均很高。 8. DOME：应选用不锈钢镀镍，并带有中心孔或中间有凸点的结构。 不宜选用镀银(电阻小但易氧化),无镀层(价格低但接触不可靠),光面 (易接触不良)的DOME。 9. 方向键可设计成带帽沿的结构以保证垂直方向限位。如键体的硅胶 较厚(大于0.4mm)也可以无帽沿,当有帽沿时 , 最好将帽沿改成45? 方向呈四个支点结构，这样会减少发生连动现象。 10. 方向键多数要电镀铬，电镀后常发生应力不均而变形。为减小变 形，键盘厚度应不小于1.0mm. 11. 硅胶与键盘的粘接面应制成粗刀痕表面。既加大粘接面又可容纳多 余胶液使厚度尺寸更为准确一致。 12. 关于金属DOME的F-S特性曲线，如下图所示。 大多厂家都会提供F-S曲 线。曲线与DOME的曲面 形状及金属箔厚度有关。选 用时主要注意以下3个数 据： a. F数值即作用力大小。手 机通常选用150～250gf.建 议取180～200 gf，这样的 作用力其软硬适中。 b. 动作点S1值,当S1较大时，方向键不易发生连动现象。 c. 反作用力RF值,表明回弹力大小。RF太小时手感不好。 实例：K269的金属DOME，其S1=0.1mm,方向键易连动。 实例：松下生产的DOME，其S1=0.12mm,方向键不易连动。