当前的材料和工艺在手机设计中的应用分析模板.doc

目前材料和工艺在手机设计中应用分析

作者：北京理工大学设计艺术
起源：
公布时间：-07-29

目前材料和工艺在手机设计中应用分析

北京理工大学设计艺术学院   麦燕来

目前材料和工艺在手机设计中应用分析（一）

  目前手机样式是不停推新出新。尤其是中国手机市场——花样繁多。万变不离其中，不管你花样再多，也要靠材料来承载，由加工工艺来实现。本人对目前多个材料类型和加工工艺在手机中应用做了整理并会陆续发表出来，供大家参考。也请大家指导补充。
1，        钛金属材料
代表：ｎｏｋｉａ８９１０，８９１０ｉ

材料性能：钛及其合金含有重量轻、强度大、耐热性强、耐腐蚀等很多优良特征，被誉为“未来金属”，是含有发展前途新型结构材料。钛及其合金不仅在航空、宇宙航行工业中有着十分关键应用，而且已经开始在化工、石油、轻工、冶金、发电等很多任务业部门中广泛应用。手机设计中则应用其耐磨，耐腐蚀，光泽度好，质量轻特点。
钛金属外壳是Nokia 8910最显着特色之一。钛金属一向以重量轻、质感佳着称，常使用于高级手表和高尔夫球杆上，而Nokia 8910是最早采取钛金属外壳手机之一。Nokia 8910流畅设计同时也反应在其创新握钮（grip），只要轻轻一按便可使外壳高雅地自动滑开，展现光亮镀铬按键。高分辨率灰阶屏幕在精巧白色背光灯衬托下也更为清楚。
　 诺基亚首席设计师Eero Miettinen表示：“Nokia 8910将精巧和品味设计带入了新巅峰。其独特设计概念、流畅表面处理、和丰富功效更增添其雅致质感。我们相信，Nokia 8910优越设计、简练线条、和高级表面处理将成为品味人士心目中最理想手机。”

[ 本帖最终由 maiyanlmyl 于 -7-22 02:23 编辑 ]

图片附件: ｎｏｋｉａ８９１０，８９１０ｉ.jpg (-7-22 10:20, 19.99 K)

图片附件: ｎｏｋｉａ８９１０，８９１０ｉ.2.jpg (-7-22 10:21, 19.27 K)

目前材料和工艺在手机设计中应用分析(2)

２，不锈钢材料

代表：诺基亚N91

材料性能：不锈钢通常是不锈钢和耐酸钢总称。不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀钢，而耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀钢。不锈钢自本世纪初问世，到现在已经有90多年历史。不锈钢发明是世界冶金史上重大成就，不锈钢发展为现代工业发展和科技进步奠定了关键物质技术基础。手机设计中应用其高强度，耐腐蚀，高贵特征 。不过它质量重。
N91 164g体重相对一般手机而言确实重了不少，而当滑盖键盘部分完全伸展以后，N91长度达成了138mm，或许会令手掌偏小好友把持带来些许困难。诚然，N91113.1×55.2×22mm/164g身材确实比较魁梧，但外壳大部分区域全部以不锈钢材料打造，质感相当优异。出色做工令N91拥有舒适而稳重手感，大气造型彰显操做者不凡气质。另外，大家可不要忘记她可是内置了4GB微硬盘。

图片附件: 诺基亚N91.jpg (-7-22 10:25, 4.02 K)

图片附件: 诺基亚N91.2.jpg (-7-22 10:25, 24.79 K)

目前材料和工艺在手机设计中应用分析(3)

３，烤瓷工艺
代表：明基音乐手机S700

材料性能：“烤瓷”是经过一个单体和低聚物混合物快速聚合而取得一层坚韧耐磨保护膜新型手机涂装技术。投资少，视觉效果好，磨损低，外光滑而又整齐。缺点是强度低。
首先这款手机给我们第一印象就是狂野，因为它银、黑色条纹让我们不自觉就联想到驰骋在宽广非洲大地上斑马，而且在机身外壳该机采取了高光烤瓷工艺进行处理，所以整个机身给人感觉很光鲜。其次，它除了靓丽机身以外，这款型号为S700翻盖手机最大卖点就是其采取了130万像素摄像头，这在现在市场上绝对是高端手机代名词。

图片附件: 明基音乐手机S700.jpg (-7-22 10:27, 14.89 K)

目前材料和工艺在手机设计中应用分析(4)

４，工程塑料
代表：NEC N6201
材料特点：塑料根据其应用分为通用塑料和工程塑料。工程塑料指是含有一些金属性能，能承受一定外力作用，含有较高机械强度，适适用于工程上结构材料塑料。 在手机应用关键是因为工程塑料强度、韧性、耐磨性、抗化学性、成型性好。它缺点是不耐磨轻易留下滑痕。
这款手机采取工程塑料外壳，选择黑色和银色为主色调，按键和听筒则采取了银色仿金属零件装饰，显得十分大方。屏幕很大，几乎占去了手机正面70%空间，手机后面比较洁净，只有摄像头和补光灯。远远望去黑色机身显得十分素雅，适合时尚MM使用。NEC N6201主屏幕采取2.2英寸TFT液晶屏，26万色176×220像素分辨率。N6021采取了130万像素COMS摄像头，支持功效强大拍照软件和补光灯，能够在多种光线环境下进行拍摄，并可加入多种图像效果和相框。

图片附件: NEC N6201.jpg (-7-22 10:28, 69.59 K)

目前材料和工艺在手机设计中应用分析(5)

５，橡胶漆材料
代表：黑衣人--联想G007手机

材料特点：橡胶漆是以天然橡胶衍生物或合成橡胶为关键成膜物质制造而成。橡胶漆特点是涂层密实度，抗渗性好，有较高物理机械强度。涂层耐腐蚀性，耐水，耐油性强。关键用在防腐方面。
联想最新推出这款G007手机最大特点就是它特殊外壳材质。它一改大多数手机光滑外壳，而采取了高科技橡胶漆作为外壳材料。因为这种橡胶漆特殊分子结构，在给予了产品独特磨砂般柔和舒适手感同时，更使产品耐磨、耐划性得到了大大增强。另外亮银色镀铬天线装饰帽、高亮抛光侧向金属小键、独特竖排设计长方形镜面式外显、幽蓝四向键背景灯打破了全黑色沉闷，为整机增添了额外光彩和活力。

图片附件: 黑衣人--联想G007手机.jpg (-7-22 10:30, 12.25 K)

目前材料和工艺在手机设计中应用分析
目前手机样式是不停推新出新。尤其是中国手机市场——花样繁多。万变不离其中，不管你花样再多，也要靠材料来承载，由加工工艺来实现。本人对目前多个材料类型和加工工艺在手机中应用做了整理并会陆续发表出来，供大家参考。也请大家指导补充。
1， 钛金属材料
代表：ｎｏｋｉａ８９１０，８９１０ｉ
材料性能：钛及其合金含有重量轻、强度大、耐热性强、耐腐蚀等很多优良特征，被誉为“未来金属”，是含有发展前途新型结构材料。钛及其合金不仅在航空、宇宙航行工业中有着十分关键应用，而且已经开始在化工、石油、轻工、冶金、发电等很多任务业部门中广泛应用。手机设计中则应用其耐磨，耐腐蚀，光泽度好，质量轻特点。
钛金属外壳是Nokia 8910最显着特色之一。钛金属一向以重量轻、质感佳着称，常使用于高级手表和高尔夫球杆上，而Nokia 8910是最早采取钛金属外壳手机之一。Nokia 8910流畅设计同时也反应在其创新握钮（grip），只要轻轻一按便可使外壳高雅地自动滑开，展现光亮镀铬按键。高分辨率灰阶屏幕在精巧白色背光灯衬托下也更为清楚。
　 诺基亚首席设计师Eero Miettinen表示：“Nokia 8910将精巧和品味设计带入了新巅峰。其独特设计概念、流畅表面处理、和丰富功效更增添其雅致质感。我们相信，Nokia 8910优越设计、简练线条、和高级表面处理将成为品味人士心目中最理想手机。”
２，不锈钢材料
代表：诺基亚N91
材料性能：不锈钢通常是不锈钢和耐酸钢总称。不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀钢，而耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀钢。不锈钢自本世纪初问世，到现在已经有90多年历史。不锈钢发明是世界冶金史上重大成就，不锈钢发展为现代工业发展和科技进步奠定了关键物质技术基础。手机设计中应用其高强度，耐腐蚀，高贵特征 。不过它质量重。
N91 164g体重相对一般手机而言确实重了不少，而当滑盖键盘部分完全伸展以后，N91长度达成了138mm，或许会令手掌偏小好友把持带来些许困难。诚然，N91113.1×55.2×22mm/164g身材确实比较魁梧，但外壳大部分区域全部以不锈钢材料打造，质感相当优异。出色做工令N91拥有舒适而稳重手感，大气造型彰显操做者不凡气质。另外，大家可不要忘记她可是内置了4GB微硬盘。

３，烤瓷工艺
代表：明基音乐手机S700材料性能：“烤瓷”是经过一个单体和低聚物混合物快速聚合而取得一层坚韧耐磨保护膜新型手机涂装技术。投资少，视觉效果好，磨损低，外光滑而又整齐。缺点是强度低。
首先这款手机给我们第一印象就是狂野，因为它银、黑色条纹让我们不自觉就联想到驰骋在宽广非洲大地上斑马，而且在机身外壳该机采取了高光烤瓷工艺进行处理，所以整个机身给人感觉很光鲜。其次，它除了靓丽机身以外，这款型号为S700翻盖手机最大卖点就是其采取了130万像素摄像头，这在现在市场上绝对是高端手机代名词。

４，工程塑料
代表：NEC N6201材料特点：塑料根据其应用分为通用塑料和工程塑料。工程塑料指是含有一些金属性能，能承受一定外力作用，含有较高机械强度，适适用于工程上结构材料塑料。 在手机应用关键是因为工程塑料强度、韧性、耐磨性、抗化学性、成型性好。它缺点是不耐磨轻易留下滑痕。
这款手机采取工程塑料外壳，选择黑色和银色为主色调，按键和听筒则采取了银色仿金属零件装饰，显得十分大方。屏幕很大，几乎占去了手机正面70%空间，手机后面比较洁净，只有摄像头和补光灯。远远望去黑色机身显得十分素雅，适合时尚MM使用。NEC N6201主屏幕采取2.2英寸TFT液晶屏，26万色176×220像素分辨率。N6021采取了130万像素COMS摄像头，支持功效强大拍照软件和补光灯，能够在多种光线环境下进行拍摄，并可加入多种图像效果和相框。

５，橡胶漆材料
代表：黑衣人--联想G007手机料特点：橡胶漆是以天然橡胶衍生物或合成橡胶为关键成膜物质制造而成。橡胶漆特点是涂层密实度，抗渗性好，有较高物理机械强度。涂层耐腐蚀性，耐水，耐油性强。关键用在防腐方面。
联想最新推出这款G007手机最大特点就是它特殊外壳材质。它一改大多数手机光滑外壳，而采取了高科技橡胶漆作为外壳材料。因为这种橡胶漆特殊分子结构，在给予了产品独特磨砂般柔和舒适手感同时，更使产品耐磨、耐划性得到了大大增强。另外亮银色镀铬天线装饰帽、高亮抛光侧向金属小键、独特竖排设计长方形镜面式外显、幽蓝四向键背景灯打破了全黑色沉闷，为整机增添了额外光彩和活力。

手机设计须知.
更多请关注"中国模具资料网"
手机产品结构设计是实现产品功效关键，这不仅需要和产品外观相协调，更要考虑后序生产装配、喷漆、喷绘、模具设计制造等各个方面。
手机产品形体结构设计牵扯知识范围十分广泛，关键有：
1.材料选择; 2.表面处理; 3.加工手段; 4.包装装潢;这些原因利用直接影响着手机产品生命和外观形象改变。能够说设计者水平高低决定了产品生命力和产品档次高低，高级次产品不一定是高造价， 利用低造价设计出高级次产品是设计者高水平高素质表现。
我关键想讲是前两项，后两项以后再说。
1.要评审造型设计是否合理可靠，包含制造方法，塑件出模方向、出模斜度、抽芯、结构强度，电路安装（和电子工程人员配合）等是否合理。
2.依据造型要求确定制造工艺是否能实现。包含模具制造、产品装配、外壳喷涂、丝印、材质选择、须采购零件供给等。
3.确定产品功效是否能实现，用户使用是否最好。
4.进行具体结构设计、确定每个零件制造工艺。要注意塑件结构强度、安装定位、紧固方法、产品变型、元器件安装定位、安规要求，确定最好装配路线。
5.结构设计要尽可能减小模具设计和制造难度，提升注塑生产效率，最小程度减低模具成本和生产成本。
6.确定整个产品生产工艺、检测手段，确保产品可靠性。
一、塑料选材路径
了解工程塑料性能
塑料在成型加工中有时表现得很奇特。对一个成型问题解答可能完全不一样于另一个成型问题。这可能是因为这些例子中包含到两种本质上互不相同塑料树脂。本文将对这些材料性质和多种不一样材料之间差异加以讨论，以促进对注塑过程中机理了解。
（1）结晶型聚合物特征
很多人熟悉物质是晶体如食用盐，糖，石英，矿物质和金属，当然还有冰。这些固态物质含有分子排布有序，致密堆积特征。其它表现为固态物质，并不形成有规则晶体排列方法。它们只是冷却成为无序或随机分子团，称为无定型聚合物。非晶体物质不是真正固体，最一般例子就是玻璃，它们只是过冷，极端粘稠液体。（一件玻璃若放置几十年，其底部会逐步变厚，这是因为很慢流动引发。）
塑料树脂可分为无定形或结晶形。因为很长聚合物链较大复杂，从而阻止了它们形成象石英那种固体所含有近乎完美结构和完整晶体排列次序。聚合物，比如高密度聚乙烯是有点结晶性，尼龙结晶性表现得更为强部分，而聚甲醛结晶性表现得就更强了。左图给出了部分常见晶体形塑料和无定形塑料。注意到很多工程塑料在结晶型栏里，如聚甲醛，尼龙和聚酯。这是因为结晶型结构树脂趋向于产生工程应用中所要求特征，比如：
抗化学物、油、汽油、油脂等。
机械强度和硬度。
在高温下,保持机械和化学性能不变。
耐疲惫性和反复冲击。
半透明性或不透明性。
聚合物金字塔。本图表示不一样树脂分类。
塔底是商品塑料所目标两种特征，塔顶处是高性能塑料，工程塑料处于中间位置。
PEI：聚醚亚胺 PEEK：聚醚酮 PES：聚苯醚 PPS：聚苯硫醚
PAR：聚芳酯 PSU：聚 LCP：液晶聚合物 HTN：高温尼龙
PI：聚 亚胺 PET：聚对苯二甲酸乙二酯 PBT：聚对苯二甲酸丁二酯
PC：聚碳酸酯 M-PPO：改性聚苯醚 Nylon：尼龙
ABS：丙烯睛丁二烯苯乙烯三元共聚物
POM：聚甲醛 TPE：热塑性聚酯弹性体 PS：聚苯乙烯 PP：聚丙烯
PVC：聚氯乙烯 HDPE：高密度聚乙烯 PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯（亚加力）
LDPE：低密度聚乙烯 SAN：苯乙烯一丙烯晴共聚物 SMA：苯乙烯马来酸酐

表一、杜邦结晶型工程塑料

化学名词 简称 杜邦注册商标 聚甲醛 POM Delrin?
聚 胺 Nylon Zytel? 聚对苯二甲酸乙二酯 PET Rynite?
聚对苯二甲酸丁二酯 PBT Crastin? 热塑性聚酯弹性体 TPE Hytrel?
高温尼龙 HTN ZytelHTN? 液晶聚合物 LCP Zenite?

（II）结晶型和无定型塑料区分
熔解／凝固
晶体本质也对成型过程产生影响，因为要破坏熔点时晶体排列次序需要额外热量，这热量叫做熔解热。晶体性塑料和无定型塑料熔解热对比图之所表示。无定型物质温度随看所加入热量而增加，而且越来越展现为液态。当温度上升至熔点以前，结晶型塑料物质能保持强度和硬度不变。熔解时额外所需热量熔解热破坏了晶体结构，同时温度保持不变，直到熔解结束。
伴随塑料在模具中冷却，释放出来熔解热必需由模具向外散掉。然而，伴随温度降低，成型稳定性和硬度快速地提升，工件能够相当快地从模具中脱出。所以，结晶性塑料较适合应用于短周期成型。
收缩
紧密结构意味着从熔体到固体结晶型塑料有一个较大体积改变。所以，结晶形塑料比无定型塑料有较高成型收缩率一通常前者大于百份之一，以后者大约有0．5％。结晶形塑料较高收缩率使得估算型腔尺寸复杂化，但这一优点也有利于工件脱模。部分经典成型收缩率比较列于表二。
表二、成型收缩率比较

结晶形塑料 收缩率
聚甲醛
尼龙66

聚丙烯
2.0
1.5

1.0-2.5

无定形塑料 收缩率
聚碳酸脂
聚苯乙烯
0.6-0.8
0.4

当结晶型塑料熔解时，它们往往变得高度液态化。尼龙树脂因其含有良好流动特征所以在细长和薄截面要求应用中着称。其次，大家也知道它们比很多粘度较高无定形树脂更轻易产生毛边。
水份敏感性
部分塑料是不受水份影响，尤其是那些烃类（除了碳和氢以外没有其它元素）塑料，如聚乙烯，聚丙烯和聚苯乙烯。其它塑料吸收不一样水份，甚至在室温下也吸收。成型工件在吸收水后会造成尺寸改变，从而水也可看作为增塑剂或韧化剂。
吸收水份可能在注塑过程中蒸发，造成水纹和气泡。有些树脂在熔解温度下可能会和水产生反应。这种反应叫做水解，它是降解一个形式。它使分子量降低，造成熔体粘度减小，冲击强度损失。
水解敏感性并不取决于塑料树脂吸水量多少。实际上，当尼龙树脂达成100％相对湿度饱和时，它们能吸收高达8％或更多水分。尼龙在熔解温度下水解比聚酯或聚碳酸酯较慢，而聚酯或聚碳酸酯吸收水比它少得多。常见塑料树脂依据它们对水份敏感性和是否需要干燥列于表三。
三、水对塑料加工过程影响 　
不要求干燥
通常要求干燥
只吸收水分有可能水解
聚甲醛(Delrin?
聚乙烯

聚丙烯

聚苯乙烯

聚氯乙烯
聚甲基丙烯酸树脂
ABS塑料
聚碳酸酯
丁酸纤维素

尼龙(Zytel?

聚对苯二甲酸乙二酯(Rynite?

聚对苯二甲酸丁二酯

聚氨酯

这些相关聚合物结构，结晶性和水分吸收背景资料将会帮助我们了解为何工程塑料注塑操作不一样于其它塑料，而且在一些意义上工程塑料内不一样种类亦互不相同。压克力（acrylic）即为PMMMA（polymethy-methacrylaye)树脂玻璃，是一个不定形热塑性塑料材料，有很好光学特征（可象玻璃一样透明，透明度可达成92％）PMMA硬度大，强度适中，很轻易划伤，划痕显著，但很轻易磨光，在室外，风华和阳光暴晒均不会发生光学和机械变性。工艺上采取 塑料模具制作－注塑－挤出－真空成型不过whkone,PMMA你可多了一个M了, 补充说明一下,PMMA实际上耐室外曝晒性能不比PC好, 而且关键缺点是耐温低,可使用上下温差较小, 透明度可达92%是在理论情况下, 实际情况会受制造工艺限制. 实际上大家全部遗漏了一点, 塑料是能够改性, 就是针对应用场所加以调整,利用其基础性能中有利一面, 经过多种添加剂来改善不良一面.GE和BAYERPC有耐230度以上,而杜邦尼龙有耐250度,耐久还强过PBT.
2.表面处理：
早期手机外壳关键用金属框，如爱立信早期产品３８８，不仅耐摔，抗震性也大为增加，而且使用户至今思念那种厚重沉甸甸感觉。伴随手机发展，轻巧成为大家挚爱，不过，金属框“质量”制约了手机发展，于是新外壳材料应运而生，ＡＢＳ合成塑料以其很好韧性（抗震性）、密封性，很高机械强度，耐化学腐蚀，拿在手上很有质感特点受到大家青睐。以ＡＢＳ合成塑料作外壳手机得以一时风靡，在年轻一族装点手机炫耀个性时成为了首选，她们钟爱塑料外壳透视感，溺爱塑料无限色彩变幻，因为这代表着她们多彩且无拘束生活，也是她们能成为城市人流中闪烁亮点关键标志。
　　以后，诺基亚将金属漆应用在８８１０上，采取银色镀铬外壳，在市场上又掀起了金属流行色热潮，以后新材料应用似乎停顿了一段时间。不过伴随ＳＯＮＹ将ＵＶ涂层漆用在手机外壳上，使用户在使用手机时候感受到不留指纹，光亮如新美好感觉。
　　以后西门子６６８８也披上了“银装”。阿尔卡特ｏｔ５１１采取亮眼铝金属为外壳，更成为众手机商为金属质感趋之若鹜楷模。摩托罗拉Ｖ６０也大胆采取镀铝全金属质感外壳设计，表现出作为高级手机所拥有庄重典雅。随之而来钛金属、镁金属等材料让手机变得越来越“酷”。
　　在手机外观材料上，中国也作出了自己贡献，在世界上率先研制出在手机上使用纳米级“电磁屏蔽材料”。ＴＣＬ率先将高科技材料纳米材料应用在手机显示器保护透明盖上面，为那些因为手机透明盖磨损而痛心用户看到了问题处理方向。据ＴＣＬ称，手机显示器成功利用目前最优异纳米材料技术，显示器表面达成极佳硬度，耐磨抗裂，即使用刀子在屏幕上任意割划，也不会留下痕迹，更不用说通常一般磨损了。出于对环境保护世界大时尚要求考虑，绿色材料应用将成为未来手机材料主流。现在，在英国伦敦布鲁尼尔大学科学家们已经研制出一款能够在废弃不用以后自动分解绿色手机。能够预见，在手机未来发展之路上，新材料应用将是一把利刃，谁掌握了新材料，谁就将引领手机时尚。
　　在未来手机市场竞争中，外观设计竞争将占相当大份额，能否贴近生活，能否把握时尚是手机设计者根本设计标准，突出设计能够成为逆转市场关键原因我们企业外形设计部在法国，给我感觉是她们美术功底很强，设计东西很有美感。我们这里外形有改一个0。3圆角全部要让她们同意，靠对于产品结构设计中散热和电磁干扰问题有很多不一样针对方法来处理。
元器件散热要充足利用空气对流作用。
1.首先分析产品发烧源。
2.对手机之类小液晶产品通常全部不会开设散热孔。
3.对带有外接电源设备就一定要开设散热孔了，如显示器、打印机等，对部分需要降压产品有可能要加装风扇（当然产品要有足够空间）。
4.散热孔设计要小，试验指不能经过，最好不要直接看到线路板。
相关电磁干扰，最有效方法就是加装金属屏蔽罩了。
1.对手机这类产品，因体积小，其屏蔽罩全部是直接焊在线路板上，这会增加线路板制造难度和成本，备损也大。
2.线路板设计、元气件选择也是相当关键，有家电产品也靠试验方法来经过认证。
一点见解：
1.塑件设计时尽可能壁厚均匀, 壁厚和产品尺寸之比约为1：100，再跟踪依据结构性能需要加大或减小部分壁和壁连接处薄厚不应该相差太大，而且应尽可能用圆弧连接，不然轻易开列。
2.加强筋高度通常塑件为壁厚3倍左右，并有2~5度脱模斜度，和塑件壁连接出及端部，应用圆弧连接。