手机结构设计手册(内部资料).doc

第1章 绪论1
1.1　手机的分类1
１。２　手机的主要结构件名称２
1。3 手机结构件的几大种类2
1。4 手机零件命名规则2
1。5 手机结构设计流程8
第2章 手机壳体的设计和制造工艺9
2.1 前言9
2．２　手机常用材料9
2.2.１ PC(学名聚碳酸酯)9
2。2。2 ABS（丙烯腈－丁二烯-苯乙烯共聚物）10
2.2。3 PC+ABＳ（ＰC与ABS的合成材料）1０
2。2。4 选材要点10
２．3 手机壳体的涂装工艺11
2。3。1　涂料1１
2。３。2 喷涂方法１2
2。3。3 涂层厚度1２
2.3．４ 颜色及光亮度12
2.３.5　色板签样１2
2.3。6 耐磨及抗剥离检测１2
2．3.7 涂料生产厂家13
2。4 手机壳体的模具加工13
２.5 塑胶件加工要求13
2。5。1　尺寸,精度及表面粗糙度的要求13
2。5。2　脱模斜度的要求１４
2．5．3　壁厚的要求14
2。5。4 加强筋14
2。5.5 圆角15
2。6 手机３D设计15
２。６.１　手机3Ｄ建模思路1５
2。6。2 手机结构设计1６
第3章 按键的设计及制造工艺2３
３。1 前言23
3。2　Ｐ＋R按键设计与制造工艺２３
3。3 硅胶按键设计与制造工艺24
３．4　ＰC(IMＤ)按键设计与制造工艺2５
３.5 Metal Ｄoｍe的设计25
３．5.１ 概述２5
３.５。2　Metａl Dｏme的设计26
３。5.3　Ｍeｔａl Dｏme触点不同表面镀层性能对比26
3。５。4 Mｅtaｌ　Dome技术特性２6
3.6 手机按键设计要点2７
第4章　标牌和镜片设计及其制造工艺30
４。1 前言30
4。2　金属标牌设计与制造工艺3０
４。2。1　电铸Ni标牌制造工艺30
4。2。2 铝合金标牌制造工艺３2
4。3 塑料标牌及镜片设计与制造工艺３3
4.3。1 IMＤ工艺33
4。3。2 IＭL工艺35
4。3。3 ＩMD与IML工艺特点比较36
4。3.4 注塑镜片工艺36
4．3．５ IMD、IＭＬ、注塑工艺之比较３9
4。4 平板镜片设计与制造工艺39
4.4。1 视窗玻璃镜片3９
4.4。2 塑料板材镜片39
4。5　镀膜工艺介绍4０
4。5．１ 真空镀４0
4。5.2 电镀俗称水镀４１
4。５。3 喷镀４1
第5章 金属部件设计及制造工艺４２
5。１ 前言42
5。2　镁合金成型工艺4２
5。2.１　镁合金压铸工艺42
5.3　金属屏蔽盖设计与制造工艺4３
5。3。１　屏蔽盖材料43
5.３。2 设计要求43
5。４ 弹片设计要点44
５。4。１ 冷轧碳素钢弹片44
5．4。2　不锈钢弹片44
5。4。3　磷青铜弹片44
5。４。4　铍青铜弹片44
5。5 螺钉、螺母及弹簧设计要点45
5.5.1 螺钉45
5.5.２ 热压螺母４５
5。５。3 弹簧46
第6章 手机结构设计相关测试标准48
6。１　环境条件试验方法48
6。1.1　低温试验48
６．１.2 高温试验48
6。１.3　潮热试验49
６.１。4 温度冲击试验49
6.1。5　振动试验49
6。１.６　跌落试验5０
6。1。7 盐雾试验50
6.２ 涂层耐磨和抗剥离检测5１
6．2．1　耐磨检测51
6.2。2 涂层附着力检测-—抗剥离检测52
6。2。3 设计和检测注意事项５2
6。３ 拟订的Ｊ耐磨检测方案52
６。3。１　涂层耐磨检测(第一方案）５2
6.3。2 涂层耐磨检测（第二方案）５３
6。3。3　涂层附着力检测５3
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- III -
第1章 绪论
1.1 手机的分类
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
1.2 手机的主要结构件名称
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 手机结构件的几大种类
根据手机结构件的功用和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 手机零件命名规则
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镜片
ＬCD_Ｌenｓ
2
面壳装饰板
Froｎt_Casｅ_Ｃos
３
听筒装饰物
Ｒｅceivｅr_Cos
4
听筒装饰物双面胶
Dｏｕｂle-Ｔａpe_for＿Receivｅr_Ｃos
5
耳机皮塞
Eaｒphone_Ｃap
6
侧按键
Sidｅ_Key
7
LED灯镜
LＥD_Leｎs
8
听筒防尘垫
Rｅceiveｒ_Mask
９
听筒
Recｅiver
10
LＣD衬垫
ＬCD_Ｃushioｎ
１1
ＬCD屏蔽盖
LCD＿Ｓhiｅlｄｉｎg
12
LCD模块
ＬCＤ_Ｍoduｌe
１3
扬声器衬垫
Speaｋｅr_Cｕshｉon
14
扬声器
Ｓpｅakｅr
１5
天线衬垫
Anｔenna_Cｕshｉoｎ
16
扬声器防尘垫
Ｓｐｅａkｅr_Mａsk
17
内置天线
Internal＿Antｅnｎa
１８
本体下壳
Ｒear_Ｃase
1９
射频皮塞
Rf＿Cap
2０
电池卡扣弹簧
Spring＿for_Bａtｔerｙ＿Bucｋｌe
２1
电池卡扣
Battery_Bｕｃｋle
22
电池
Battery
23
螺钉
Scｒew
２４
键盘拱形薄膜
Metａl_Domｅ
2５
主PCＢ组件
Maｉn_PＣB_Assy
26
麦克风衬垫
Mｉc_Cushｉon
２7
麦克风
Microphoｎe
2８
按键
Ｋeｙpaｄ
２9
本体上壳
Fronｔ＿Casｅ
３0
按键装饰板
Ｋeypad_Cos
31
LCD镜片双面胶
Doubｌｅ—Taｐe＿ｆoｒ_ＬCD_Lｅns

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
标牌
Dｅc_Plate
2
标牌双面胶
Douｂle—Tape_ｆor_Ｄec－Ｐlａtｅ
3
翻盖顶盖
Fｌip＿Top
４
小ＬCＤ衬垫
Sｕb_LCＤ_Ｃusｈｉoｎ
5
热压螺母
Nut
6
遮光片

7
听筒衬垫
Ｒeceiver＿Ｃushioｎ
8
LCＤ模块组件
LＣD＿Modｕle_Ａssy
9
ＬＣD衬垫
LCD＿Cushｉｏn
10
听筒双面胶
Ｄouｂle-Tａpｅ_fｏr＿Recｅiveｒ
１1
翻盖底盖
Flｉp＿Botｔｏｍ
12
听筒装饰片双面胶
Douｂle—Ｔapｅ_ｆor＿Receiｖer＿Coｓ
1３
听筒装饰物
Reｃeiveｒ_Cos
14
翻盖底盖上封盖双面胶
Double－Tape_Sｃrew_Cap_for_Flip_Bｏｔtｏm
15
翻盖底盖上封盖
Scrｅw_Cap＿for_Flip＿Ｂｏttｏm
16
LCD镜片双面胶
Double-Taｐe_fｏｒ＿LCD_Lenｓ
17
LCD镜片
ＬCD_Lens
1８
翻盖底盖下封盖
Ｓcrｅw_Cover＿fｏr_Flip_Bottom
19
翻盖底盖下封盖双面胶
Dｏublｅ-Tape_Screｗ_Cover_for_Flip_Bottom
20
铰链
Hingｅ
21
磁钢双面胶
Aｌnico_Ｔape
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
摄像头上衬垫
Camera_Ｔop＿Cｕsｈion
29
翻盖顶盖双面胶

３0
摄像头镜片
Ｃameｒa_Ｌeｎs
3１
本体上壳
Bａsｅ ＿Tｏｐ
３2
麦克风垫片
Miｃ_Cusｈioｎ
３３
按键
Keypad
34
主PCＢ板组件
Main_PCB_Assy
35
侧按键1（音量键）
Side＿Ｋｅy1
3６
侧按键2（拍照键)
Sidｅ_Key2
37
麦克风防尘垫
Ｍic_Maｓk
3８
本体下壳
Bａse_Botｔoｍ
39
电池卡扣弹簧
Sprｉng_foｒ_Batｔery_Bｕckｌe
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
本体下壳皮塞
Ｓｃrｅw_Cap＿ｆｏr_Base＿Bottｏm
46
螺钉
Ｓcrew
47
天线
Antenｎａ
48
天线螺母
Anｔenna_Nut
4９
振子
Vibｒatｏr
50
扬声器防尘垫
Speakｅr＿Mask
51
扬声器
Sｐeaｋｅr
５２
右侧封盖
Hｉnｇe_Covｅr
５3
右侧封盖双面胶
Douｂle—Tape_ｆoｒ_Ｈｉnge_Ｃoｖer
54
金属转轴
Ｍeｔal＿Sｈaf
55
左侧封盖双面胶
Douｂle－Tape_for＿ Ｍｅtａl_Shａfｔ_Covｅr
５6
左侧封盖
Meｔal_Shaft_Covｅr

图1-8 K698爆炸图
1.5 手机结构设计流程

图1—9 手机结构设计流程图
第2章 手机壳体的设计和制造工艺
2.1 前言
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 手机常用材料
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(学名　聚碳酸酯）
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。
2.2.2 AＢS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）
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 PC＋ＡBＳ(ＰC与AＢS的合成材料）
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 选材要点
2.2.4.1 根据结构特点选材:
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 根据外观涂装色彩选材:
鲜艳,多色,对涂装要求严格时,应首选PＣ＋ABS.
2.2.4.3 翻盖机和在恶劣环境(如北方低温,有振动、冲击等)下使用的加固型手机,应选用PＣ
2.2.4.4 直板机选料：
PC和PC+ＡＢS均可使用时,应首选PＣ+ABS
2.2.4.5 选PＣ时,应选用高流动性的牌号,按顺序优选:
三星102３M,GE EXＬ1414、GE１４1R(241R）
2.2.4.6 选PＣ＋ＡBＳ时，应按顺序优选:GE Ｃ１１10HF、C1１1０、三星HI—1001BS、HＩ—1０01BＮ

表2—1 手机常用塑胶材料牌号及生产厂家
材料
GＥ公司
LG公司
三星公司（ＳAMＳUNG)
PＣ
多用于翻盖机和恶劣环境下使用的手机
141R(24１R）普通级，我公司Ｋ69８、K３20、Ｋ１00、K100ＩI手机均采用。
GＮ10０2Ｆ
PC—1023普通级
１4１R-１11，Ｋ68０0乳白色灯盖

ＳP１２１0R超高流动性，K１０0、K100II首选料。
EXＬ1414高流动性，GE公司推荐用于手机使用．
ＳＣ1004Ａ
PＣ—１023IＭ抗冲高流动性，Ｋ522采用
ＥXD121WH5Ａ0７2A，K１０0ＩI乳白色灯盖。
LUPOYGＰ1000

PC＋ABS
多用于直板机及对涂料色彩要求严格的手机
C111０高流动性，TCL采用。
CN50０１ＲFＨ
HI—1０01ＢS高流动性
C111０ＨF高流动性,ＴCL采用。

C1200HF耐高温,K６９9、K８18采用．
C1０00HＦ高流动性，K６800采用

HI—1001BN抗冲击
AＢS
多用于装饰件
EＰBM(电镀级）

MＰ—0160
HI1001BＧ电镀级
2.3 手机壳体的涂装工艺
2.3.1 涂料
2.3.1.1 底漆和面漆　　
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 喷涂方法
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 涂层厚度
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 颜色及光亮度
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 色板签样
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 耐磨及抗剥离检测
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 涂料生产厂家
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 手机壳体的模具加工

2.5 塑胶件加工要求
2.5.1 尺寸，精度及表面粗糙度的要求
2.5.1.1 尺寸、精度要求
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ｍm、被包容尺寸mｍ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.
2.5.1.2 表面粗糙度要求
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 脱模斜度的要求
　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 壁厚的要求
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
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 圆角
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 手机3D设计
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 手机3D建模思路
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 手机结构设计
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声腔结构设计
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与壳体的配合要求
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：

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 摄像头固定的要求
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 螺丝柱的设计
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 电池/电池卡扣的设计
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/止口
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。

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(软板）
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的定位要求：
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 其它的一些设计要求
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

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
第3章 按键的设计及制造工艺
3.1 前言
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 Ｐ＋R按键设计与制造工艺
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

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 硅胶按键设计与制造工艺
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 PC(IMD）按键设计与制造工艺
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的设计
3.5.1 概述
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的设计
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触点不同表面镀层性能对比
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
镀银处理
导电电阻较小,导电性能较好。
价格较高,在空气中,表面容易氧化.
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技术特性
3.5.4.1 测定条件
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 机械特性测定
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 电器特性
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 寿命测试
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 环境测试
耐热性:在