产品结构设计手机详细结构流程与工艺说明课件.ppt

页码 1 73 产品结构设计流程与工艺说明 产品 一组将输入转化为输出过程的结果 设计是由产品造型设计 结构设计和模具设计共同组成 形成相连关系 相互影响 不可分割的整体 基本原则 设计的产品需要满足产品的功能 工业产品造型设计的主要特征 产品功能的实用性 产品功能的科学性和造型设计的艺术性 结构设计 介于产品造型设计和模具设计之间 主要满足产品造型基础上实现产品的结构设计 需达到方便生产和安全的要求 方便生产包括 注塑成型 喷油 丝印 镭雕和装配等 模具设计 主要是对产品设计进行模具设计 并向产品设计者提供改良的方案 一个合格的产品设计工程师 是要求知识面非常广泛 以下是一套手机产品设计的方法 希望在大家的工作中有一定的指导意义 概要 页码 2 73 手机产品结构设计流程 Stacking与ID是有关联性的 一个有经验的结构设计工程师要准确的理解一个Stacking的含义 拿到一个新的Stacking 必须了解Stacking设计结构时哪里固定主板 哪里设计卡扣 哪里设计螺丝柱 按键结构空间是否足够 ESD接地的防护等等 这些我们都要有一个清楚的轮廓和较深的理解 当然好的堆叠工程师也会考虑到整机的结构设计 结构工程师拿到一个新的ID图时 首先要分析各零件及分拆后的工艺可行性 或者用怎么样的工艺才能达到ID的效果 这就须同ID工程师沟通 有的我们可以做到ID效果 但要考虑结构和工艺风险性 所以不要一味的迁就ID 要知道一个产品的质量的好坏 最后追究的责任 结构工程师占比例较大 没人去说ID的不是 所以是结构决定ID 而不是ID来左右结构 当然做结构的尽量保持ID的创意 最后检查各零件及结构空间是否足够 Stacking 堆叠 与ID设计 页码 3 73 手机产品结构设计流程 以下为结构工程师对ID工程师建模时提出几个建议 1 ID工程师建模时首先把stacking与主文件以缺省方式组装到总装图中 2 ID工程师要作骨架图档 即我通常说的主文件 骨架图档不管是曲面或实体 我建议首先要以线来控制外形和各个零件的位置 这样后期有修改只需调整主文件中相应的线既可 3 ID工程师必须把此产品所有的零件各壳体的分模线位置在图中画出 4 所有的零件图档必须第一个特征是外部复制骨架图档过来的 然后进行下一步 坚决反对在总装图中直接参考一个零件生成另一个零件 5 ID建模时的图档禁止参考Stacking中的任何零件 防止stacking更改后ID图档再生失败 6 主文件设计要简单化 易修改 相应零件尺寸设计要有关连性 壳体的零件要能实现自身抽壳 这是我对ID工程师建模文件的几点要求 只要做到以上几点 后续的结构就可直接进行下去了 如ID须调整外形及位置也会比较容易 手机产品结构设计流程 页码 4 73 壳体的结构设计 1 手机产品常用材料的选择要了解手机产品常用材料的性能和特性 有利于我们在设计过程中合理的选用材料 达到产品的功能与外观要求 目前手机产品常用的材料有 PC ABS PC ABS POM PMMA TPU RUBBER PC 玻纤等等 选材的原则及三个步骤 1 根据应用的目的 2 根据部件的功能与外观要求 3 最后通过部件的性能要求与材料性能的比较来确定候选材料 手机产品结构设计流程 页码 5 73 1 高温下PC对微量水份即敏感 必须充分干燥原料 使含水量降低到0 02 以下 干燥条件 100 120 时间12小时以上 2 PC对温度很敏感 熔体粘度随温度升高而明显下降 料筒温度250 320 一般不超350 适当提高料筒温度对塑化有利 模具温度控制85 120 模温宜高以减少模温及料温的差异 从而降低胶件的内应力 模温高虽然降低了内应力 但过高会易粘模 且使成型周期长 流动性差 需用高压注射 但需顾及胶件残留大的内应力 可能导致开裂 3 注射速度 壁厚取中速 壁薄取快速 必要时内应力退火 烘炉温度125 135 时间2小时 自然冷却到常温 4 模具方面要求较高 设计尽可能粗而短弯曲位少的流道 用圆形截面分流道及流道研磨抛光等可降低熔料的阻力 注射浇口可采用任何形式的浇口 但入水位直径不小于1 5mm 5 材料硬 易损伤模具 型腔 型芯经淬火处理或镀硬 PC 聚碳酸脂化学和物理特性 PC是高透明度 接近PMMA 非结晶体 耐热性优异 成型收缩率小 0 5 0 7 高度的尺寸稳定性 胶件精度高 冲击强度高居热塑料之冠 蠕变小 刚硬而有韧性 耐疲劳强度差 耐磨性不好 对缺口敏感 而应力开裂性差 注塑工艺要点 手机产品结构设计流程 页码 6 73 下面列举了常用材料的特性 以下是ABS材料的三种化学单体的组成比例及性能 A 丙烯腈 占20 30 使胶件表面有较高硬度 提高耐磨性 耐热性 ABS 丙烯睛 丁二烯 苯乙烯共聚物化学和物理特性 ABS是由丙烯腈 丁二烯 苯乙烯三种化学单体合成 每种单体都具有不同特性 丙烯腈有高强度 热稳定性及化学稳定性 丁二烯具有坚韧性 抗冲击特性 苯乙烯具有易加工 高光洁度及高强度 ABS收缩率较小 0 4 0 7 尺寸稳定 并且具有良好的电镀性能 也是所有塑性中电镀性能最好的 从形态上看 ABS是非结晶性材料 三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物 一个是苯乙烯 丙烯腈的连续相 另一个是聚丁二烯橡胶分散相 ABS的特性主要取决于三种单体的比率及二相中的分子结构 这就可以在产品设计上具有很大的灵活性 并且由此产生了市场上百种的不同品质的ABS材料 这些不同品质的材料提供了不同的特性 例如从中等到高等的抗冲击性 从低到高的光洁度和高温扭曲特性等 ABS材料具有超强的易加工性 外观特性 低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度 手机产品结构设计流程 页码 7 73 B 丁二烯 占25 30 加强柔顺性 保持材料弹性及耐冲击强度C 苯乙烯 占40 50 保持良好的成型性 流动性和着色性 及保持材料刚性注塑工艺要点 吸温性较大 必须干燥 干燥条件85 3Hrs以上 如要求胶件表面光泽 更需长时间干燥 温度参数 料温180 230 一般不宜超过250 因过高温度会引致橡胶成份分解 反至使流动性降低 模温40 80 正常 若要求外观光亮则模温取较高 注塑压力一般取70 100MPa 保压取第一压的30 60 注射速度取中 低速 模具入水采用细水口及热水口 一般设计细水口为0 8 1 2mmPC ABS化学和物理特性 综合了PC与ABS两者优点 改进了两者性能 含ABS及PC化学成分 具ABS好的流动性及成型加工性能 PC抗冲击及耐冷热循环变化 手机产品结构设计流程 页码 8 73 高结晶 乳白色料粒 很高刚性和硬度 耐磨性及自润滑性仅次于尼龙 价格比尼龙便宜 并且有较好韧性 温度湿度对其性能影响不大 耐反复冲击性好过PC及ABS 耐疲劳性是所有塑料中最好的 注塑工艺要点 结晶性塑料 原料一般不干燥或短时间干燥 100 1 2Hrs 流动性中等 注射速度宜用中 高速 温度控制 料湿170 220 注意料湿不可太高 240 以上会分解出甲醛单体 熔料颜色变暗 使胶件性能变差及腐蚀模腔模温 80 100 控制运热油 压力参数 注塑压力100Mpa 背压0 5Mpa 正常啤压采用较高的注射压力 因流体流动性对剪切速率敏感 不宜单靠提高料温来提高流动性 否则有害无益 赛钢收缩率很大 2 2 5 须尽量延长保压时间来改善缩水现象 模具方面 POM具高弹性材料 浅的侧凹可以强行出模 注射洁口宜采用大入水口流道整段大粗为佳 POM 聚甲醛化学和物理特性 手机产品结构设计流程 页码 9 73 注塑工艺要点 原料必须经过严格干燥 干燥条件 95 100 时间6Hrs以上 料干后应持续保温以防回潮 流动性稍差 宜高压成型 80 100MPa 宜适当增加注射时间及足够保压压力 注射压力的80 补缩 注塑速度不能太快以免气泡明显 但速度太慢会使熔合线变粗 料温 模温需取高 以提高流动性 减少内应力 改善透明性及机械强度 料温参数 200 230度 中215 235 后140 160 模温30 70 模具方面 入水口要采用大水口 够阔够大 模腔 流道表面应光滑 对料流阻力小 出模斜度应尽量大以便顺利出模 考虑排气 防止出现气泡 银纹 温度太高影响 熔接痕等 PMMA极易出现啤塑黑点 请从以下方面控制 保证原料洁净 定期清洗模具 机台清洁 PMMA 亚克力聚甲基丙烯酸甲脂化学和物理特性 具有最优秀的透明度及良好的导光性 在常湿下有较高的机械强度 但表面硬度较低 易擦花 故包装要求较高 表面做硬化处理则不易擦伤 手机产品结构设计流程 页码 10 73 TPU 聚甲醛TPU是热塑性弹性体 具有高张力 高拉力 强韧耐磨耐老化之特性 且耐低温性 耐候性 耐油 耐臭氧性能为强性纤树脂 主要特性 高耐磨性 硬度范围广 通过改变TPU各反应组分的配比 可以得到不同硬度的产品 而且随着硬度的增加 其产品仍保持良好的弹性 机械强度高 TPU制品的承载能力 抗冲击性及减震性能突出 耐寒性突出 TPU的玻璃态转变温度比较低 在零下35度仍保持良好的弹性 柔顺性和其他物理性能 加工性能好 TPU可采用常见的热塑性材料的加工方法进行加工 如注射 挤出 压延等 同时 TPU与某些高分子材料共同加工能够得到性能互补的聚合物合金 环保 可循环再造 可分解 再生利用性好 且防毒 防腐 防臭 符合国际环保要求 耐油 耐水 耐霉菌 手机产品结构设计流程 页码 11 73 RUBBER 硅胶硅胶的原料组成 硅胶原料成份包括硅胶 硅粉 架桥剂 色胶 其中硅胶比例占99 硅粉比例占0 5 架桥剂比例占 25 色胶比例占0 25 硅胶的成型条件 机台 150 200T上模温度 180度下模温度 150度压力 150kg cm排气 2次 手机产品结构设计流程 页码 12 73 2 结构设计的顺序 手机壳体部分结构设计是有顺序的 手机中分为 壳体 主按键 侧按键 塞子 镜片 装饰件及辅料等 如果随意先设计哪个零件都会导致后面的设计很碍手 设计一般步骤 第一是 抽壳 第二是 止口 第三是 BOSS 螺丝柱 第四是 卡扣 第五是 按键 塞子和装饰件的固定结构 第六是 主板的固定 最后是 辅料的设计 硬件的避让和所有零件的干涉检查 1 4 1 8mm 手机产品结构设计流程 页码 13 73 抽壳直板机 侧壁厚一般做到1 4 1 8mm 翻 滑盖机 A D壳壁厚一般做到1 3 1 6mm B C壳至少侧壁做到1 2 1 5mm 其它部件的厚度尽量做到0 8 1 2mm 转轴处的壁厚做到1 1 1 2mm 抽壳的原则壁厚要均匀 差别尽量控制在基本壁厚的三分之一以内 转角和侧壁过渡处一定要平缓顺滑 这样可以避免壳体后续的变形 缩水及其它外观缺陷问题 非外观面大面积的厚度不可小于0 5mm 抽壳后一定要做拔模分析 不许有倒扣现象 内侧拔模需大于1度以上 外观面拔模需大于2度以上 随手机的潮流超薄超小的趋势 抽壳的厚度不要设计太薄 还是结实点好 胶厚 1 00 1 30mm 若为直板机胶厚为1 6mm左右 若为翻盖机或滑盖机胶厚为1 4mm左右 手机产品结构设计流程 页码 14 73 止口止口设计的目的 不仅可增加结构的紧密性及壳体的限位 同时可方便通过ESD测试 止口的厚度至少需设计到0 5X0 5mm以上 请见附图 手机产品结构设计流程 页码 15 73 螺丝柱螺丝柱是固定整机最强的结构之一 所以要排布合理和均匀 螺丝柱多为热压铜螺母和自攻螺丝两种 螺丝柱的壁厚要做到0 7 0 8mm 热压铜螺母的柱子具体尺寸见附图 手机产品结构设计流程 页码 16 73 自攻螺丝的螺丝柱设计原则 手机产品结构设计流程 页码 17 73 BOSS外径 B是自攻螺钉外径 D的2 0 2 4倍 一般取2倍 BOSS内径 A等于自攻螺钉外径减去0 3 0 4MM 具体数据由材质不同而定 材质为ABS PC ABS A D 0 4MM 材质PC A D 0 3MM螺钉攻入BOSS深度以2 3MM最佳 遵循要点螺丝柱的结构设计请参照长扣的设计思路 宁可多一两个步骤也不要随便COPY曲面或在总装图中参考一个零件设计 复制曲面或曲线千万不要出现满天飞的COPY来COPY去的 请大家必须遵从以下几点 我相信不会出现整个设计中的COPY大乱 1 如果大件 A B C D壳 COPY时 不要相互COPY来COPY去 尽量只从一个零件到另一个 并且COPY的曲面或曲线是关键尺寸 其它无关的东东不要COPY 2 对要COPY为另一个零件的曲面 必须先复制出曲面 不要直接到另一个零件中去COPY实体面 以免后期此面被修改 重生会特征失败 3 四大件与其它小零件配合的地方 建议不要COPY小零件的曲面或曲线 只能是先设计好四大件后 在COPY相应配合的曲面或曲线给小零件作参考 4 当单个零件的P L面和外形有改动时要养成重生总组装图的习惯 只要大家遵从以上几点 COPY命令的使用 我相信对于你的设计会有很大的帮助 特征失败的机会会相当的少 即使有许多特征失败也容易恢复 COPY命令可以帮我在设计中省去很多时间 这也是PRO E软件在设计中的优点 手机产品结构设计流程 页码 18 73 卡扣卡扣的目的 方便壳体装配和保持壳体之间的间隙均匀 基本原则 卡扣的数量和位置 应从整机的部件结构考虑 排布的数量和位置均匀对称 两个BOSS柱之间最好有个长扣 两个长扣的中心距离或到螺丝的中心距建议在25mm以内 长扣尽量设计时靠近转角和侧按键处 确保此处间隙均匀 但是一定要考虑到拆机方便 手机产品结构设计流程 页码 19 73 卡扣设计技巧卡扣的设计在PRO E中是有点技巧性的 在这里我也顺便介绍一下 卡扣设计的步骤 运用此方法我觉得很得心应手 也易懂 下面的方法仅供大家参考 1 一般卡扣是成对的设计 首先要分析在哪个区域可以合理的布置卡扣后 开始设计母卡扣 有些人先设计公卡扣 这个依个人习惯 卡扣设计完成后 复制母卡扣的装配曲面一遍 再用出版几何把这个复制的曲面包含 或用局部组把这个曲面包含 把它起一个自己和别人都能看懂的名字 比如 TO B HOOK B壳卡扣用的 2 然后打开设计公扣的壳体 用外部复制几何把壳母卡扣的曲面复制过来 并命名一个自己和别人都能看懂的名字 比如 FROM A HOOK B壳卡扣用的 3 最后根据此复制的卡扣曲面 来设计公卡扣 或是母卡扣 手机产品结构设计流程 页码 20 73 壳体上卡扣形式一个壳体上究竟是长卡勾还是卡槽 并不是随意看设计者而定的 它还是有点讲究的 实际注塑出来的壳体再完美也会有点变形的 所以我们要根据壳体变形的趋势和壳体的空间搭配公母卡扣会很好的纠正其变形 如果某壳体向外张或此壳体外力推时 则此壳设计卡槽的好 因为卡槽受到外力会越拉越紧 故以前外置天线的手机 D壳头部两个卡扣往往是卡槽 就是防止消费者拿手机用拇指推压天线 而造成壳体张开 手机产品结构设计流程 页码 21 73 当上壳向外变形或受到内力 则卡槽会越拉越紧 当上壳向内变形或受到外力 则卡槽会与下壳分开 側下壳需设计反止口结构 卡扣与止口的关系卡扣的公母其实和止口的设计是有关系的 凸止口上长母扣 卡槽 拆机比较容易 图一 反之 凸止口上搭配公卡扣 卡勾 拆机比较困难 但装配后整体比较结实 图二 现在通常情况下还是选择第一种方式多点 只是需在壳体相应位置加反插骨 当采用第二种方式时 须注意使卡扣同侧边止口的距离大于5mm 手机产品结构设计流程 页码 22 73 图一 凸止口上长母扣 图二 凸止口上长公扣 主板固定主板的固定一般由BOSS固定住其X Y Z轴的方向 具体见下图 X Y方向固定 在整个主板上光是四 六个BOSS定位主板是不够的 必须同时两壳体上设计筋顶住主板才行 设计筋固定X Y方向 只需在壳体周边合理布置几个筋压住主板即可 如下图 注意 压住主板的筋注意要避开主板上的邮票孔 手机产品结构设计流程 页码 23 73 主板PCB 主板PCB 上 下壳体 Z方向固定 在Z方向固定主板是不能随意的 切忌在主板中间设计筋顶主板 只能设计筋顶住主板周边 且上下壳顶主板的筋一一对应 或成三角顶柱 即上壳某处长两个相距10 20mm的筋 下壳在此两个筋中间长一条筋既可 这样就不会因为跌落过程局部受力太大而产生对整机的破坏 一般成一一对应的方式是很少的 多数是成三角顶住主板 如下图 手机产品结构设计流程 页码 24 73 XY方向主板定位骨 螺丝柱偏心时 也可做小骨顶住PCB 此筋为固定顶住主板的筋 一般不要单独一根筋 要两个或三个为一组来固定主板的好 PCB主板在XY方向的固定 当然固定主板Z轴方向 也有好的是直接在一个壳体上长几个卡勾勾住主板 这样也利于组装 MIC的定位一般同主板在同一个组件 但要考虑拆卸的可行性 卡合量不宜大于0 5mm 一般先做0 3MM 同时也应该在适当的地方设计筋加强对主板的固定 手机产品结构设计流程 页码 25 73 上下壳长筋一一对应顶住主板的方式 上下壳长筋三角顶住主板的方式 主板 卡扣 扣合量0 3 0 5MM 加强筋加强筋的设计原则 加强筋的厚度与壳体壁厚 材质有如下关系 若为PC和PC ABS 加强筋厚度为壳体壁厚的50 60 若为ABS 加强筋厚度为壳体壁厚的40 60 但加强筋厚度不得超过壳体壁厚的75 如果壳体表面要求高光面 加强筋只能取偏小的值 取40 的壳体壁厚最佳 加强筋不要有尖角 因为尖角容易产生气泡 可以在尖角处倒个C角 在BOSS处 壳体拐角处最好可将加强筋连上壳体 有利于结构牢固 手机产品结构设计流程 页码 26 73 反插骨 如壳体钢料够强 两条筋之间连接一体 硬件避让我们在结构设计前期 硬件小的元器件往往是没有或不完整的 我们只是在堆叠图中的线条知道哪些表示是禁布区域和哪些给硬件区域 所以我们要等到硬件器件出来后 才能进行相应避让 避让硬件元器件 我建议在总装配图中对相应零件进行减胶 减胶不要参照硬件器件 或者你参照了作好2D区域就把参照关系删掉 因为硬件往往在我们设计过程中会更改位置的 手机产品结构设计流程 页码 27 73 电阻类的元器件XY方向一般避胶0 3MM以上 如果是SIM卡与T卡则要求至少0 5MM以上 电阻类的元器件z方向一般避胶0 3MM以上 并注意焊接区域的避让 手机按键设计1 概述本文件描述了在键盘KEYPAD的结构设计中需要大家遵守的规范 2 目的本文件为键盘KEYPAD设计提供相应的理论和实践依据 保证项目开发设计过程中数据的统一性 互换性 高效性 降低低级错误的重复发生概率 3 具体内容3 1KEYPAD的功能 手机按键是人与手机交互中最直接的操控装置 当手指按压键盘 把力传递到Dome上 通过Dome的弹性变形就会使得电路导通 松开手指时Dome弹起断开电路 键盘的功能是传递输入信息 并兼外观修饰的功能 3 2KEYPAD的类型 键盘按使用的材料和工艺可分为 纯rubber键盘塑胶 硅胶键盘 P R 金属 PC 片超薄键盘IMD键盘 3 3KEYPAD设计基本点 3 3 1纯rubber键盘纯rubber键盘由硅胶油压成型 然后再喷漆镭雕 该种键盘以模具价格低 模具周期短 7 10天 单件价格低的优势 目前在超低端手机上仍有大量使用 其设计要点如下图所示 手机产品结构设计流程 页码 28 73 1 外圆半径大于0 3mm2 外半圆孔最小半径取0 3mm3 最小内圆角半径为0 2mm4 定位孔至外边缘距离建议不小于0 60mm5 最小定位孔径为 1 0mm6 悬臂梁a大于0 8mm7 导电基直径b取 2 0至 2 5mm8 c尺寸的高度差一般取0 2mm9 悬臂梁壁厚e最小取0 2mm10 键面圆角半径不小于0 2511 键面顶边圆角半径不小于0 2mm12 按键与壳体的配合间隙设计0 25mm 因为rubber键一般较高 要注意拔模角度3度及壳体拔模分型线应在壳体厚度约1 3处两边拔模 以避免外观上键盘与壳体间隙过大 设计预留0 25mm的间隙也是为了防止键盘按下后回弹时卡键 3 3 2塑胶 硅胶键盘 P R 这种按键主要由注射成型的塑胶 plastic 和油压成型的rubber两部分通过胶水粘合组成 塑料材料多用透明PC ABS或PMMA PC和ABS表面硬度较低 通常只能达到500g1H 但是抗冲击性好 设计厚度可以最薄到0 70mm PMMA硬化好 但是抗冲击性差 设计厚度不能小于1mm PC需采取UV硬化 ABS常用于电镀 P R产品具有下列特点 手机产品结构设计流程 页码 29 73 和外壳的配合间隙较小 3 3 2 1普通的P R键盘这种P R键盘在键与键之间有壳体隔开 优点是壳体的强度比较好 键盘可以设计唇边防止键盘被拉出 详见3 10的按键粘结强度测试 缺点是占用的空间比较大 图一 设计基本要点 如图二示 Mateldome跟rubber导电柱间隙A 0 0 05mm 导电柱较长 rubber较软时可设计为0 导电柱较短时设计值0 05 图一 图二 塑料制品表面效果处理非常丰富 可以将键盘做薄 利于手机薄型化 产品手感 质感好 良好的耐环境测试 可以制造任意形状的键形 手机产品结构设计流程 页码 30 73 键帽与rubber之间的胶水厚度一般为0 05mm左右 keypadrubber或键帽跟Pcb上元器件要留0 6mm以上间隙 rubber空间不够时可以破孔 但要注意漏光问题 如果硅胶背面周边有支撑柱时 一般情况下其高度与导电柱平齐导航键裙边及中心键与导航键之间的唇边的设计关系见下图描述 此类键有时因为较厚 会出现硅胶与硬键套KEY的现象 其要求见下图描述 键帽裙边跟壳体间隙B 0 2 0 3mm 厚度方向跟壳体间隙H 0 05 0 10mm 普通键帽跟壳体周边拔模后最小间隙 建议做到0 15mm 已经考虑壳体喷漆厚度0 025mm 品质检验要求是单边间隙不大于0 20mm 导航键与壳体周边的间隙建议最小做到0 20mm导电基的高度最小E 0 25 常取值为0 3 不宜太高 如果太高 需做台阶 或做成大锥度的形状 键帽裙边F 0 3 0 4裙边宽度G 0 3 0 5 导电柱直径 跟所用metaldome直径D有关 D 4mm 1 7 2 0mm D 5mm 2 0 2 3mm 手机产品结构设计流程 页码 31 73 如下图 绿色为方向键 红色为中心键 蓝色为数字键 紫色为硅胶 黑色为面壳 相关的尺寸控制要求如下 A约为0 1 0 15mm B尺寸为0 0 05mm 此尺寸为点胶时胶水所预留的空间 要求A C高度差约为0 1mm C为0 15 0 20mm 数字键与硅胶的X Y方向的均匀定位是靠贴合治具定位的 此间隙过小 加之硅胶尺寸不稳定 反而影响装配 D为中心键与方向键的间隙 建议为0 15mm E为中心键裙边相对方向键的行程 设计为0 4mm左右F为方向键与面壳的相对行程 建议为0 4mm左右 注意 硅胶点胶贴合面应为平面 不能为弧面和斜面 手机产品结构设计流程 页码 32 73 3 3 2 2随着市场上手机的整体尺寸越来越小 给键盘的区域也越来越小 就出现了如下图所示的钢琴键 其优点是键与键之间没有壳体隔开 整个键盘区域可以比普通键盘小很多 市场上所见到的钢琴键也有几种形式 1 钢板钢琴键这种钢琴键为了保证整个键盘的平整度 以及防止在使用或跌落测试过程中键盘鼓出来 采用了在键帽与rubber之间加薄钢片的设计 钢片正面喷漆黑色 同时起到遮光片的作用 如果局部范围钢片无法达到遮光 则另加遮光片 键盘与壳体通过钢片上的定位孔定位 钢盘片可以在键帽与RUBBER之间活动 具体结构如下图所示 硅胶顶部和按键需有导向的C角0 25 手机产品结构设计流程 页码 33 73 键帽的厚度按照打键测试要求 PMMA最薄应设计为A 1 0mm PC最薄0 70mm 一般情况下 数字键应高出面壳0 5mm 方向键面应高出数字键0 2mm键帽底面到RUBBER大面的距离B 0 6 0 75mm 钢片的活动空间0 50 0 60mm 建议大于0 45mm 导电基的厚度C 0 25mm 常见为0 3mm 常取值为0 3 不宜太高 如果太高 需做台阶 或做成大锥度的形状 钢片的厚度D 0 15 0 2mm点胶的厚度E为0 05mm 键与键的间隙F拔模后一般为0 15mm 键与壳之间间隙一般为0 15mm 但方向键与其它键间或方向键与壳体间间隙建议为0 2mm左右 可做到0 25mm 粘胶面积G为键帽底面面积的50 80 最好为75 左右以便通过按键粘接强度的测试 钢片最窄地方的尺寸H可以做到0 8mm 但是钢片如果同时做为遮光片时 钢片与按键的重叠一般为0 5mm 但不能挡住字符的透光区域 如果小于0 3mm时 就难以起到遮光的作用 同时经了解 此钢片现一般为蚀刻加工 如需折弯 则后折弯 因此从钢片的加工工艺上讲对钢片的宽度要求并不是很高 弹性臂尺寸M要做到1 0mm以上钢片与RUBBER的间隙N保留0 2mm以上钢片下面Rubber的厚度为0 25 0 30mm如果硅胶背面周边有支撑柱时 一般情况下其高中与导电柱平齐 手机产品结构设计流程 页码 34 73 2 PC支架钢琴键 采用了在键帽与rubber之间加PC支架的设计 键盘与壳体通过PC支架上的定位孔定位 PC支架可以在键帽与RUBBER之间活动 支架一般注塑为黑色 同时起到遮光片的作用 如果局部范围支架无法达到遮光 则另加遮光片 具体结构如下图所示 如图 绿色为硬键帽 紫色为PC支架 蓝色为RUBBER硅胶 尺寸A为支架的宽度 建议在1mm以上 如果同时做为遮光片时 支架与按键的重叠一般为0 5mm 但不能挡住字符的透光区域 如果小于0 3mm时 就难以起到遮光的作用 B尺寸为支架的厚度 一般大于0 8mm 其厚度要求满足注塑成型的要求 同时要满足强度和刚性 不变形 手机产品结构设计流程 页码 35 73 C尺寸为支架的活动空间 要求为0 50 0 60mm 最小为0 45mm 其余尺寸可以参照钢板钢琴键的结构 用TPU胶片经印刷后 一般印刷所需的遮光区域 与硅胶热压贴合在一起 TPU片的厚度一般为0 1mm 与硅胶热压贴合的厚度为0 3mm 由于TPU有好的抗拉强度 因此此类按键在硅胶和硬键中间不需要钢片 或PC支架 整体按键相对来说可以做得比较薄 红色示意为TPU 硅胶 总厚0 3mm 直接与硬键粘贴 中间不需钢片支撑 周边有九个定位孔作支撑 3 TPU钢琴键 手机产品结构设计流程 页码 36 73 TPU 硅胶 总厚0 30mm 红色面为TPU热压之前印刷黑色 作为遮光作用 3 3 2 3其它相关设计 硅胶导电基偏位的设计 为保证手感 keypad导电柱中心设计时尽量在key的中心 但有时共用pcb板及ID造型原因 导电柱中心会偏心很多 这就会造成用户按该key中下部位时手感不良或无手感 同时外观上会容易歪斜 一般情况下 偏移硅胶正面台阶50 以内 否则可能会手感不良 以下几种改善方法供参考 手机产品结构设计流程 页码 37 73 改善措施2 将硅胶正面的凸台做小 正对导电基上方 但硅胶凸台太小 会造成key晃动 改善措施 机壳上限位 限制按键导电基偏位的另一侧 下到一定行程就不能下去了 手机产品结构设计流程 页码 38 73 2020 1 29 39 可编辑 改善措施4 是加一宽约0 6mm支撑rib 这样按压中下部时 整个key会同时动作而保证手感 设计支撑筋时 尽量设计在键帽的边缘部位 高度方向与硅胶导电低于0 1mm 否则会造成按不动现象 2 按键防晃动的设计此处所谓的晃动 即压位按键的一边时 另一边易翘起的现象 因此 有裙边的产品 不会存在此种现象 手机产品结构设计流程 页码 39 73 3 漏光的设计 1 如果硬键四周有裙边时 是不会出现漏光的 2 无裙边的产品需借助遮光片或钢处或支架或硅胶印刷来遮光 而且应保证在与硬键重叠0 5mm以上时才能起到遮光的作用3 在机壳设计时 由于镙丝柱的影响 按键裙边和遮光板被切除 容易出现漏光 需注意评审 4 钢片物触点设计 按键的使用时会产生静电 如果用钢片作为支架时 防止静电过大 按键可以通过钢片的触点 把静电导地 此处角度建议大于110度 此处为圆点接触 手机产品结构设计流程 页码 40 73 5 防呆设计按键有方向性 且尺寸大小不同 但凭肉眼无法判断时 必须制作防呆或方向性标志以辨别方向 中间四键尺寸相同 避免排错键 中间四键增加防呆 但凭肉眼无法判断时 必须制作防呆或方向性标志 下图是几种常见的防呆设计 防呆设计有三种情况 A 零件之间相互作结构进行防呆 B 其次考虑零件作结构与装配治具配合进行防呆 C 在零件上作方向标志 此标志可为模具直接作出 也可以是丝印上去 要求 优先考虑第一种防呆方式 并且需注意的是 标志只能指示零件的装配方向 不能对零件进行准确的定位 手机产品结构设计流程 页码 41 73 椭圆形 圆形 方形键等对于表面外形或丝印镭雕后有方向性 在开模前必需完全了角按键的表面工艺 时都需要考虑防呆的设计 避免键盘厂装配时出错或装配偏位 当然 很多键盘厂也采取了电脑扫描检查的办法 但这毕竟是检查而不是在设计上就遵循较少出错的机率的办法 3 3 2 4P R按键常见的表面工艺 1 双色注塑 水电镀 一般用于方向键和红绿电话键 方向键的箭头或装饰圈是透光 但其余部分是水镀面 亮面不透光 电话键的图案是透光红色或绿色 其余部分是水镀面 如右图 此零件外形上有美工线 同时镭雕后有方向性 必需要有装配管位 防止装反装偏 6 有些小装饰件前期需考虑冲模的设计 此产品在此两处进行搭底入水 但实际中 由于中间骨位的影响 无法进行冲模的设计 手机产品结构设计流程 页码 42 73 双色注塑设计要点 双色模内腔模字符笔画 0 3mm 箭头 字母等细处 R0 1mm 防止二次注塑时变形 透明部分设计先注塑2 电铸 电镀 一般常用于方向键 功能键和侧键 电铸模可以做出产品清晰的磨砂纹 CD纺 拉丝纹等 再通过水镀 可达到很强的装饰效果 3 蒸镀或普通水镀键 用蒸镀工艺使按键表面或底面变成亮面 可以镭雕各种透光箭头 图案或装饰圈 在水镀按键面上 可以镭雕各种透光箭头 图案或装饰圈 具有同双色电镀按键类似的美观效果 且具有模具成本低 图案可随意变动等优点 电铸CD纹与亮雾面后水镀 蒸镀后镭雕图案 水镀后镭雕图案 手机产品结构设计流程 页码 43 73 4 喷漆镭雕键 在按键表面喷涂各种颜色效果 亮雾度效果的油墨 然后镭雕出透光字体或图案 最后再喷上UV保护层 这是最普通的P R按键使用工艺 5 背面丝印按键 在透明的按键背面印刷上各种颜色效果的字体或图案 按键具有玻璃质感 且字体永不磨损 注意此类按键正面和反面都需UV 正面UV为喷涂工艺 反面UV为丝印工艺 模具不能使用搭底入水 只能侧入水 且背面一定为平面 6 水晶按键 在注塑时添加特殊色母 用印刷镜面油墨或蒸镀做背景 可以做出有水晶效果的按键 注意此类按键正面和反面都需UV 正面UV为喷涂工艺 反面UV为丝印工艺 模具不能使用搭底入水 只能侧入水 且背面一定为平面 7 点漆 在电镀键的下凹图案内点漆 使金属质感的按键上的符号有各种颜色 更增加按键图案的醒目感 手机产品结构设计流程 页码 44 73 3 3 3金属 PC片 超薄键盘金属超薄键盘 近年出现的金属超薄键盘由0 15到0 2mm厚的金属薄片加RUBBER组成 这种键盘的总体厚度最薄可以做到0 75mm 并且有很漂亮的外观效果 金属薄片通常选择不锈钢或者铍铜通过蚀刻方式镂空出断开及字体 前者价格低但是通过盐雾测试困难 后者耐腐蚀性好但价格高 金属薄片与rubber通过粘接方式连接 具体结构如下图所示 按压区三边断开形成弹性臂结构 金属片的厚度A 0 15 0 2mmrubber的厚度B 0 25mm导电基的高度C 0 25 0 3mm在按键花纹设计时应该保证每一个按压区域都是三边断开 只有一边与其它键相连 否则形成不了弹性臂 变形困难 导致手感变差 为保证按压手感 每个按压区域建议都做到 6 0以上金属键盘要保证良好的接地 否则静电问题很难解决现在也有用0 25mm厚的PC片代替钢片的做法 价格低 不需要折弯模具 但是打键15万次测试通不过 但抗化学性好 手机产品结构设计流程 页码 45 73 3 3 4常用IMD按键IMD按键属于模内装饰的一种应用 可以制作超薄的按键 同时可以通过印刷达到各种不同的效果 电镀的效果亦可以通过特殊的FILM和油墨实现 同时因为印刷层在FILM的内表面 IMD按键具有良好的耐磨性 工艺流程较P R简单 一般的工艺流程如下 冲FILM 预缩 干燥 清洁 印刷 烘干 成型 注塑 冲型 检查 QA 品保 出货 1 下左图为Film Plastic工艺 是IMD中最常用的一种形式 先对FILM印刷后进行冲型 然后置入塑料模具 注射进塑料 这种类型的按键工艺简单 模具结构简单 但是因为与DOME接触点为硬的塑料 导致按键按动的时候手感较硬 图三 下图为PC片粘贴硅胶的超薄键盘示意图 用PC片代替钢片时 先PC片与硅胶贴合为一整体 然后PC片周边与面壳用背胶粘贴 需注意背胶的范围与粘贴的强度 防止粘贴不牢而脱离 手机产品结构设计流程 页码 46 73 2 上右图为Film Rubber TPU等软质材料IMD工艺 这类按键整体感觉柔软 比纯粹RUBBER按键手感稍硬 图四 3 右图为Film Plastickey Rubber垫工艺 IMD部分和Rubber部分通过热合或者是粘胶的方式连接在一起 特殊的形式使它的按键手感硬 但是按动时候的感觉柔软 但是因为多了一层0 3mm以上的RUBBER 所以对厚度有一定影响 图五 如果采用的FILM比较厚 为避免按键连动 建议键与键之间冲出缝隙分割 图五 图三 图四 手机产品结构设计流程 页码 47 73 3 4Kepad的主要定位方式1 通常是按键前壳上长定位柱或定位筋来定位键盘 键盘与壳子的定位 最少应有3个精确定位孔 要求分布均匀 如果无支架仅靠硅胶的定位孔定位时其配合间隙一般为0 0 1mm 如果有支架时与支架的配合间隙设计为0 10mm 2 用TPU 硅胶的钢琴键 如果中间没有支架 完全靠周边的定位孔定位 则定位孔不能太小 8 12个 且不能太松 不然中间容易鼓起 3 对于有支架的钢琴键 如果硅胶的定位孔边的胶位宽度小于0 3mm时 需挖缺 但硅胶需考虑与贴合治具的配合能否定位 此处硅胶太薄 需切除 手机产品结构设计流程 页码 48 73 1 Rubber与PCB上元器件干涉 保证rubber与PCB上元器件安全间隙0 6mm以 2 Rubber导电柱偏心 设计支撑筋或支撑柱 3 Rubber硬度不合适 做不同硬度样品确认 常用硬度为60 70度左右 4 装配过程中点胶不均 点胶不良 胶水量太多或过少 手工点胶胶量控制差 用正确胶水 UV胶粘rubber一般用UV1527 B 璇瑰使用胶水现为401胶水 粘TPU用UV3311 璇瑰的胶水代号为43 使用自动点胶机控制点胶面积及区域 5 键帽变形 尤其是导航键 控制成型工艺 6 Rubber导电柱偏低 或高 通过检查厂商提供的尺寸报告及试验确认后 加高 或降低 导电柱 RUBBER一般先开试验模 待确认结构后再开生产用大模 出模数一般为24 7 Metaldome本身不良 调整Metaldome生产工艺 尽量使用带dimpo最好是3个dimpo的dome 或顶上有个小洞的dome 8 Key top与壳体间隙过小 与壳体运动干涉影响手感 Key top与壳体安全间隙0 15mm 导航键与壳体安全间隙0 2mm 钢琴键键与键之间的间隙拔模后安全间隙0 15mm 3 5keypad生产中常见不良原因及解决方案汇总3 5 1手感不良原因及解决对策 9 硅胶导电基整体与Dome中心偏位 设计偏位或加工偏位 可用导电基上涂红油或用透明硅胶透明键帽来验证 10 钢琴键的支架的活动空间不够 建议做到0 5mm 方向键或中心键周边的裙边在Z方向的运动空间不够 建议做到0 4mm以上 11 帽键刮伤后重工产品 厚度与一次性装配ok的产品有差异影响手感 手机产品结构设计流程 页码 49 73 3 5 2粘胶不良原因分析及解决对策 1 Key top与Rubber脱胶 选用的胶水制程不对 UV胶与瞬干胶生产工艺不同 注意区分 2 电镀Key与Rubber粘贴不牢 电镀Key粘胶面未退镀或退镀不干净 3 Key top表面粘胶 装配治具保持清洁 胶量应适量 4 Rubber处理不好而粘贴不牢 点胶之前硅胶需用表面处理剂 如PA100 或高频电火花放电处理 不常用 硅胶表面处理不好 3 5 3装配偏位不良原因分析及解决对策 1 硅胶定位治具与键帽装配治具定位不准 改善治具 2 装配操作时硅胶放偏 明确作业方法 3 硅胶定位治具本身结构缺陷 配合硅胶结构改善定位硅胶治具 3 5 4漏光不良原因分析及解决对策 1 硅胶印刷film位偏或错误 改善印刷film 2 硅胶印刷油墨本身不良 采用质量优异的油漆 使用前吸真空处理 使用中每两小时更换 3 一些正面透明背面丝印的按键侧向散光 印刷Film覆盖LED灯 防止强光源漏光造成折射散光4 硅胶与丝印时垫在下方的治具不吻合 改善治具3 5 5按键联动不良原因分析及解决对策 1 胶水覆盖键冒面积过大 胶水不宜过多 应适量 2 结构上设计缺陷 硅胶产品在键键之间的硅胶部位加支撑筋 根据不同的基材硬度而定 3 5 6 挡光不良 印刷film区域过大 不应覆盖到正面切割字体镂空区域3 5 7 间隙不良 调整装配治具 确认键帽尺寸是否超差 水口是否干涉治具 键帽在治具中是否松动3 5 8 外观不良 键帽加工中来料不良 或装配过程 运输途中刮伤 手机产品结构设计流程 页码 50 73 3 6开模检讨 水口位置检讨 1 有裙边的情况 模具水口位应尽量位于裙边位置 容易冲切 冲切后毛刺不影响外观 裙边高度是否适合水口进胶高度 是否易于生产 有时为了防止冲切后毛边影响装配 会将入水的裙边切除部分 但是这样需考虑 有的裙边是有遮光作用的 切除后或切除过多会影响遮光 因此相关需求需与模具设计沟通 2 无裙边的情况 对于反底丝印的透明件必需侧入水 其余情况下一般搭底入水 且搭底深度在0 20mm以内 易于冲切 冲切时为冲断 非裁断 对于底部有装配位时此搭底冲切后一般不会影响装配 如果搭底过深而底部有装配位时冲切后会有水口残留而影响装配 这时可以减胶0 2 0 3进行搭底 注意减胶不能太多 因为有的键可能会有露光的问题 无裙边直接侧入水需考虑以下情况 1 对冲模的定位相对较高 否则有刮伤产品边沿的情况 2 因为冲切后漏底 对于按键薄的情况 有可能漏光 甚至影响外观 模具排位检讨 1 是否有不同零件的材料共模而需转咀嘴 对于红绿键的电镀键 如果开在一套模时 需单独出围边 转咀嘴注塑 对于喷涂镭雕的红绿键 不需单独出围边 而一起注塑 移印红绿色后喷涂镭雕 2 两穴以上的共模产品 框架与排位必需一致 排位框架大小合理 对于丝印产品 建议框架大小控制在85 85mm以内 3需喷涂 璇瑰为往复式 或正面丝印的产品 骨架与堆叠柱都应在产品的对侧 让产品凸出骨架 对于反底丝印的产品 骨架与堆叠柱都应在产品的同侧 平丝印面 对于电镀件 骨架在哪侧无要求 4 排位框架上需长出 耳朵 耳朵 上需做出产品的型号 零件的名称 同时作为作业员作业时的方向识别 手机产品结构设计流程 页码 51 73 此按键为反底丝印正面喷涂UV 故料骨和水口均在产品的一侧 入水厚度设计约0 2mm 入水位A处必需有0 5的平位 用于设计冲模 A 6 对于表面喷涂或电镀的零件 可在反面做出对应单个键的字符标示 注意不能在透光区域 字符为凹字 7 其中一个堆叠柱相对于另外三个应作偏移 使产品只能按唯一的方向进行堆叠 5 电镀件在框架上做半圆形的挂圈 手机产品结构设计流程 页码 52 73 3 7P R按键制作流程 P R按键一般由硬键帽 硅胶或硬键帽 硅胶 支架 钢片或塑料支架 遮光片 有的无遮光片 组成 硬键帽制作流程 1 背面印刷透明键 注塑 PC 背面丝印字体 背面丝印底色 背面丝印UV 正面喷涂UV 品检 冲切 分KEY 品检 此零件为电镀件 此为电镀挂圈 加 耳朵 对产品进行标识 加数字键对应字码 对单个键进行标识 搭底入水 堆叠柱偏位 保证堆叠方向的唯一性 手机产品结构设计流程 页码 53 73 硅胶 表面处理 贴合治具上模 装饰件热熔于支架 如果有 支架或组件 如果有 贴合治具下模 硬键帽 装饰件热熔于硬键 如果有 贴合 品检 包装 2 正面喷涂键 注塑 PC 喷涂底漆 喷涂UV 品检 冲切 分KEY 品检 3 正面喷涂镭雕键 注塑 PC 喷涂底漆一 喷涂底漆二 镭雕 喷涂UV 品检 冲切 分KEY 品检 请注意 有的按键只喷涂一次底漆 有的按键喷涂底漆一为移印 如红绿键 4 水镀镭雕键 注塑 ABS 涂绝缘油 内底面防镀 镀铜与镍 镭雕 镀铬 品检 冲切 分KEY 品检 注意 有的产品不需镭雕 5 蒸镀镭雕键 注塑 PC 前处理 蒸镀 镭雕 喷涂UV 品检 冲切 分KEY 品检 注意 有的产品不需镭雕 硅胶和钢片支架 直接采购 由于遮光的作用 有的硅胶需局部印刷黑色 PC支架 注塑ABS或PC为黑色或喷涂黑色 成品组装 手机产品结构设计流程 页码 54 73 1 概述本文件描述了在侧键的结构设计中需要大家遵守的规范 2 目的本文件为设计提供相应的理论和实践依据 保证项目开发设计过程中数据的统一性 互换性 高效性 降低低级错误的重复发生概率 3 具体内容 1 功能描述 在侧键按动的过程中 推动side key switch到一定的行程 一般为0 2mm 从而达到使side key switch电路导通的目的 2 装配关系 与周边器件 手机侧键设计 手机产品结构设计流程 页码 55 73 侧键与RUBBER通过胶水 璇瑰所用的胶水为401 粘连在一起形成一个组件 胶水的厚度在0 05mm左右 侧键常见于装配在前壳或后壳上 在单件孔上会有一个完整的侧键孔 因此需将侧键组件装到手机壳上 再组装PC板 也有极少的侧键孔是由前后壳的结构配合而成此类结构一般先装PCB板 再装侧键 侧键与周边器件装配尺寸设计注意事项 侧键连接器分两种 SIDE KEY SWITCH和SIDE KEY FPC 1 SIDE KEY SWITCH 如右图 a 侧键与hsg周边的间隙尺寸 A 为0 1mm 只要有一个零件工艺为电镀 间隙需设计到0 15MM以上 间隙尺寸过小 容易卡键 间隙尺寸过大则配合过松 影外观且易上下摆动 b 侧键与HSG的装配间隙 B 可保留0 05 0 1mm空间 c 一般情况下 侧键外侧与壳件距离 C 应大于0 6mm 尺寸过小 手感不好 d 设计侧键RUBBER导电柱与SIDE KEY SWITCH之间 D 一般留0 05mm的间隙 若间隙过大 按动时侧键容易下陷 手感不好 如果不留间隙 如果制造过程中将RUBBER做高 会将SIDE KEY SWITCH顶死 造成侧键以及甚至其它按键功能紊乱 e SIDE KEY SWITCH 或SIDE KEY