手机标准设计说明(housing)

结构部标准设计说明——HOUSING(塑胶壳体)

1.概述

本文件描述了结构部员工在设计中需要大家遵守的规范。

2.目的

设计产品时有相应的依据，保证项目开发设计过程中数据的统一性，互换性，高效性。

提高工作效率。

3.具体内容

1），功能描述：

塑胶壳体基本功能是：实现手机的基本使用性能（接听信息，传输信息，操作等功能）的载体，满足整机的外观特性（包括颜色，形状，大小等），保护电子元件（机芯和显示屏等）及电路。

2），材料的选择：

A, 对于直板机（Bar-phone）：

Housing一般选用塑胶材料为PC, PC+ABS 。对PC而言，其中GE公司的PC141R和PC1414使用较为普遍；对于PC+ABS而言，GE公司的C1200HF 使用较为普遍。PC制品较之PC+ABS制品其强度，刚度，塑性，硬度等机械性能要好，但是PC的注塑成型性能相对PC+ABS要差些，对成型条件要求相对苛刻些，同时成型制品其表面质量相对较差。

B, 对于折叠机（clamshell）：

Housing一般选用塑胶材料为PC 。其中GE公司的PC141R和PC1414使用较为普遍；PC1414较之PC141R其机械性能要优良，但是价格要高些。

C, 对于外置电池壳体（extra-battery）：

外置电池其机芯及PCBA都封装在塑胶壳内，一般使用超声波焊接封装电池上下壳。ABS的超声焊接性能比PC要优良得多。因此，外置电池上下壳一般选用PC+ABS,GE:C1200HF使用较普遍。

D, 对于需要电镀的壳体：

一般选用ABS材料。PC材质其电镀效果很差。

3）， 基本设计指导

BOSS （空心柱）

（一） 设计原则： A, BOSS 柱高度、壁厚、孔径要适当，防止塑胶外观面缩水；

B, BOSS 柱应有足够的强度，防止断裂及变形。

（二） 基本设计要点参考

(1) 尺寸设计要点

A), 对于镶嵌铜螺母的BOSS 柱

housing

G0

G1

D N D 0

H

D0

D1

0.2x0.2C L

Draft:0~0.5°

Draft:0.5°~1°

图 boss_01 图 boss_02

如图boss_01和图boss_02所示，对于镶嵌铜螺母（热熔，超声）的BOSS柱，确定BOSS柱的内孔D0，外孔D1和铜螺母与BOSS柱上下两端的间隙GO,G1很重要。

D0=D N +0.05 D N ：Screw_NUT(铜螺母)下端导向之直径;

D1=D0+2*(0.6T) 其中数值(0.6T)是保证铜螺母热熔时BOSS柱壁不破裂的最小壁厚,一般取0.6T为0.85～0.9mm；

G O=0.05mm～0.1mm ;

G1≧0.5mm (视空间而定) ;

L=0.6~0.8T (此值一般是视空间和防缩水但反面不可有水印而设置) ;

H=2T~5T, （视空间结构而定）；

注意：1，为了铜螺母热熔导向方便，一般在BOSS柱上端内孔上做0.2x0.2的导角；

2，BOSS内孔拔模角不宜太大，以防铜螺母紧固力不够，一般取0.5度拔模角；

3，BOSS外侧面拔模角取1.0度即可。

下图表单列出铜螺母以及塑胶壳对应的设计参考值。

螺母尺寸规格表

B), 对于不需要镶嵌铜螺母的BOSS 柱而言，其主要用来定位、热熔固定、加强等等作用，此时主

要考虑的是其缩水和强度问题，如图boss_01，对此，

D 0=d 0+0.1mm d 0为与D 0配合的BOSS 柱（或者实心圆柱）外径； D 1=D 0+2*(0.4T~0.6T) 其中数值(0.4T~0.6T)一般取0.7mm; H=2T~5T 一般H 取3T;

C), BOSS 螺丝锁合之配合

如上图 图 boss_03所示，一般在螺丝柱上对PCBA 进行定位，在BOSS 柱外周做RIB 的上表面限位PCBA 之Z 轴方向，X 和Y 轴方向可以利用BOSS 柱外周做出小RIB 之外周来定位。 D p =D 1+X c 其中，D p ：PCBA 通过BOSS 柱的孔径 ；

X c ：PCBA 与BOSS 柱间隙，若PCB 由此BOSS 柱定位X 和Y

轴方向，则X c 取0.1mm ,即C pb =0.5 *X c =0.05mm ;若此BOSS 不定位X 和Y 轴方向，则X c

图 boss_03

取0.3mm ,即C pb =0.5 *X c =0.15mm ;

D r3=D 1+0.2 C rp =0.1mm C rb =0.1mm

D r1=M S +0.3mm M S ：表示螺丝螺牙公称直径 ； D r2=D S +0.5mm

D S ：表示螺丝帽公称直径 ；

L rf ＝0.6mm ～1.0mm L rf ：表示螺丝BOSS 配合距离；

为了使上下壳BOSS 柱配合时顺利，一般应该在R/HSG 上做出0.3x0.3C 的倒角。

（2）, BOSS 柱防缩水的一般结构及说明

如图，图 boss_04所示，一般在BOSS 柱表面可能缩水的地方做“火山口”。

≥0.7

“火山口“形式

当T 1≥0.8T 0 , H ≥5 T 0 时，上图的“火山口”防缩水形式是很有效的，具体的尺寸及细部形状一般由模具厂商根据经验确定。

（3）, BOSS 柱强度加强的一般结构及说明

如图 图 boss_05，所示，对于比较高的BOSS 柱，即H ≥5T , 一般采用在BOSS 柱加4

个三角形RIB 的结构来加强BOSS 柱，如图 图 boss_06所示，RIB 的宽度

W=0.4T~0.6T (一般取

图 boss_04

0.7mm 宽度即可)，Hc=0.5mm~1.0mm,(一般根据空间结构而定，建议RIB 不要与BOSS 上表面平)。

4个加强RIB

W =0.4~0.6T

B

T H c

H

图 boss_05

图 boss_07

图 boss_06

H ≥5T ;

Hc=0.5～1.0 ；

B=1.5T ～4T , (一般取B=2T) ;

W=0.4T ～0.6T , (一般取

W=0.7mm) ; Draft=0.5°～1.5°

ESD WALL (静电墙)

（一） 功能描述： 静电墙（ESD WALL ）其作用是：当上下壳锁合后，为防止静电击穿组合间隙传向

及破坏PCBA 上电路回路和IC 等电子元件而设计的隔墙，并兼有粗定位上下壳和止位等功能。

（二） 设计原则： A, 静电墙之厚度、高度要适度；

B, 静电墙之配合间隙要合理；

（三） 基本设计要点参考

(1) 尺寸设计要点

如上图 图 wall_01所示，对于上下壳静电墙，其有效配合深度要在0.8mm 左右，并且要有足够的塑胶壁厚以保证其强度及表面不出现喷漆缺陷。

T fw =0.9~1.1mm （一般保证在0.9mm 以上，视空间结构及壁厚适当调整）； T rw =0.7~1.0mm （一般保证在0.7mm 以上，视空间结构及壁厚适当调整）； G ew =0.05~0.1mm （上下壳静电墙配合间隙，一般单边取0.1mm 为宜）； H fw =1.0~1.2mm （一般取1.0mm 以上，以保证配合深度在0.8mm 以上)；

图 wall_01

H rw =0.7~0.8mm （建议取0.8mm～1.0mm，根据H fw之值，保证垂直方向上有0.3mm

以上安全间隙，以满足配合深度在0.8mm以上）；

G hp≥0.3mm （注意：G hp为塑胶壳内壁到PCB边缘之间隙，一般要保证在0.3mm

以上，对于在上下壳边缘有卡勾存在的位置处，还要留出

卡勾卡合时的变形长度，即G hp≥0.3＋L【卡勾变形】）；

为了便于装配，一般在R/HSG凸缘上做0.2x0.2的倒角；为便于成型，一般在F/HSG 静电墙配合内部凹槽上倒R角，一般取R0.2~0.3 ,(要与R/HSG上的C角配合制作，以便满足上下0.3mm之间隙) 。

（2）拔模角及分模面分析

Draft=1.5°~3°

P.L

图wall_02

如图图wall_02 所示，P.L面所在位置，静电墙拔模角Draft一般取1.5°～3.0°，F/HSG和R/HSG 之Draft拔模方向及大小和拔模基准面要一致，以保证配合间隙和配合面积。

string hole(挂绳孔)

1. 功能描述

挂绳孔基本作用就是：为方便手机挂绳顺利穿过，使手机与挂绳连为一体，便于使用者携带手机的外

观结构通孔。

2. 具体内容

（一）设计原则：A, 外观：挂绳孔应该不能影响整个机型的外观，在保证结构方面的需求的前提下，尽可能做到与整体外观风格协调一致；

B, 位置：综合考虑结构空间，整个机型的重心位置，悬挂后机型的倾斜角，悬挂时不能摩擦和干涉到外置天线以及位置的隐蔽性，寻找挂绳孔的最佳位置；

C, 强度与韧性：I, 挂绳横梁有足够的强度与韧性，防止跌落试验时，挂绳横梁破裂；

II,有足够的强度，保证在加速度冲量作用下，挂绳横梁不断裂；

D, 模具滑块（斜销）的制造性以及分型的位置：一般设计为母模滑块与母模镶件互相靠破而成，故，要充分考虑分模面毛边（影响外观，刮手）以及靠破之位置等； （二）基本设计要点参考 1），尺寸设计要点：

A)

挂绳孔尺寸：要适中，一般能让绳子顺利穿过以及使模具镶块和滑块有一定强度即可。如图1所示，L1参考设计尺寸为：L1=3.5~4.5mm, L2参考设计尺寸为：L2=1.5~2.0mm 。

B)

挂绳横梁尺寸：要确保横梁之强度。如图2所示，L3和L4参考设计尺寸为：L3=1.8~2.5mm, L4=1.8~2.5mm 。

2），模具分型面及毛边分析：

图1 图2

图3

A)如图3所示，挂绳孔内部靠破处在红色面和绿蓝色面之交接线处（P.L）,此处应注意成型时毛

边过大而影响穿绳。

B)如图3所示，为防止外表面毛边大而刮手，建议在挂绳孔外周倒C角或者倒R角，一般为

0.2x0.2C或者是R0.2~0.3 。

3), 挂绳孔横梁强度校核及基本尺寸之优化：

A), 如图4所示，挂绳孔横梁受挂绳应力Q作用。横梁有拉伸，弯曲，剪切，挤压等变形。为简化分析，这里只对横梁进行拉伸，弯曲，剪切的简单受力核强度计算。

●纯剪切强度分析：如图4所示，设挂绳对横梁的作用力为均匀分布，合力为Q, 横梁高为h,

宽为b,假设横梁长L足够短，横梁刚度足够大，则在横梁长度方向（X方向）中间截面处产

生纯剪切作用，其剪切强度公式为：

τmax=Q/(2*h*b) ①

考虑到一般工程塑胶的拉伸屈服强度[δf]和其断裂屈服强度[τ]之对应关系，一般实验数据

得出其关系式为：[τ]≈[δf]/2 ,对PC而言，其[δf]＝55～65Mpa,则其[τ]＝28MPa～33Mpa.

●弯曲剪切强度分析：如图4所示，对于矩形截面，在其中心截面产生的最大剪切强度公式为：

τmax=Qh2/(8*I Z) ②

上式中I Z为最大剪切截面对其中心轴Z的静矩，对于矩形截面，I Z＝bh3/12 .代入②式得

τmax=3Q/(2*b*h) ③

图4

B), 挂绳对横梁作用力Q大小的研究及说明：

●对于作用力Q的大小，其要求为Q=20㎏, 即在Q=20㎏作用下，横梁不能出项严重塑性变形

和断裂。此Q力大小的规定似乎有待商榷。

●这里，我们以手机正常的使用过程中，挂绳对横梁的作用力的大小做一个简单的计算：

假设手机在2m高的地点作自由落体运动，在接触地面前一瞬间由挂绳拉住，防止损坏手机，

则由以下公式：

mv2/2=mgh ,得出V=6.26 m/s (其中V为自由落体落下到2m时，手机的瞬时速

度，h=2m).

假设此时挂绳作用力使手机突然静止，则由以下公式得出：

m△V=F△t ,若取△t＝0.02s,m=150g,则横梁在0.02s内受到的平均拉力

F=46.95N ④

C), 横梁强度的校核：

●按纯剪切强度进行校核：由公式①可知：τmax=Q/(2*h*b)，取

h=1.5mm.b=1.5mm,Q=20kg,则τmax=Q/(2*h*b)＝

20*9.8/(2*1.5*1.5)=43.6Mpa<[τ]＝28MPa～33Mpa,故横梁会断。如取

h=2mm,b=2mm,则τmax=Q/(2*h*b)＝24.5 Mpa>[τ]＝28MPa～

33Mpa.故横梁比较安全。

●按弯曲剪切强度进行校核：由公式③可知：τmax=3Q/(2*b*h) ，取

b=2mm,h=2mm,Q=20Kg,则τmax=3Q/(2*b*h)＝130.8Mpa>>[τ]＝

28MPa～33Mpa,故横梁会断。若Q取④式之F=46.95N,则τ

max=3Q/(2*b*h)＝17.6Mpa<[τ]＝28MPa～33Mpa.故横梁比较安

全。

D), 结论：

取h=2mm,b=2mm,比较合理。经计算，当取h=2mm,b=2mm时，横梁在断裂临界状

τmax *(2*b*h)/3=28*2*2*2/3=74.6N. 态所承受的最大挂绳拉力为: F max=Q=

(7.6KG).