手机设计须知手机产品的结构设计是实现产品功能的关键,这不仅需要与产品外观相协调,更要考虑后序的生产装配、喷漆、喷绘、模具设计制造等各个方面。
手机产品的形体结构设计牵扯知识范围十分广泛,主要有:1.材料选用; 2.表面处理; 3.加工手段; 4.包装装潢;这些因素的运用直接影响着手机产品的生命和外观形象的变化。
可以说设计者水平的高低决定了产品的生命力和产品的档次高低,高档次产品不一定是高造价, 运用低造价设计出高档次的产品是设计者高水平高素质的体现。
我主要想讲的是前两项,后两项以后再说。
1.要评审造型设计是否合理可靠,包括制造方法,塑件的出模方向、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.根据造型要求确定制造工艺是否能实现。
包括模具制造、产品装配、外壳的喷涂、丝印、材质选择、须采购的零件供应等。
3.确定产品功能是否能实现,用户使用是否最佳。
4.进行具体的结构设计、确定每个零件的制造工艺。
要注意塑件的结构强度、安装定位、紧固方式、产品变型、元器件的安装定位、安规要求,确定最佳装配路线。
5.结构设计要尽量减小模具设计和制造的难度,提高注塑生产的效率,最小限度的减低模具成本和生产成本。
6.确定整个产品的生产工艺、检测手段,保证产品的可靠性。
一、塑料选材的途径理解工程塑料的性能塑料在成型加工中有时表现得很奇特。
对一个成型问题的解答可能完全不同于另一个成型问题。
这也许是因为这些例子中涉及到两种本质上互不相同的塑料树脂。
本文将对这些材料的性质以及各种不同材料之间的差异加以讨论,以增进对注塑过程中机理的理解。
(1)结晶型聚合物的特性许多人熟悉的物质是晶体如食用盐,糖,石英,矿物质和金属,当然还有冰。
这些固态物质具有分子排布有序,致密堆积的特性。
其它表现为固态物质,并不形成有规则的晶体排列方式。
它们只是冷却成为无序的或随机的分子团,称为无定型聚合物。
非晶体物质不是真正的固体,最普通的例子就是玻璃,它们只是过冷的,极端粘稠的液体。
(一件玻璃若放置几十年,其底部会逐渐变厚,这是由于很慢的流动引起的。
)塑料树脂可分为无定形或结晶形的。
由于很长的聚合物链较大复杂,从而阻止了它们形成象石英那种固体所具有近乎完美的结构和完整的晶体排列次序。
聚合物,例如高密度聚乙烯是有点结晶性的,尼龙的结晶性表现得更为强一些,而聚甲醛的结晶性表现得就更强了。
左图给出了一些常见的晶体形塑料和无定形塑料。
注意到许多工程塑料位于结晶型栏里,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的特性,例如:抗化学物、油、汽油、油脂等。
机械强度和硬度。
在高温下,保持机械的和化学的性能不变。
耐疲劳性和重复的冲击。
半透明性或不透明性。
聚合物金字塔。
本图表示不同树脂的分类。
塔底是商品塑料所目的两种特性,塔顶处是高性能塑料,工程塑料处于中间的位置。
PEI:聚醚亚胺 PEEK:聚醚酮 PES:聚苯醚砜 PPS:聚苯硫醚PAR:聚芳酯 PSU:聚砜 LCP:液晶聚合物 HTN:高温尼龙PI:聚酰亚胺 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?聚酰胺 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)结晶型与无定型塑料的区别熔解/凝固晶体的本质也对成型过程产生影响,因为要破坏熔点时的晶体排列次序需要额外的热量,这热量叫做熔解热。
晶体性塑料和无定型塑料熔解热的对比如图之所示。
无定型物质的温度随看所加入的热量而增加,而且越来越呈现为液态。
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。
熔解时额外所需的热量熔解热破坏了晶体的结构,同时温度保持不变,直到熔解结束。
随著塑料在模具中冷却,释放出来的熔解热必须由模具向外散掉。
然而,随著温度的降低,成型稳定性和硬度迅速地提高,工件可以相当快地从模具中脱出。
因此,结晶性塑料较适合应用于短周期成型。
收缩紧密的结构意味著从熔体到固体的结晶型塑料有一个较大的体积改变。
因此,结晶形塑料比无定型塑料有较高的成型收缩率一通常前者大于百份之一,而后者大约有0.5%。
结晶形塑料较高的收缩率使得估算型腔尺寸复杂化,但这一优点也有助于工件的脱模。
一些典型的成型收缩率的比较列于表二。
表二、成型收缩率的比较结晶形塑料 收缩率聚甲醛尼龙66聚丙烯2.01.51.0-2.5无定形塑料 收缩率聚碳酸脂聚苯乙烯0.6-0.80.4当结晶型塑料熔解时,它们往往变得高度液态化。
尼龙树脂因其具有良好流动特性所以在细长和薄截面要求的应用中著称。
另一方面,人们也知道它们比许多粘度较高的无定形树脂更容易产生毛边。
水份敏感性一些塑料是不受水份影响的,尤其是那些烃类(除了碳和氢以外没有其他元素)塑料,如聚乙烯,聚丙烯和聚苯乙烯。
其他塑料吸收不同的水份,甚至在室温下也吸收。
成型工件在吸收水后会导致尺寸改变,从而水也可看作为增塑剂或韧化剂。
吸收的水份可能在注塑的过程中蒸发,导致水纹和气泡。
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,它是降解的一种形式。
它使分子量减少,导致熔体粘度减小,冲击强度的损失。
水解的敏感性并不取决于塑料树脂的吸水量多少。
实际上,当尼龙树脂达到100%的相对湿度饱和时,它们能吸收高达8%或更多的水分。
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的水比它少得多。
常见的塑料树脂根据它们对水份的敏感性和是否需要乾燥列于表三。
三、水对塑料加工过程的影响不要求乾燥通常要求乾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有关聚合物结构,结晶性和水分吸收的背景资料将会帮助我们理解为什么工程塑料的注塑操作不同于其它的塑料,而且在某些意义上工程塑料内不同种类亦互不相同。
压克力(acrylic)即为PMMMA(polymethy-methacrylaye)树脂玻璃,是一种不定形的热塑性塑料材料,有很好的光学特性(可象玻璃一样透明,透明度可达到92%)PMMA硬度大,强度适中,很容易划伤,划痕明显,但很容易磨光,在室外,风华和阳光暴晒均不会发生光学和机械变性。
工艺上采用 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实际上耐室外曝晒的性能不比PC好, 而且主要的缺点是耐温低,可使用的上下温差较小, 透明度可达92%是在理论状况下, 实际状况会受制造工艺的限制. 实际上大家都遗漏了一点, 塑料是可以改性的, 就是针对应用场合加以调整,利用其基本性能中有利的一面, 通过各种添加剂来改善不良的一面和BAYER的PC有耐230度以上的,而杜邦的尼龙有耐250度,耐久还强过PBT.2.表面处理:早期的手机外壳主要用金属框,如爱立信早期产品388,不但耐摔,抗震性也大为增加,而且使用户至今怀念那种厚重的沉甸甸的感觉。
随着手机的发展,轻巧成为人们的挚爱,但是,金属框的“质量”制约了手机的发展,于是新的外壳材料应运而生,ABS合成塑料以其很好的韧性(抗震性)、密封性,很高的机械强度,耐化学腐蚀,拿在手上很有质感的特点受到人们的青睐。
以ABS合成塑料作外壳的手机得以一时风靡,在年轻一族装点手机炫耀个性时成为了首选,他们钟爱塑料外壳的透视感,宠爱塑料无限的色彩变幻,因为这代表着他们多彩且无拘束的生活,也是他们能成为都市人流中闪烁亮点的重要标志。
而后,诺基亚将金属漆应用在8810上,采用银色镀铬外壳,在市场上又掀起了金属流行色的热潮,而后新材料的应用似乎停顿了一段时间。
但是随着SONY将UV涂层漆用在手机的外壳上,使用户在使用手机的时候感受到不留指纹,光亮如新的美好感觉。
之后西门子6688也披上了“银装”。
阿尔卡特ot511采用亮眼的铝金属为外壳,更成为众手机商为金属质感趋之若鹜的榜样。
摩托罗拉V60也大胆采用镀铝全金属质感的外壳设计,体现出作为高档手机所拥有的庄重典雅。
随之而来的钛金属、镁金属等材料让手机变得越来越“酷”。
在手机外观材料上,中国也作出了自己的贡献,在世界上率先研制出在手机上使用的纳米级“电磁屏蔽材料”。
TCL率先将高科技材料纳米材料应用在手机的显示屏保护透明盖上面,为那些因为手机透明盖磨损而痛心的用户看到了问题解决的方向。
据TCL称,手机显示屏成功运用当前最先进的纳米材料技术,显示屏表面达到极佳的硬度,耐磨抗裂,即使用刀子在屏幕上任意割划,也不会留下痕迹,更不用说一般的普通磨损了。
出于对环保的世界大潮流要求的考虑,绿色材料的应用将成为未来手机材料的主流。
目前,位于英国伦敦的布鲁尼尔大学的科学家们已经研制出一款能够在废弃不用之后自动分解的绿色手机。
可以预见,在手机未来的发展之路上,新材料的应用将是一把利刃,谁掌握了新材料,谁就将引领手机的潮流。
在未来手机市场的竞争中,外观设计的竞争将占相当大的份额,能否贴近生活,能否把握潮流是手机设计者的根本设计标准,突出的设计可以成为逆转市场的重要因素我们公司的外形设计部在法国,给我的感觉是他们的美术功底很强,设计的东西很有美感。
我们这里的外形有改一个0。
3的圆角都要让他们同意,靠对于产品结构设计中散热与电磁干扰的问题有许多不同的针对方法来解决。
元器件的散热要充分利用空气的对流作用。
1.首先分析产品的发热源。
2.对手机之类的小液晶产品一般都不会开设散热孔。
3.对带有外接电源的设备就一定要开设散热孔了,如显示器、打印机等,对一些需要降压的产品有可能要加装风扇(当然产品要有足够的空间)。
4.散热孔的设计要小,试验指不能通过,最好不要直接看到线路板。
关于电磁干扰,最有效的方法就是加装金属屏蔽罩了。
1.对手机这类产品,因体积小,其屏蔽罩都是直接焊在线路板上,这会增加线路板的制造难度和成本,备损也大。
2.线路板的设计、元气件的选择也是相当关键的,有的家电产品也靠试验的方法来通过认证。
一点看法:1.塑件设计时尽量壁厚均匀, 壁厚与产品的尺寸之比约为1:100,再跟踪根据结构性能的需要加大或减小一些壁与壁连接处的薄厚不应该相差太大,并且应尽量用圆弧连接,否则容易开列。
2.加强筋高度通常塑件为壁厚的3倍左右,并有2~5度的脱模斜度,与塑件壁的连接出及端部,应用圆弧连接。
电磁屏蔽的应用范围
笔记本电脑、GPS、ADSL和移动电话等3C产品都会因高频电磁波干扰产生杂讯,影响通讯品质。
另若人体长期暴露于强力电磁场下,则可能易患癌症病变。
因此防电磁干扰已是必备而且势在必行的制程。
导电漆导电漆喷涂技术具有高导电性、高电磁屏蔽效率、喷涂操作简单(同表面喷漆操作一样只须要在塑胶外壳内喷上薄薄一层导电漆)等特点,广泛应用于通讯制品(移动电话)、电脑(笔记本)、便携式电子产品、消费电子、网络硬件(服务器等)、医疗仪器、家用电子产品和航天及国防等电子设备的EMI屏蔽。
腾飞金属科技有限公司的TF-801导电漆适用于各种塑胶制品的屏蔽(PC、PC+ABS、ABS等)。
喷涂导电漆解决了因做金属屏蔽罩受空间限制、操作、成本压力的限制,因其导电漆喷涂操作极其简单,做到了塑胶金属化,而受到越来越多的关注及推广。
逐渐取代了以往贴锡箔、铜纸、做金属屏蔽罩的工艺。
屏蔽导电漆就是能用于喷涂的一种油漆干燥形成漆膜后能起到导电的作用,从而屏蔽电磁波干扰的功能.屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。
具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。
导电漆就是用导电金属粉末添加于特定的树脂原料中以制成能够喷涂的的油漆涂料.广泛使用的有以下具体的几种类型产品:添加银金属粉末的称之为TF-801银导电漆;添加铜粉的称之为TF-609铜导电漆;添加镍粉的为TF-606镍导电漆;其中以TF-801银铜导电漆使用最为广泛.因为相比TF-828银导电漆价格便宜很多,相比TF-606镍导电导电性能也相对好很多.具体指标可参考如下:[1]铜导电漆产品编号:TF-801包装规格:20kg/桶产品介绍TF-801是一款银铜导电漆。
直接喷涂在电子类产品壳体内部,漆膜干燥后能起到很好的屏蔽电磁辐射、抗电磁波干扰功能。
因其优良的导电性能和纯银导电漆相差无几,性价比又极高,如今被广泛应用于GPS、DVD、DVB、医疗器械等各类电子产品外壳内部。
颜色:金色或银色比重:1.15±0.05(ASTMD1475-98)粘度:触变混合物固体含量:45±1%理论庶盖率:8-12m2/kg(漆膜厚度=20微米)技术参数导电效应:≤0.025欧姆/平方厘米(漆膜厚度不少20微米)应用导电参数:1欧姆/20微米膜厚/距离10cm建议膜厚:20-25微米(ASTMD4138-94)使用素材稀释剂:普通天那水(开油水)开油比例:1:0.5(重量比)干燥条件:表干时间为15分钟,烘干时间为65±5℃/30±10分钟产品介绍TF-828是一款纯银导电漆。
直接喷涂在电子类产品壳体内部,漆膜干燥后能起到很好的屏蔽电磁辐射、抗电磁波干扰功能。
极其细腻的纯银导电漆膜和优良的导电性适用于高端的电子产品涂料特性颜色:银白比重:1.3±0.05(ASTMD1475-98)粘度:触变混合物固体含量:45±1%理论庶盖率:12m2/kg(漆膜厚度=13微米)技术参数导电效应:≤0.015欧姆/平方厘米(漆膜厚度不少13微米)应用导电参数:1欧姆/15微米膜厚/距离10cm建议膜厚:15微米(ASTMD4138-94)测试条件测量出的结果应除去万用表本身及导线的电阻(即标底)方为TF-828漆膜的导电数值。
使用指引使用素材ABS、HIPS、PS、PC等塑料件(如有特殊材料公司将会为顾客另外调配适用的导电漆)稀释剂:普通天那水(开油水)开油比例:1:0.5(重量比)干燥条件:表干时间为15分钟,烘干时间为65±5℃/30±10分钟注意事项使用前,应将涂料于漆罐内完全搅拌均匀,方可使用。
经搅拌均匀后银金属粒子分散均匀。
产品:镍导电漆产品编号:TF-606包装规格:4kg/罐产品介绍:TF-606是一款以镍金属粒子为导电的涂料。
直接喷涂在电子类产品壳体内部,漆膜干燥后能起到很好的屏蔽电磁辐射、抗电磁波干扰、消磁功能。
因其特殊的消磁功能被广泛应用于医疗器械产品外壳内部。
颜色:深灰、黑灰或银灰比重:1.4±0.05(ASTMD1475-98)粘度:触变混合物固体含量:48±1%理论庶盖率:6-8m2/kg(漆膜厚度=25微米)技术参数导电效应:≤0.25欧姆/平方厘米(漆膜厚度不少25微米)应用导电参数:2欧姆/25微米膜厚/距离10cm建议膜厚:25-30微米(ASTMD4138-94)[1]测试条件测量时是必须待喷涂膜已完全冷却干固。
应该用数字显示的万用表测量(一般万用表档位应调至<200Ω),测量出的结果应除去万用表本身及导线的电阻(即标底)方为TF-606漆膜的导电数值。
使用指引使用素材ABS、HIPS、PS、PC等塑料件稀释剂:普通天那水(开油水)开油比例:1:0.5(重量比)干燥条件:表干时间为15分钟,烘干时间为65±5℃/30±10分钟注意事项使用前,应将涂料于漆罐内完全搅拌均匀,方可使用。
经搅拌均匀后镍金属粒子分散均匀,喷涂出来的漆膜才能达到导电性能。
涂料稀释后,使用时最好经常搅拌做到不小于5min.搅拌一次,以达到最佳涂装后达到的导电效果;已稀释的产品应尽快用完,避免长期存放,因稀释后较易沉淀,但经搅拌后仍不影响使用特性效果。
防护措施:使用期间,确保作业环境通风良好,避免长期直接接触或吸入,切勿将油漆倒入水渠或下水道污染环境。
储存/保质期:密封储存于通风、干燥的室内环境。
6个月/25℃(原封)
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