手机产品的结构设计基础

手机产品的结构设计基础

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。随着塑料在模具中冷却，释放出来的熔解热必须由模具向外散掉。然而，随着温度的降低，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

紧密的结构意味着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

无定形塑料收缩率

聚碳酸脂

聚苯乙烯

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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着称。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