防水手机结构设计务实

防水圈材料：硅胶 or 橡胶
防水支架材料：PA+GF or PC+GF 防水前壳材料：PC+ABS & TPSIV
主按键的防水结构设计
配合 Gap 经验值： 防水圈与防水支架及按健之间的预压要留 0.20mm(根据防水等级要求，设计不同的预
压量。) 主要运用： 1． 主按键； 2． 一些装饰件也会采用此方案。
拉伸量α（%） 压缩率 w（%）
1.03～1.04
15～25
<1.01
15～25
1.02
12～17
<1.01
12～17
0.95～１
3～8
槽的设计 槽的设计原则：槽的尺寸、截面积必需和衬垫变形量相适应，设计原则是：槽的截面积 > 衬垫的截面积。此设计有利于衬垫压缩后能完全容纳在槽内（平垫除外），使槽的沿和盖板 紧密接触，其作用是：限位：防止衬垫过压，有利于衬垫使用寿命； 槽深：槽深的尺寸是由衬垫的外形和压缩量决定的。影响衬垫压缩量的因素主要由：
衬垫的外形（截面形状） 接合面不平度公差愈大，压缩量应增大； 螺孔的间距愈大，压缩量应增大。 常用的 O 形、D 型圈衬垫压缩量控制在 18～25％，最大不超过 30％（低温环境使用时 压缩量尽量设计到 30%，压缩量的设计要考虑槽及 O 型圈的公差问题。空心结构和泡沫衬垫 压缩量通常在 50％）。 以 O 形圈为例：
防水套材料：TPE or 硅胶 or 橡胶
按键材料：TPE or Rubber or P+R 防水前壳材料：PC+ABS & TPSIV
Window 区域的防水结构设计
配合 Gap 经验值： 1. 前壳与 Lens 之间的间隙为 0.10mm； 2. 防水双面胶的厚度为 0.15mm。 主要运用： 1. 这种方案同普通手机差不多，仅是用材不同； 2. 针对防水等级较高的，也会采用模块化设计，采用防水套进行防水。
工艺：双色注塑 注意： 对防水槽平面度要求较高(0.04mm，如 F58 前壳防水槽)； 对防水槽断差要求(0.02mm，如 F58 耳机盖)。 三、防水膜(Mesh) 材质：PTPUV 类型
四、防水套 TPU(可以采用不同硬度，注塑成型)； TPE(可以采用不同硬度，注塑成型)； 硅胶(热压成形)
4.00 4.30 4.50 4.65 4.80 5.20 5.60 5.60 6.00 6.40 6.72 6.80 7.20
槽宽 b
6.14 6.48 6.60 6.86 7.36 7.98 8.60 8.60 9.20 9.81 10.30 10.43 11.05
3.60
2.80
4. 54
9.50
侧按键材料：PC+TPU
防水套材料：TPE or 硅胶 or 橡胶
防水支架材料：PA+GF or PC+GF
接插件及装饰件的防水设计
1. 按键与壳之间的间隙为 0.15~0.20mm(如 F58、F35)； 2. 按键硬胶边与 Frame 之间的间隙留 0 或 0.05mm(Z 向)； 3. 硬 Key 与 Frame 之间间隙为 0.20mm(装配方向)； 4. 防水圈与 Frame 及硬 Key 之间的预压要留 0.15~0.30mm(根据防水等级要求，设置成不
槽深 H＝衬垫直径（或高度）×（1‐衬垫 压缩率％）
简化成： H＝O 形圈直径×0.75 槽宽
当槽深 H 确定后，槽宽 W 是 H 的函数，通常变化不会太大。由于槽宽将影响到模块外 形尺寸，设计师对 W 尺寸会精打细算。 槽宽 W＝O 形圈截面积/H（槽深）×（110％～120％） 系数 110～120％是控制槽的裕量以保证衬垫能完全容纳在槽内。
压缩率 压缩率 W 通常用下式表示：
W=（d0‐h）/d0 ×100% 式中 d0‐‐‐‐‐O 型圈在自由状态下的截面直径(mm);
h‐‐‐‐‐‐O 型圈槽底与被密封表面的距离（沟槽深度），即 O 型圈压缩后的截面高度
(mm )
在选取 O 形圈的压缩率时,应从如下 3 方面考虑： 1．要有足够的密封接触面积； 2．摩擦力尽量小； 3．尽量避免永久变形。
配合 Gap 经验值 1. 防水塞与防水支架之间的间隙为 0mm； 2. 防水支架压骨与防水塞侧壁之间间隙为 0mm； 3. 防水圈与防水支架之间预压要留 0.30mm(根据防水等级要求，设计不同的预压量。) 主要运用： 1． FPC 及排线的防水设计(如 F35 翻盖 FPC)； 2． 防水塞采用模具热压工艺，即将 PFC 放入热压模内硅胶压制成形。
前后壳的防水结构设计
配合 Gap 经验值： 1． 前壳与防水支架之间的间隙为 0mm(如 F58、F35)； 2． 防水支架压骨与前壳侧壁之间间隙留 0.15mm； 3． 防水圈与防水支架及前壳之间的预压要留 0.35mm(根据防水等级要求，设计不同的预压
量)。 主要运用： 1． 直板机前壳和防水支架； 2． 翻盖机的 Upper、Lower 前壳与防水支架上面； 3． 有时也会用在电池盖和防水支架间。
防水膜材料：PTPUV
防水套材料：TPU or 硅胶
防水套+防 水膜＋泡棉＋防尘网
关键部件的防水结构设计 一、防水支架 材料：PA+50%GF 注意：对防水骨平面度要求较高
高刚性、高机械强度； 尺寸稳定性佳，变形低； 抗化学性佳； 好的 产品表面性。 二、塑胶其它部件 前后壳及侧按键材料：(PC+ABS)+TPU
常用 O 型密封圈静态使用时之相对槽尺寸表（仅供参考）
密封圈线径 C/S 1.00 1.50 1.60 1.78 1.90 2.00 2.40 2.50 2.62 2.70 3.00 3.50 3.53
槽深 t
0.80 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.80 1.90 2.00 2.10 2.30 2.70 2.70
下面从以下几个方面对防水机进行总结： 1.侧键的防水结构设计 2.接插件及装饰件的防水设计 3.前后壳的防水结构设计 4.主按键的防水结构设计 5.Window 区域的防水结构设计 6.电池盖的防水结构设计 7.翻盖机 FPC 或排线的防水结构设计 8.Speaker&MIC 位置的防水结构设计 9. 关键部件的防水结构设计 10. O 型圈防水结构设计 11. 一衣带水的小日本防水结构设计
槽宽 b
1.3 0 1. 90 2. 10 2.30 2. 40 2.60 3.10 3.20 3. 36 3.40 3.84 4.45 4. 45
密封圈线径 C/S 5.00 5.33 5.50 5.70 6.00 6.50 6.99 7.00 7.50 8.00 8.40 8.50 9.00
槽深 t
同的预压量)； 主要运用于：B、Earphone、DC 键；2.背壳后面的装饰件等上面(装饰件如 F58 Lid assessory)；3.电池盖上面(如 F35 电池盖)。
Key 材料：PC+TPU
防水圈材料：TPE or 硅胶 or 橡胶
Frame 材料：PA+GF or PC+GF
前壳与 Frame 防水设计
防水圈材料：硅胶 or TPE
电池盖材料：PC+GF or PA+GF
防水支架材料：PC+GF or PA+GF Speaker & MIC 位置的防水结构设计
MIC & Speaker 配合设计： 1. Speaker 位置一般都采用防水膜进行密封防水； 2. MIC 的位置根据结构不同采用上图结合防水或防水膜加泡棉防水； 3. 泡棉与壳体之间预压要留 0.30mm(根据防水等级要求及泡棉硬度，设置不同的预压量。) 主要运用： Speaker & MIC 及一些装饰件的位置。
用途
适用于没有耐油要求的所有密封 件，尤其是耐候性要求高的密封件。 电子设备防水密封件，如隔膜、O 型圈、衬垫、保护罩、防水套等； 高频器件的绝缘、密封。
室外型机柜的防水密封。
O 型密封圈是典型的挤压型密封。O 型圈截面直径的压缩率和拉伸量是密封设计的主要 内容，对密封性能和使用寿命有重要意义。O 型密封圈有良好的密封效果很大程度上取决于 O 型圈尺寸与沟槽尺寸的正确匹配，形成合理的密封圈压缩量与拉伸量。
防水 手机项目介绍
F06 翻盖机(生产中) 7 级等级
F035 翻盖机(生产中) 7 级等级
F58 直板机(开发中) 7 级等级
根据对以上防水手机结构设计研究分析表明： 1.不论是直板防水手机还是翻盖防水手机，其前后壳防水配合设计/按键的配合设计以及装饰 件的配合设计都是相似的，只是采用的结构稍有区别。 2.翻盖机可以把它当作两个整机对待，仅增加了 Upper 与 Lower 部分 FPC 或排线连接的防 水部 分。
静密封：圆柱静密封装置和往复运动式密封装置一样，一般取 W=10%～15%；平面静密封装 置取 W=15%～30%。
拉伸量 O 型圈在装入密封沟槽后，一般都有一定的拉伸量。与压缩率一样，拉伸量的大小对 O 型圈的密封性能和和使用寿命也有很大的影响。拉伸量大不但会导致 O 型圈安装困难，同 时也会因截面直径 d0 发生变化而使压缩率降低，以致引起泄漏。拉伸量 a 可用下式表示：
7.60
11.66
4.00
3.15
5.00
10.00
8.20பைடு நூலகம்
11.97
4.50
3.60
5.52
O 形橡胶密封圈泄漏原因及改进意见
常见疵 病
产生原因
改进意见
1.安装时损坏即配偶件的棱角过 孔时 1.安装时将壳体的端部加工为倒 角，以保证安
五、防水圈 硅胶 防水圈
O型圈防水结构设计
密封所用衬垫的材料必须具备三防（防湿热、防霉菌、防盐雾腐蚀）特性，并根据环境 剖面提出相适应的耐候性要求；如果要兼顾 EMC 对材料就又有新的要求。密封衬垫的形状 选择也直接影响密封的效果。
密封衬垫材料要求 低的吸水率：所用衬垫和密封材料吸水率应低于 0.5％。 使用温度：由环境剖面给出的极端温度（最高和最低）下，材料不龟裂，发脆或降解变 性（如返原，变稀）。 稳定性：在使用温度范围内，没有有害气体释放。 相容性：在装配中和其它材料相容性好。 耐燃性：耐燃性和抗电弧性好。 耐候性：室外（I 型面）产品需耐紫外线。 抗霉性：0～1 级。
Lens 材料：PMMA or 玻璃
防水双 面胶（热熔胶）
防水前壳材料：材料 PC+ABS & TPSIV
电池盖的防水结构设计
配合 Gap 经验值： 1. 电池盖与防水支架之间的间隙为 0.1mm； 2. 防水支架压骨与前壳侧壁之间间隙留 0.15mm； 3. 防水圈与防水支架及前壳之间的预压要预压要留 0.30mm(根据防水等级要求，设置不同
材料（优选） 硅橡胶 (FG 型高抗撕)
三元 乙丙橡胶
主要特点
1.耐候性好，抗大气老化 50 年； 2.无有害物释放； 3.材料性能的可设计性好； 4.使用温度－60℃～200℃； 5.硬度 30～70 度； 6.价格较贵。 1.密封性能与硅橡胶相仿； 2.耐老化性能优； 3.粘接性差； 3.价格便宜。
α=(d+d0)/(d1+d0 ) 式中 d‐‐‐‐‐轴径（mm）；
d1‐‐‐‐O 形圈内径（mm）。
拉伸量的取值范围为 1%‐5%。如表给出了 O 型圈拉伸量的推荐值，可根据轴径的大小， 按表选限取 O 型圈的拉伸量。O 型圈压缩率与拉伸量的先取范围
密封形式 静密封
往复运动 旋转运动
密封介质 液压油 空气 液压油 空气 液压油
侧键的防水结构设计
配合 Gap 经验值： 1. 按键与壳之间的间隙为 0.15~0.20mm(如 F58、F35)； 2. 按键与 Frame 之间行程留 0.30~0.50mm(Dome 行程)； 3. 硬 Key 触点与防水套之间间隙为 0； 4. 防水套与 Dome 之间的间隙为 0 或留 0.05mm； 5. 防水套与壳之间的配合间隙则根据防水等级要求； 设置不同的预压量及采用不同的结构(有唇边和无唇边) 主要运用于开关、音量、照相键等上面。
的预压量)； 主要运用： 1． 直板机前壳和防水支架； 2． 翻盖机的 Upper、Lower 前壳与防水支架上面； 3． 电池盖和防水支架间。(如 F35 采用的方法一)
防水圈材料：TPU or TPE
电池盖材料：PC+GF or PA+GF
防水支架材料：PC+GF or PA+GF
翻盖机 FPC 或排线的防水结构设计