联想P2手机专用3D打印保护壳结构设计

做这个保护壳的初衷，是日常做结构验证时需要一个适配联想P2的装机测试载体，用来验证FDM打印薄壁卡扣结构的反复拆装可靠性，毕竟日常做数码周边结构设计，总需要拿实机做装配公差验证，现成的市售壳要么开孔位置不对，要么壁厚太厚影响后续的传感器测试，索性自己从头搭了结构。

先从安装边界说起，整个壳体的内轮廓完全贴合联想P2的机身外曲面，单边预留0.15mm的装配间隙，这个间隙值是反复测试过的——FDM打印PLA材料时，层厚0.2mm的情况下，0.15mm的间隙既能保证机身可以顺畅滑入壳内，不会因为打印溢边出现卡滞，又不会因为间隙过大导致装机后壳体晃动。壳体的侧壁卡扣做在上下两端的短边位置，每个短边做两个内扣的卡爪，卡爪的倒扣量控制在0.3mm，这个数值刚好能卡住手机中框的倒角边，拆装的时候不需要太大力气，也不会出现正常使用时松脱的情况，之前试过0.5mm的倒扣量，拆装三次就把卡爪掰断了，毕竟PLA的韧性有限，倒扣量太大反而影响结构寿命。

相机开孔的位置做了可调整的冗余设计，开孔边缘比镜头模组的外轮廓大0.8mm，一方面是给不同批次打印的尺寸偏差留余量，另一方面如果后续要给镜头加薄款保护镜片，这个尺寸也能容纳0.5mm厚度的镜片安装，不会出现顶到镜头的情况。壳体的长边位置没有做全包裹的侧壁，而是做了两段式的挡边结构，挡边的高度刚好高出手机屏幕0.2mm，手机正面朝下放置的时候，屏幕不会直接接触桌面，同时这种分段式的设计能减少打印时的支撑用量，整个模型打印的时候不需要加任何内部支撑，只需要在底部打一层薄薄的 raft 就能顺利成型，打印完成后去除支撑的工作量几乎为零，打印效率比全包裹结构高近40%。

实际装机测试的时候，顺着壳体的导向边把手机从一端滑入，两端的卡爪会自动卡入中框的卡位，滑动过程中没有明显的阻滞感，因为壳体内壁做了0.1mm的拔模斜度，从开口端到底部方向内轮廓微微收窄，手机滑到底部的时候刚好被完全固定，横向掰动壳体没有明显的旷量。按键位置做了镂空处理，没有做连体的按键结构，一方面是减少打印时的悬空结构，避免按键位置出现拉丝、下垂的打印缺陷，另一方面镂空设计不会影响按键的按压手感，按动电源键和音量键的时候不会有壳体干涉导致的按键发硬问题。

从应用场景来说，这个结构除了日常作为手机保护壳使用，还可以作为数码配件结构设计的验证样件，比如测试不同壁厚下的抗冲击性能，测试PLA、PETG等不同打印材料的装配公差表现，甚至可以在这个壳体的基础上拓展外接支架、磁吸模块的安装位，因为壳体背面是平整的大平面，预留了足够的拓展空间，后续如果要加车载磁吸的铁片，直接贴在背面平整区域就可以，不需要额外做曲面适配。

设计的时候特意把壳体的四个边角做了R2的圆角过渡，没有做尖锐的直角，一是避免打印时边角出现翘曲，二是日常使用时边角磕碰的话，圆角结构能分散冲击力，比直角结构的抗摔性能好很多。壳体的整体壁厚控制在1.2mm，这个厚度是FDM打印时走三次线的厚度（0.4mm喷嘴，线宽0.4mm的话，三次走线刚好1.2mm），打印的时候不会出现填充空隙，结构强度足够，日常从桌面高度掉落的话，这个壁厚能吸收大部分冲击力，不会出现壳体碎裂的情况，同时也不会因为壁厚太厚导致整个壳子显得笨重，装机后整体重量只增加不到10g，握持的时候没有明显的坠手感。

之前做过类似的全包裹手机壳，打印的时候内壁需要加很多支撑，拆支撑的时候很容易把卡扣结构掰断，这个分段挡边的设计刚好避开了需要支撑的悬空角度，所有悬空结构的角度都大于45度，FDM打印的时候可以自支撑成型，打印完成后只需要去掉底部的 raft 就能直接装机使用，不需要额外的打磨处理，对于需要快速打样验证的场景来说，这种设计能大幅缩短从建模到拿到实样的时间。另外壳体底部的充电接口、扬声器开孔都做了对位，开孔边缘做了0.5mm的倒角，不会割手，插充电线的时候也不会因为开孔边缘的毛边卡住充电头，之前测试的时候没做倒角，打印出来的开孔边缘有凸起，插Type-C头的时候总是卡不紧，加了倒角之后这个问题就完全解决了。