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通讯类手持结构件受力仿真结构设计

项目分类:通讯工具类 发布时间:2022-05-13 ID:626134
  • 通讯类手持结构件受力仿真结构设计
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  本次设计针对手持类通讯终端的握持支撑结构展开,核心围绕日常使用场景下的受力可靠性完成结构迭代。日常握持通讯设备时,用户手部的施力点多集中在侧边框与背部承托区域,跌落、挤压、握持施力是这类结构最常见的失效诱因,尤其是用户单手握持时拇指与其余四指形成的对向挤压力,会在结构的弯折过渡区域形成明显的应力集中,这也是多数手持通讯结构出现开裂、形变的核心位置。从仿真云图的应力分布可以看到,结构在50kgf载荷、22mm位移的工况下,高应力区域主要集中在弯折段的内侧过渡圆角处,以及靠近端部的安装孔位周边,这和实际售后反馈的失效位置高度吻合——日常使用中用户握持时的挤压力、意外坐压时的载荷,都会在这些位置形成应力峰值。

  设计过程中首先对结构的安装边界做了明确限定,整体结构的外轮廓贴合人手握持的自然弧度,侧边框的厚度从端部到弯折段做渐变过渡,在应力集中的内侧区域做了局部加厚处理,同时将原有的直角过渡改为R3.5的圆角过渡,避免尖角带来的应力突变。结构上预留的安装孔位用于固定内部的功能模组,孔位周边做了0.8mm的凸台加强,避免装配时螺丝锁附带来的应力叠加,同时凸台高度控制在1.2mm,不会超出内部模组的安装空间,不会和电池、主板等核心部件产生干涉。从受力方向来看,仿真中施加的载荷方向垂直于结构的承托面,模拟用户单手握持时四指对背部结构的挤压力,以及设备放置在口袋中受到的侧向挤压工况,云图中蓝色区域为低应力区,说明这些区域的材料冗余量较大,

  后续可以通过减薄壁厚做轻量化处理,而绿色、黄色过渡区域的应力值在材料许用应力范围内,红色的高应力区则是后续优化的重点,需要通过调整加强筋的布局、优化圆角大小来分散应力。结构的外形尺寸完全匹配对应通讯设备的内部安装空间,整体长度控制在126mm,最宽处22mm,弯折段的弧度贴合人手虎口的自然曲线,握持时不会出现硌手的问题,同时结构边缘做了0.5mm的倒角处理,避免装配和使用过程中出现锐边割手的问题。安装边界上,结构两端通过卡扣和螺丝与设备的中框固定,卡扣的配合间隙控制在0.1mm,既保证装配的便利性,又避免使用过程中出现松动异响,螺丝孔位的位置避开了内部的走线空间,不会压迫FPC排线造成信号传输故障。在功能特性上,

  该结构除了承担握持时的承力作用,还作为内部天线的支撑载体,结构表面预留了0.3mm的天线支架粘贴区域,不会因为结构形变导致天线移位影响信号性能,同时结构材料选用改性PC+ABS合金,兼顾强度和韧性,在受到冲击载荷时可以通过微小形变吸收能量,避免脆性开裂。设计过程中没有盲目增加整体壁厚,而是通过局部加强的方式平衡强度和重量,在应力水平较低的区域将壁厚从1.8mm减薄到1.2mm,整体重量比初始方案降低了17%,同时高应力区域的应力峰值从最初的172MPa降到了100MPa以内,满足材料的长期使用强度要求,避免长期使用过程中出现应力疲劳开裂。针对日常使用中可能出现的跌落工况,结构的端部做了缓冲筋设计,跌落时缓冲筋先接触地面吸收冲击能量,减少冲击力传递到内部的核心元器件,同时弯折段的内侧增加了两条高度0.6mm的纵向加强筋,进一步提升结构的抗弯折能力,避免挤压时出现过大的形变挤压内部电池。整个结构的设计完全围绕实际使用场景的受力特点展开,没有冗余的结构特征,所有的加厚、减薄、圆角、加强筋设计都对应实际工况下的应力分布,既保证了结构的可靠性,又控制了整体的重量和材料成本,适合批量注塑生产,脱模斜度控制在1.5度,不会出现脱模拉伤的问题,浇口位置设置在结构的端部非外观面,不会影响后续的表面处理和装配。

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