日常做通讯类设备内部结构适配的时候,经常会遇到需要做局部定位、承托或者间隙填充的结构件,这类带凹腔的实心尼龙块就是很典型的适配型零件,很多时候不需要复杂的装配关系,直接卡入或者粘接在设备壳体的对应位置就能实现功能。先从实际使用场景说,这类零件大多用在手持通讯终端、小型通讯模组的内部,用来承托圆柱形的功能元件,比如小型咪头、天线接头、柱状电容这类带圆弧外轮廓的元件,避免元件在壳体内晃动、移位,同时尼龙材质本身有一定的自润滑性和减震效果,不会刮伤元件表面,也能缓冲设备跌落、振动时的冲击力。
设计的时候首先要考虑的是凹腔和被承托元件的配合公差,半球形凹腔的直径要比被承托元件的外径大0.1到0.2毫米,不能做紧配合,不然装配的时候元件压入会把尼龙块挤变形,反而影响周边结构的安装间隙;凹腔的深度不需要做满半球,通常做到元件半径的三分之二就足够,既能保证承托的接触面积,又能给元件的引脚、接线留出足够的走线空间,不会压到线材。块体本身的外形是规整的长方体,六个面都做了0.2毫米的倒角,没有尖锐的棱角,一方面是注塑或者机加工的时候方便出模、去毛刺,另一方面装配的时候不会刮伤设备壳体的内壁,也不会割伤装配人员的手。
从安装边界来说,这类实心块的长宽尺寸要和设备壳体内的预留安装槽完全匹配,公差控制在负0.05毫米以内,保证块体放入安装槽之后不会出现横向窜动,块体的高度要比安装槽的深度低0.1毫米,避免块体顶到设备的上盖,导致壳体装配出现缝隙。材质选用白色尼龙,一方面是因为尼龙的密度低,不会额外增加通讯设备的整体重量,符合手持设备轻量化的设计要求,另一方面白色尼龙的绝缘性能优异,不会对设备内部的射频信号造成干扰,这一点在通讯类产品的结构设计里是非常重要的选型依据,要是用了金属材质的垫块,很容易造成信号屏蔽,影响设备的通讯性能。
实际做结构验证的时候,还要考虑块体的耐温性能,通讯设备长时间工作的时候内部会有一定的温升,尼龙材质的热变形温度能满足日常使用的温度要求,不会因为长时间受热出现软化、凹陷的问题,保证承托结构的稳定性。另外块体本身是实心结构,没有做镂空或者减重孔,一方面是因为本身尺寸很小,实心结构的重量已经足够轻,不需要额外减重,另一方面实心结构的结构强度更高,在受到挤压的时候不会出现开裂、变形的问题,能长期保持尺寸稳定性。凹腔的内壁要做光滑处理,粗糙度控制在Ra1.6以下,避免和被承托元件接触的时候产生摩擦异响,也不会因为内壁的毛刺刮破元件的外层绝缘皮,造成电路短路的风险。
在做三维建模的时候,长方体的基准面要选在块体的底面,也就是和设备壳体接触的安装面,凹腔的中心要和块体的中心重合,保证承托力均匀分布,不会出现元件偏斜的问题。块体的四个侧边和安装槽的配合面可以做微小的拔模斜度,角度控制在0.5度以内,既方便装配的时候顺利推入安装槽,又不会因为斜度过大导致块体在槽内晃动。如果是用于需要经常拆卸维护的部位,还可以在块体的侧面做一个小的抠手槽,方便后期维护的时候把块体取出来,不过这个抠手槽不能做的太大,不然会影响块体的安装稳定性,也不能和内部的其他元件产生干涉。
这类结构件看起来简单,但是在通讯设备的内部结构里作用很关键,很多时候设备出现异响、元件移位、信号不稳定的问题,都是因为这类小的结构件尺寸设计不合理、材质选型不对导致的。设计的时候不能只看单个零件的尺寸,还要结合周边的结构、被承托元件的参数、设备的整体装配要求来综合考量,比如要考虑块体和周边PCB板的间隙,和电池仓的距离,和天线馈线的走线位置,不能只盯着块体本身的结构来做设计。另外尼龙材质有一定的吸湿特性,在建模的时候要提前考虑吸湿后的尺寸膨胀量,预留出足够的膨胀间隙,避免在高湿度环境下使用的时候,块体吸湿膨胀顶到周边的元件或者壳体,导致设备变形。
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