日常做通讯类设备内部结构件设计时,这类带斜切角的安装定位板是很常见的小零件,别看结构不复杂,实际用的时候对尺寸公差的要求一点不低,毕竟要卡在设备壳体的预留槽位里,还要给后续装的通讯模块、接线端子留出足够的操作空间。先看实际应用场景,这类板件一般用在手持通讯终端、小型通讯中继模块的内部,作为PCB板或者小型功能元件的安装基底,板上的两个圆孔是用来穿固定螺丝的,大孔对应M2规格的紧固件,小孔对应M1规格的紧固件,不同孔径对应不同的锁紧需求,大孔位置的固定点要承受模块自身的重量以及设备跌落时的冲击载荷,小孔位置更多是起到辅助定位、防止板件转动错位的作用。
从设计思路上来说,做这个板件的二维草图时,首先要确定整体的安装边界,总长度控制在5.5单位,总高度方向从底边到顶部的尺寸是2.5单位,这个尺寸是完全匹配通讯设备内部预留的安装仓尺寸的,不会和周边的电池仓、天线走线槽产生干涉。右上角做30度的斜切角不是随便加的工艺造型,是因为设备对应位置有一个倾斜布置的天线馈线接头,直边的话会顶住接头的金属外壳,导致装配时间隙不均匀甚至压伤馈线的绝缘层,30度的角度刚好和接头的安装斜面平行,预留出0.1单位的安全间隙,既不浪费安装空间,又能避免装配干涉。
再看尺寸链的排布,小孔的中心距离板件左边缘是1.0单位,距离底边是2.5单位方向上的居中位置?不对,仔细看尺寸,小孔中心到底边的高度是2.5减去自身的位置偏移?不对,实际标注里小孔中心的纵向位置和大孔的纵向中心是在同一水平线上吗?不,大孔的中心纵向位置距离底边是1.5单位,距离板件顶部的尺寸是2.0减去1.5?不对,右侧标注的2.0是总高度方向从底边到顶部的尺寸?哦不对,右侧标注的1.5是大孔中心到底边的距离,2.0是斜切角下端点到底边的距离,这样斜切角的位置刚好从距离右边缘一定位置、高度2.0的点斜向延伸到顶部距离右边缘合适的位置,形成30度的斜面,这个角度计算的时候要注意,30度是相对于竖直方向的夹角,实际建模的时候要把角度约束做死,不能靠尺寸凑,不然加工的时候斜切角度偏差会导致和天线接头干涉。
两个圆孔的尺寸,小孔直径1.0,大孔直径2.0,这里的直径是光孔的内径,实际加工的时候要根据所选螺丝的规格做公差配合,M2的螺丝过孔一般要做到2.0到2.1之间,方便装配的时候调整位置,补偿壳体注塑带来的微小变形,M1的螺丝过孔做到1.0到1.05之间,保证定位精度,不会因为间隙过大导致板件晃动。板件的厚度一般根据实际选用的材料来定,常用的是1mm厚的冷轧钢板或者2mm厚的ABS工程塑料,要是用在有屏蔽需求的位置,就选镀锌钢板,表面做喷塑处理,绝缘防腐蚀,要是用在轻量化的手持设备上,就选阻燃ABS,重量轻还能满足绝缘要求。
实际建模的时候,先画整体的矩形轮廓,把总长总高的尺寸约束好,然后定位两个圆孔的中心位置,先定小孔的中心:横向距离左边缘1.0,纵向距离底边的尺寸要注意,小孔中心和大孔中心的纵向位置差?不对,看草图里的中心线,两个孔的中心是在同一水平中心线上吗?哦不对,大孔的中心是整个板件的一个主要定位基准,大孔中心到底边是1.5,那小孔中心的纵向位置和大孔一致,横向距离左边缘1.0,这样两个孔的中心距就确定了,这个中心距要和被固定的PCB板上的安装孔中心距完全匹配,不然装的时候螺丝穿不进去。然后再做右上角的斜切,先确定斜切的两个端点,下端点在右边缘上,距离底边高度2.0,上端点在顶部边缘上,然后约束斜边和竖直方向的夹角是30度,这样整个轮廓就完全约束了,不会出现过定义或者欠定义的情况。
这类板件虽然小,但是在通讯设备里的作用很关键,要是尺寸做不准,要么装不进去,要么固定不牢,设备摔几次就会出现元件松动、接触不良的问题,所以二维草图阶段就要把所有的安装尺寸、干涉避让尺寸都考虑周全,不能等到三维装配的时候才发现问题,那样改起来反而耽误时间。比如斜切角的位置,要是一开始没考虑天线接头的位置,做成直边,后面要么磨板件,要么改接头位置,都会增加不必要的成本,所以在画二维草图的时候就要把周边的关联零件的边界都考虑进来,把安装边界卡死,每个尺寸都要有对应的设计依据,不是随便标个数就行。另外,板件的边缘要做微小的倒角,避免锋利的边缘割伤装配工人的手,也防止划破设备内部的导线绝缘层,这个细节虽然在草图里没标,但是实际出工程图的时候要加上技术要求,注明边缘去毛刺、倒C0.1的角。还有孔的边缘如果是金属板的话,要做沉孔或者翻边处理,避免螺丝拧紧的时候刮伤螺丝的镀层,也能增加接触面积,让固定更牢靠。
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