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双柱弧形连接支撑结构件设计

项目分类:通用五金配件 发布时间:2022-07-30 ID:690657
  • 双柱弧形连接支撑结构件设计

  这款双柱弧形支撑结构件,在日常的通讯终端装配、小型电子设备内部支撑场景中十分常见,很多手持类通讯设备的内部骨架、外接辅助握持结构都会用到这类异形支撑件。从结构本身来看,底部采用连续S形弧形基体设计,并非随意做的曲面造型,而是充分考虑了握持贴合度与受力分散需求——弧形的曲率完全贴合人手握持时的掌指弧度,当作为手持通讯设备的外接支撑握柄部件时,能让受力均匀分布在整个弧形基体上,避免局部应力集中导致的结构断裂。基体两端做了圆弧过渡处理,没有尖锐棱角,一方面是装配时不会划伤操作人员与设备外壳,另一方面在日常使用中遇到磕碰时,圆弧面能更好地分散冲击力,比直角结构的抗冲击性能提升至少三成。

  基体上垂直设置的两个空心圆柱支柱,是整个结构的核心连接部位,空心设计并非单纯为了减重,而是预留了紧固件穿装的通道,不管是用自攻螺丝还是螺栓穿过支柱完成与上部功能模块的连接,空心内壁都能给紧固件提供足够的导向与咬合长度,保证连接的同轴度与紧固强度。两个支柱的高度存在细微差值,是匹配上部连接模块的安装面高度差做的适配设计,避免装配后出现安装面翘曲、紧固件虚接的问题。支柱与弧形基体的衔接位置做了圆角过渡处理,没有加工应力集中的直角接缝,在注塑或者压铸成型时,这个位置的材料填充更顺畅,不会出现缺料、缩孔的成型缺陷,同时长期受交变载荷时,过渡圆角能有效分散应力,避免衔接位置出现疲劳断裂。

  从安装边界来看,整个结构的最大外轮廓宽度由弧形基体的两端最大跨度决定,安装时需要预留的横向空间要比基体跨度宽出2-3mm的装配间隙,避免与周边相邻部件产生运动干涉;纵向安装高度以最高的支柱顶端为基准,上部连接模块的安装面不能超出支柱顶端的平面范围,否则会出现压装不实的问题。支柱的内孔直径是按照常用的M3紧固件规格设计的,孔壁厚度预留了足够的攻丝或者穿装衬套的余量,就算是需要反复拆装的场景,孔壁也不会因为多次受力出现开裂滑牙的问题。

  设计这类结构的时候,最先要确认的是弧形基体的曲率匹配度,不能只看外观造型流畅,要实际模拟握持受力时的压力分布,调整曲率让最大受力点落在基体的中部加厚区域,而不是两端的悬臂位置;其次要核算两个支柱的位置度公差,因为支柱是和上部模块精准对接的,位置偏差超过0.1mm就可能出现装配错位,所以建模时两个支柱的同轴度、与基体底面的垂直度公差都要严格控制在合理范围内。另外空心支柱的顶端要做微小的倒角处理,方便装配时紧固件快速导入内孔,提升装配效率。

  这类结构件除了用在通讯手持设备上,在小型家电的内部支撑、工业手持终端的握持结构、甚至是部分健身器材的辅助握把配件上都能适配,只要调整弧形曲率和支柱的间距、高度参数,就能快速衍生出适配不同安装场景的变体结构。结构本身没有复杂的倒扣或者特殊成型结构,不管是采用工程塑料注塑成型,还是采用铝合金压铸成型,都能实现较高的生产良率,不需要复杂的抽芯滑块结构,模具成本相对较低,适合批量生产。在做受力校核的时候,要重点模拟垂直于支柱方向的侧向受力,因为日常使用中最容易出现的失效形式就是受侧向力导致支柱从基体衔接位置断裂,所以除了衔接位置做圆角过渡,还可以在支柱根部做局部加厚的加强筋,不过加强筋的厚度不能超过基体壁厚的三分之二,避免成型时出现表面缩痕,影响外观与装配精度。

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