手机外壳毕业设计.docx

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手机外壳毕业设计

手机外壳毕业设计

手机充电器外壳设计

专业：

机械设计与制造

摘要

计算机仿真设计是制造业中的新型手段，是应用电子计算机对系统的结构、功能和行为以及参与系统控制的人的思维过程和行为进行动态性比较逼真的模仿。

它是一种描述性技术，是一种定量分析方法。

通过建立某一过程和某一系统的模式，来描述该过程或该系统，然后用一系列有目的、有条件的计算机仿真实验来刻画系统的特征，从而得出数量指标，为决策者提供有关这一过程或系统得定量分析结果，作为决策的理论依据。

运用计算机软件对运动和动力学仿真分析，从而验证、修改、优化设计方案，使得以前需要组织研究团队，进行复杂设计计算，制造物理样机验证结果的设计过程大大简化，节约成本。

下面我们通过pro\E对手机充电器外壳进行结构设计、参数设计及三维建模。

关键词：

三维建模仿真技术

Abstract

Computersimulationdesignisnewinmanufacturing,whichmeanstoapplyacomputersystemstructure,functionandbehaviorandparticipationofcontrolsystemfordynamicprocessofthinkingandbehaviorofcomparativelifelikeimitation.Itisadescriptivetechnology,isakindofquantitativeanalysismethod.Byestablishingaprocessandasystemmodel,todescribethisprocessorthesystem,thenuseaseriesofpurpose,conditionalcomputersimulationexperimenttodepictthesystemcharacteristic,thusdrawsquantitativeindexfordecisionmakerswiththisprocessorsystemsquantitativeanalysisresults,asdecisiontheorybasis.

Usingcomputersoftwaremeansofmovementanddynamicssimulation,whichtestified,modify,optimizingdesignscheme,makingthatneedtobeorganizedresearchteam,beforethecomplexdesigncalculation,manufacturingphysicalprototypedesignoftheresultsofthevalidationprocess,savingcostgreatlysimplified.Belowwethroughthepro\Eofcellphonechargershellstructuredesign,parameterdesignand3dmodeling.

Keywords:

3dmodeling，Thesimulationtechnology

前言

光阴似梭，大学四年的学习一晃而过，为具体的检验这四年来的学习效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，如这一设计《基于Pro/E的手机充电器外壳设计》。

在高速发展的现今社会手机成为我们必不可少的通讯工具，随着手机市场的高速发展，手机的配套设施也进入高速的发展，对其要求也越来越高，手机充电器面对激烈的社会竞争也需要不断地进步才能跟上时代的脚步。

本次设计以手机充电器外壳设计主线，综合了手机充电器的结构设计、参数设计三维图像生成。

把以前学过的基础课程运用到本次设计当中来，所谓学以致用。

在设计中除使用传统方法外，同时引用了Pro/E等技术，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。

计算机仿真设计是制造业中的新型手段，运用计算机软件对运动和动力学仿真分析，从而验证、修改、优化设计方案，使得以前需要组织研究团队，进行复杂设计计算，制造物理样机验证结果的设计过程大大简化，节约成本。

下面我们通过pro\E对手机充电器外壳进行结构设计、参数设计及三维图像生成。

由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师批评指正。

绪论

1手机充电器简介

手机充电器主要按照使用的方式进行分类。

手机充电器大致可以分为座式充电器、旅行充电器和车载充电器。

所有手机充电器其实都是由一个稳定电源（主要是稳压电源、提供稳定工作电压和足够的电流加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成。

座式充电器：

这类充电器一般多为慢充模式，充电时间较长，大约为4～5小时。

1．1座式充电器

旅行充电器：

大多数手机标准配置中只有旅行充电器。

旅行充电器和座式充电器对电池充电的效果是一样的。

这类充电器携带方便，对于经常出外旅行的人来说比较合适，它一般是快速充电方式，充电时间为2～3小时，旅行充电器基本都具有充满自停的功能，对手机不会有任何不良影响。

1.2旅行充电器

车载充电器：

这类充电器可以方便用户在汽车上为手机充电。

其原理是采用汽车点烟器的电流电压12－24V，“车充”经内部电路进行稳压，整流滤波后，输出合适手机充电所需电压，对电池进行充电。

车载充电器的一端插入点烟器，另一端连接手机，一般充电电流较大，属快速充电，一般充电时间为60－90分钟。

现在一些大城市的主要商场、饭店、车站出现了一种给手机充电的装置，叫做“街头手机充电器”，这种装置有一人多高，分布有不同手机品牌的充电插头，只要把充电器上的小夹子往电池上一夹，再投进去一元硬币，您的手机就可以充10分钟的电，并可维持至少5个小时的待机时间。

1.3车载充电器

2电话的市场调研

根据国家工业和信息化部在2011年03月25日发布的全国电信业务统计显示，2011年2月，全国电话用户净增816.6万户，总数达到117229.4万户。

其中，固定电话用户减少94.0万户，移动电话用户净增910.6万户。

1.固定电话用户：

1-2月份，全国固定电话用户减少91.8万户，达到29346.5万户。

固定电话用户中，无线市话用户减少172.6万户，达到2690.6万户，在固定电话用户中所占的比重从上年底的9.7%下降到9.2%。

2008-2011年固定电话用户各月净增比较

2．108-11年固定电话用户各月净增比较

2.移动电话用户：

1-2月份，全国移动电话用户累计净增1982.6万户，达到87882.9万户。

移动电话用户中，3G用户净增893.8万户，达到5598.9万户。

2008-2011年移动电话用户各月净增比较

2．208-11年移动电话用户各月净增比较

3手机充电器的市场走向

手机业务优势凸显，一方面因手机有方便快捷的天然优势，另一方面得益于去年以来手机单向收费等资费优惠政策的全面实施。

此外，第三代移动通信即3G试商用，手机报、手机电视等新鲜业务的推出，也吸引了更多人使用手机。

”工业和信息化部运行监测协调局负责人说，这些数据显示手机“环保节能充电器”有着无限商机。

21世纪是一个信息和经济的时代，人们钟爱出行、旅游，商业人士更是奔波世界各地，由于不同型号的手机需专一的配套充电器，出门在外关键时刻，遇到手机没电，不是没有充电器，就是无电源可充。

日常生活中使用手机，尤其是为了追赶潮流经常换手机的人们，一定都会为了有很多的手机充电器发愁，手机换新的了，以前的手机充电器留也不是、扔也不是，就算是狠心扔了，还是会觉得可惜、浪费了，这都是因为不同的手机充电器的技术指标和接口不同。

就是在这样的市场需求之下，公司成功的研制开发出了适合市场上任何型号手机的万能充电器，该产品即充即用、携带方便。

目前，就拥有6亿用户的庞大市场消费潜力，且随着手机用户不断的增加而上升。

有预测称，2010年全球手机用户将达33亿用户，相对现在的实际情况，需求方面还有较大的空间，同时手机市场的看好促进通讯配件尤其环保节能手机充电器市场前景非常乐观。

锂离子电池本身的良好特性，使得其在便携式产品中（手机、笔记本电脑、PDA等）的应用越来越广泛，用于锂离子电池的充电器在设计和功能上也日趋完善。

现在主要介绍了锂离子电池手机充电器的市场现况、发展前景，以及目前流行的电路设计

3.1锂电池

锂离子电池具有较高的能量重量比和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命较长，价格也越来越低。

它的这些特点促进了便携式产品向更小更轻的方向发展，使得选用单节锂离子电池供电的产品也越来越多。

锂离子电池的不足之处在于对充电器的要求比较苛刻，对保护电路的要求较高。

其要求的充电方式是恒流恒压方式，为有效利用电池容量，需将锂离子电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度（精度高于1％）。

另外，对于电压过低的电池需要进行预充，充电终止检测除电压检测外，还需采用其他的辅助方法作为防止过充的后备措施，如检测电池温度、限定充电时间，为电池提供附加保护。

由此可见实现安全高效的充电控制成为锂离子电池推广应用的瓶颈。

锂电池充电器的基本要求是特定的充电电流和充电电压，从而保证电池安全充电。

增加其它充电辅助功能是为了改善电池寿命，简化充电器的操作，其中包括给过放电的电池使用涓流充电、电池电压检测、输入电流限制、充电完成后关断充电器、电池部分放电后自动启动充电等。

所有或者部分这些功能都可以在充电芯片中实现，当然，也可利用ASIC、分立器件、或在微处理器的基础上用软件实现。

目前，市场上手机充电器种类繁多，但其中也有很多质量低劣的不合格产品。

在去年产品质量国家监督抽查结果中，将近40％的厂家生产的充电器不合格。

其主要问题出现在:

与交流电网电源的连接，电源端子骚扰电压，辐射骚扰场强和充电电压几个方面。

另外，一些产品的低温性能、额定容量、放电性能、安全保护性能等方面存在质量问题。

这些质量问题会影响到手机的正常使用，还会影响手机的使用寿命，严重时还可能伤害消费者。

现在市场上发现有一些假冒伪劣手机电池便携式充电器。

这些充电器由于价格非常低，携带方便，有许多手机用户更愿意使用这些充电器来对电池进行充电。

劣质充电器实际上就是一个没有安全保证的简易变压器，由于内部缺少保护电路等保证安全的零配件，因而重量较原装品轻很多。

但实际上，由于现在的手机电池多采用锂离子电池或镍氢电池作电芯，对充电器的电压、电流特性及安全保护有很高的要求。

这些假冒伪劣充电器由于设计简单，采用劣质材料，加工手段粗糙，对手机电池的性能和寿命有很大损害。

没有保护电路的充电器，由于不能保证充电时电流的稳定，因而会有烧坏电池甚至爆炸的危险。

手机充电器的市场走向

1.目前，手机充电器可分为单槽形状和双槽型充电器，单槽形充电器正在受到双槽形的攻击。

双槽形充电器除了具有慢速充电、快速充电、放电及镍镉、镍氢电池兼充的标准功能外，还有部分产品带有自动温度控制与电压控制，严防过充的新功能，因而消费者应将倾向于选择双槽型充电器。

2.随着手机种类的日益增多，各种充电器因机型不同，电源端口的大小也不相同，从而不能互换使用，给消费者带来了不便。

标准型充电器，是指可以连接所有手机底端电源插座（端口）的充电器。

而且，生产的手机的电源端口将统一为适用于标准充电器的规格。

这样，消费者将不必在每次换手机时同时购买新的充电器。

由此可见，充电器在从坐式向便携式、双槽式等方向发展的同时，也开始向标准化、通用化的方向发展。

3.手机充电器的待机耗电量的降低逐步成为充电器的设计过程中的一个重要环节。

相比于以前的充电器，今后生产的产品将会在各项功能完善的同时进一步降低本身的待机耗电量。

为了达到这一目标，可以设计一个判断AC适配器是否连接负荷（手机）的IC，当未连接负荷时，将AC适配器的直流输出方（2级电路）切换到高阻抗电路上。

通过采取这一措施可以大幅减少待机时2级电路的消耗电流（可以达到数十μA）。

另外，还可以在输入交流100V方（1级电路）中设置切换电路。

在未连接负荷时，通过开关切换电路来减少供应给直流输出方（2级电路）的功率从而减少耗电量。

4.现在市场上的大部分充电器，只是针对锂电池或镍氢电池充电的，但是随着市场的发展，自动识别两种电池而进行相应的充电进程的充电器正在逐步占据主流。

可以自动分辨锂电池或镍氢电池的座充能“防止将锂电放电的错误动作”，如果在充锂电池时不小心按到了座充上的“放电钮”，好的座充可以辨识出来是锂电池，因此不会做放电动作 差的座充则不管三七二十一地进行放电，这就会造成锂电池寿命的折损。

目前一些大的厂家生产的手机充电器都具有以下特点:

宽范围AC输入或多国电压可选 具备限流保护，电流短路与反充保护线路设计 体积小、重量轻 自动、快速充电，充满电后自动关断等等。

另外，有的充电器还有自动识别锂离子、镍氢、镍镉电池组 具有放电功能 LED充电状态显示 低噪声 模拟微电脑控制系统等特点。

一般来说，恒压充电结束时的小电流充电过程中，电流的大小一般为恒流充电时电流的十分之一。

目前在锂离子电池充电器的设计中，对手机充电结束后由于某种因素放电的情况而专门设计了检测电路，一旦检测到电池电压降低，就会重新启动充电过程

其典型的充电曲线如图所示

3．2充电曲线

综上所述，随着便携式产品突发猛进的发展，尤其是手机的普及，以及锂离子电池的广泛应用，锂离子电池充电器的设计和功能面临着进一步的改善。

对于众多充电器生产厂家来说，尽早设计出功能完善、安全实用的充电器，就能更早的在市场中占据领先地位，抢占商机。

1材料的选取

1．1ABS树脂的性质

ABS树脂是微黄色固体，有一定的韧性，密度约为1.04~1.06g/cm3。

它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强，也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解。

ABS树脂可以在-25℃~60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀。

因此它可以被用于家电外壳、玩具等日常用品。

1．1．1ABS塑料颗粒

1.2ABS树脂的材料展望

ABS是本世纪40年代发展起来的通用热塑性工程塑料，是一个综合力学性能十分优秀的塑料品种，不仅具有良好的刚性、硬度和加工流动性，而且具有高韧性特点，可以注塑、挤出或热成型。

大部分汽车部件都是用注塑成型方法加工的，ABS树脂的优点是抗冲性、隔音性、耐划痕性，耐热性更好，比PP更美观，特别在横向抗冲性和使用温度较为严格的部件。

ABS树脂是汽车中使用仅次于聚氨脂和聚丙烯的第三大树脂。

ABS树脂可用于车内和车外部外壳，方向盘、导油管及把手和按钮等小部件，车外部包括前散热器护栅和灯罩等。

　ABS树脂容易加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装、着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能，可广泛应用于电子电器领域，包括各种办公和消费性电子/电器，办公电器包括电子数据处理机、办公室设备。

近年来在电子电器市场，ABS树脂在要求阻燃和高耐热的电子/电器市场中将保持其地位，阻燃与耐高热的ABS树脂在与ABS/PC等工程塑料合金的竞争中具有明显的优势。

1.3ABS树脂的管材的特点

ABS树脂的棺材特点：

（1）工作压力高:

在常温2OC情况下压力为1.OMpa。

（2）抗冲击性好:

在遭受突然袭击时仅产生韧性变形。

（3）本产品化学性能稳定、无毒、无味，完全符合制药、食品等行业的卫生安全要求。

（4）流体阻力小，其内壁光滑，转弯处呈圆弧形，因而流动磨擦力小，大大减少了系统流体阻力和泵的马力。

（5）使用温度范围大:

其使用的温度范围为-2O℃～+70℃。

（6）使用寿命长:

本产品在室内一般可用50年之久，如埋在地下或水中寿命会更长，且无明显腐蚀。

（7）安装简便密封性好:

本产品安装采用承插式连接溶剂粘接密封，施工简便，固化速度快、粘合强度高，避免了一般管道存在的跑、冒、滴、漏的现象。

（8）重量轻，节省投资:

ABS的重量是钢铁的1/7，因而减轻了结构重量，减轻了工人劳动强度，并降低了原材料的消耗，可大大节省工程投资。

综上所述ABS树脂在汽车、机械、家电、计算机、通讯器材、办公设备等方面获得了广泛应用，如移动电话的机壳、手提式电脑的外壳、以及汽车仪表盘〔板）等。

ABS已广泛应用于制造手机外壳。

2面底壳的设计

2.1止口线的制作

内部结构开始，先是对面底壳进行抽壳，一般基本壁厚2mm，面底壳拆分间隙为0，面壳盖向底壳，适宜做公止口，底壳做母止口，止口不宜太深，一般0.6-1.2mm，为了方便装配，也可在公止口上导C角，还有一种反止口，就是面壳为母止口，后面主扣分布有讲。

具体尺寸将在附件中提到。

2．1．1底壳

2．1．2面壳

2.2螺丝柱的结构

螺丝柱是决定整机强度的关键，且强度不够，容易破裂，造成不必要的损失，充电器锁螺丝通常有4处

2．2．1面壳螺丝柱

2．2．2底壳螺丝柱

a面底壳配合锁螺丝固定，注意底孔深度≤螺丝长度，深度直内壁即可，但柱子在夹水线上，腔体太深的时候，需要深到壁厚一半，避免缩水，但也不是一定的，当外观面是异型时，可根据熔胶流向决定

b滑块盖的螺丝数量一般为2个。

c插头压片锁的螺丝一般为PA2.0*10mm，因为插头使用力度较大。

电路板的固定不一定要用螺丝固定，主要是在电路板在受力过大情况时，选择用螺丝固定，也可用柱子穿过过孔，也可用骨位卡住电路板

一般自攻螺丝底孔直径为自攻螺丝公称直径的0.85。

外径为底孔径的2-3倍；

柱子高度根据选用的螺丝长度而定，一般为5-6圈有效牙纹长度；

螺丝柱的周边加强骨厚度一般为壁厚的0.5-0.7，高度为螺丝柱高度的2/3；

螺丝柱的背面在啤塑时，常有缩水痕，改进方法有二：

①.螺丝底孔深度深至壁厚的一半；②.在螺丝柱根部偷胶，

深1/3壁厚，宽度0.5mm

壁厚一半，避免缩水，但也不是一定的，当外观面是异型时，可根据熔胶流向决定；

表2.21充电器常用螺丝表

自攻螺丝型号

螺丝常用长度（mm）

ABS螺丝底孔直径

PA1.7（尖头）

4，6，8，10，15

1.45mm

PA2（尖头）

4，6，8，10，12

1.7mm

PA2.3（尖头）

4，6，8，10，12

1.9mm

PA3（尖头）

4，6，8，10，12

2.5mm

PB1.7（平头）

4，6，8，10，12

1.45mm

PB2（平头）

4，6，8，10

1.7mm

PA2.3（平头）

8，10，12，

1.9mm

PWA1.7（尖头带介）

4，6，8，10，12

1.45mm

PWA2.0（尖头带介）

4，6，8，10，12

1.7mm

PWA2.3（尖头带介）

4，6，8，10，12

1.9mm

PWB1.7（平头带介）

4，6，8，10，12

1.45mm

PWB2.0（平头带介）

4，6，8，10，12

1.7mm

PWB2.3（平头带介）

4，6，8，10，12

1.9mm

2.3主扣分布

扣位的样式很多,我用的是反止口，面壳公扣在上，底壳母扣在下，但也可以作成正止口，需要把公扣与公止口之间的开模死角填起来。

主扣的分布一般在充电器尾部，因为前端已用螺丝固定了，后端分布两个主扣，一般为对称，按较宽位置选择，中心间距尺寸最少留2.5个扣位宽度间距，因为间距近了仅起到一个扣的作用，且很难扣入，得不尝失！

例如

扣位总宽度为6，则中心间距留到15mm以上。

侧边分布直骨管住。

直骨要高出底壳止口顶面约1.0mm，起到管住面壳错位，

充电器周边均匀分布即可，但也不要影响

到其他的装配，如PCBA板，主扣位，压片安装位，螺丝柱装配等等。

也可以直接用止口唇做直扣，不是空间不够用，尽量不要用这种结构。

分布主扣与直骨的设计主要依照合壳固定与力度均匀

2．3．1底壳母扣

2．3．2面壳公扣

2.4接触头的滑槽的设计

接触头的滑槽是根据接触触头轨迹制作的，宽度大于滑块盖避空孔宽度。

整体形状为两圆相交，尺寸依照滑块盖避空孔尺寸，深度比触头低2mm即可.

2．4．1滑块盖

2．4．2滑槽

2.5散热窗、贴主标的位置,支撑凸点的设计

a．散热窗的位置

散热窗的分布在大功率电子元件附近，充电器PCBA板上就变压器、整流二极管，和绝缘电阻功率大，主要以上几个元件选用位置。

必须考虑左右大致对称，不能影响外观。

2．5．1底壳上的散热窗

b．主商标位置

贴主标的位置可根据散热窗位置选取，大小尺寸需要尽量分型号，这样比较节省成本。

如上图PCB板与USB在壳体能装着，显示出来相对位置，窗户在变压器位置，主表相对在窗户下位置。

间距3-5mm，位置不够此尺寸也可缩。

其深度一般为0.3mm，主标厚度一般为0.6-1.0mm，有合成纸、哑银龙、金丝笼等材质。

2．5．2主商标位置

2.6USB的固定结构

USB插槽有很多类型，主要有立式和卧式两种，充电器上最常用的是卧式USB，因为价格较便宜。

这里采用卧式USB。

2．6．1USB的结构

USB的固定结构主要就是让USB能承受的住插拔的力度。

先开导正方孔，需要与USB开口尺寸一致。

USB插位周边有翻边的，依照翻边高0.6mm，厚0.3mm做槽位，上下留间隙各0.2mm，左右留间隙各0.2mm-0.5mm，USB前端顶住槽位前端，O配0，槽宽度留至0.6mm，给点退位空间，拔模的时候保证为减胶拔模1度；USB插位如果没有翻边的，就直接开口，安装后，USB开口前端与外观面平齐，开口内壁导角，便于插装；也可做个附件，插入USB固定卡槽内即可。

2．6．2USB的安装位置

3压盖的设计

3.1压盖装配位置的结构设计

这是以单扭簧复位的方式固定电池，安装位置尺寸.用的是5圈线径0.8扭簧，长度约5mm，对应尺寸6.5mm，力度5N，压盖安装位置宽度6mm，对应尺寸：

6mm。

这是以扭簧复位的方式固定电池，安装时需要用尖嘴钳钳至压盖扭簧挡位处.安放位置结构设计时，先参照绘制凸台与压盖安装位置

在这里主要注意单扭簧的两个脚与面壳、压盖配合，

易把压盖安装槽位压破裂,需要加厚安装槽，不然扭簧脚挂不到压盖上.

这种单扭簧复位的方式多用从中间作用力,且两边固定,力度比较均匀；还有一种单扭簧复位的方式,就是横着夹紧电池,

3．1．1扭簧

3．1．2压盖

3.2与胶垫装配位置的结构设计

胶垫或海绵的厚度一般要求为1.0mm,背面贴胶，这个尺寸是供应商提供的标准厚度,也可比1.0mm小,但成本要贵点.胶垫或海绵露出壳体0.5mm即可,怕外轮廓过小,保持不了电池的平衡.注意海绵贴为压前的厚度，气孔密度为EPPS55-70

胶垫外型参照压盖夹电池位置的形状,具体的轮廓如下

3．2．1压盖上的胶垫外型轮廓

4各部分的安装设计

4.1插头安装的设计

安装插头的位置确定：

先要选择使用什么插头，不同的插头安装的结构也不一样，瓜仔插头：

弹片为135度折角，起扳起回弹作用，