手機(jī)耳機(jī)插座結(jié)構(gòu)保護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

手機(jī)等電子產(chǎn)品在使用或攜帶過程中跌落至地面或不慎撞擊到堅(jiān)硬物體上的意外時(shí)有發(fā)生，跌落或撞擊引起的機(jī)械沖擊可能引起耳機(jī)插座損壞。因此本文根據(jù)手機(jī)在帶耳機(jī)跌落試驗(yàn)中出現(xiàn)的實(shí)際失效問題，利用HyperMesh和Abaqus軟件對手機(jī)跌落進(jìn)行仿真計(jì)算，分析了該手機(jī)在帶耳機(jī)跌落過程中耳機(jī)插座的受力情況，找到導(dǎo)致失效的根本原因；進(jìn)行方案對比，并通過實(shí)物跌落試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證該仿真分析的準(zhǔn)確性，為后續(xù)類似設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

一、耳機(jī)插座跌落試驗(yàn)

為了驗(yàn)證耳機(jī)插座的結(jié)構(gòu)可靠性，需要對手機(jī)進(jìn)行帶耳機(jī)跌落試驗(yàn)。

器材：手機(jī)3臺、耳機(jī)線 3條、大理石地面、跌落測試機(jī)。

跌落高度：根據(jù)國家電工電子產(chǎn)品的環(huán)境試驗(yàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，跌落高度最高為1米。出于安全性考慮，這里選用1.5米。

測試方法：手機(jī)插入耳機(jī)線后用跌落測試機(jī)將其以耳機(jī)插座端垂直向下的姿勢在特定高度后釋放，使之自由下落到地面，每臺手機(jī)跌落3次。

檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：手機(jī)每跌落1次檢查一次外觀及功能是否有異常。樣機(jī)完成3次跌落后，再進(jìn)行拆機(jī)檢查。檢查內(nèi)容包括：1）耳機(jī)插座本體是否存在開裂及斷裂現(xiàn)象；2）主板是否有碰傷；3）耳機(jī)插孔是否存在開裂及斷裂現(xiàn)象。

接收標(biāo)準(zhǔn)：如果3臺樣機(jī)耳機(jī)插座功能正常、插座及插孔出現(xiàn)輕微開裂可以接受；如果3臺樣品中有1臺出現(xiàn)耳機(jī)插座無功能或插座塑膠件出現(xiàn)嚴(yán)重的開裂，那么判定為不合格。

二、仿真試驗(yàn)

從仿真試驗(yàn)可知跌落過程中耳機(jī)插頭先與地面接觸，受到地面的作用力手機(jī)跌落方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，耳機(jī)插頭帶動插座本體往電池蓋方向翹起。電池蓋側(cè)結(jié)構(gòu)無法抵抗插座的變形，翹起程度逐步增大，耳機(jī)插座塑膠件受力增大。當(dāng)插座本體應(yīng)力值超過材料的屈服極限時(shí)，插座本體發(fā)生塑性變形。隨著翹起程度的增大，插座本體塑性變形也達(dá)到最大值，此時(shí)耳機(jī)插座本體與PCB板發(fā)生最大的相對位移如圖5所示。而后手機(jī)開始從地面反彈，變形又開始減小。

三、總結(jié)

試驗(yàn)證明，加強(qiáng)耳機(jī)插座周邊的結(jié)構(gòu)保護(hù)對耳機(jī)插座耐撞性很重要。上述建立的有限元模型，基本定位耳機(jī)插座失效的跌落角度，應(yīng)用有限元分析的方法分析試驗(yàn)中出現(xiàn)失效問題的根本原因，驗(yàn)證了試驗(yàn)與仿真的一致性，提出了多種改善方案。根據(jù)對比結(jié)果選擇最優(yōu)方案加以試驗(yàn)驗(yàn)證，能有效降低改模及試驗(yàn)成本，提高項(xiàng)目開發(fā)效率，尤其在對手機(jī)厚度有嚴(yán)格要求的條件下，對后續(xù)機(jī)型的耳機(jī)插座附近結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有很好的借鑒作用。