利用Mechanica模块辅助设计手机的PIFA.doc
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1、利用Mechanica模块辅助设计手机的PIFA/蓝牙天线金属片 wsily 忠实会员问题来源:手机的各种结构件都有相应的设计标准,结构工程师的设计都需满足标准才可生产。其中,PIFA天线(或者其他天线,如蓝牙等)的金属弹片需要以一定的压紧力接触到PCB板上的PAD位置,一般要求这个压力为1N左右(太大则容易造成焊盘容易磨损,太小则会产生天线连接不良的毛病),本例要求为80-200g力的范围(某大公司设计标准),即0.784-1.96N。目的:使用ProE建立一套方法,用于考查不同的天线材质和结构形式,在工作状态下对应弹片接触PCB的不同压紧力。此法用于辅助设计天线弹片,以满足设计要求。基本流
2、程:以一个蓝牙天线为例,选取的金属材料为洋白铜(您也可以选取其他金属材料进行考查,比如不锈钢),不断调整试算不同的弹片尺寸(即姿态,本例用P1,P2。表示)在施加一定载荷后(本例以0.8N开始试算)计算弹片的压缩变形量,然后反推设计所需的变形(本例设定Y方向的变形量为1mm)对应的载荷量,以确认该弹片形状是否满足要求。Step1:用ProE建立钣金模型(金属片上表面高度已经固定,但是弹片的姿态可以自由设计),并按照硬件部门的相应要求固定画好两个PAD位置,弹片触点要正好位于PAD中心(工作状态的位置)。(如下图所示)弹片用Flange功能实现,其轮廓线草图如下。弹片的长度尺寸(图中的1.5和5
3、.49mm都要固定住,记住4.91mm这个尺寸,它是用于保证弹片在工作状态下位于PAD中心,弹片的高度5.13在后续步骤中用于调整弹片的不同姿态) 然后把5.13改成6.13,意思是让弹片回到自然状态,并且设定弹片Y向的行程距离为1mm(这个1mm是经验得来的,我们一般认为弹片行程1mm比较好,当然也不一定是这个值,0.8mm也行)。 Step2:Step2:进入ProE的Mechanica模块,选用CuNi18Zn20材料(ProE没有这个材料,我是新建的材料,所有的特性数值是查资料得来的),各个材料特性的数值如下图。然后设置上板固定约束,在触点位置施加0.8N的力(这个力的大小可以在前提所
4、说的0.784-1.96N之间选择一个就行,后面就知道为什么了)Step3:Step3:好了,开始计算了,求解过程很简单,我只关心Y和X方向的最大变形量,如下图所示。将结果提取出来,填入表中(第一行数据),并将此时弹片的尺寸定义为P1状态。(表中Youngs modulus杨氏模量是衡量弹片的弹性和抗拉/弯性能的重要参数,实际设计中要向材料供应商咨询)由于在小变形情况下(弹簧的弹性限度内),变形和载荷是成正比的,所以可以推算出Y向1mm的变形所需的载荷为2.664N(表中第二行)。我们再验算一下,如果在ProE中施加2.664N的载荷,Y向变形的确是1mm,我上面说得没错(表中第三行)。从表中
5、结果可以看出,如果要产生Y向1mm变形量,需要2.664N的载荷,没有满足我们的设计要求。Step4:Step4:既然以弹片目前的形状,变形量1mm所需的压力为2.644N,超出了我们先前规定的0.784-1.96N,那么我们就需要调整弹片的形状了,目的是让弹片再“软”一些。我先试着把1.85mm改成1.5mm,注意,为了保持弹片位于PAD中央(即4.91mm不变),我需要更改5.3mm为5.49mm(此状态定义为P2),好了,别忘了然后把弹片恢复成自然状态,进行试算。结果如下表,发现0.8N载荷下,变形更小了,说明我们的试算方向搞反了。 图片附件: P2 s8.JPG (2006-11-15
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