To Fix the E680 Phone Top Catch Release Issue With the Help of Simulation

  ABSTRACT
  Simulation has been used from concept design to very detailed design of E680 phone and helps engineers to predict the behaviors of the product and /or components during drop test very early in the design phase. This paper demonstrate the simulation effort involved in fixing the top catch release problem in the design of E680 phone, Abaqus/Explicit is the solver used to determine critical drop orientation and simulate multiple design configurations, results of simulation are included to show the behavior of top catch in critical drop orientation and the results are subsequently validated by prototype units.  

  概述

  E680项目是由Motorola北京研发中心(BJDC)进行的。设计的关键点在于：一个大的LCD，立体声喇叭，游戏按键。基于初始设计的跌落模拟，没有发现顶部卡钩有任何问题。然而，在第一次MEALT(Mechanical Accelerated Life Test) 中有十五个样机出现顶部卡钩脱开。早期模拟中没有捕捉到该失效问题的原因估计是仅进行了6个平面跌落模拟。于是跌落模型以更多的角度被重新运算来检查该失效模式。图1显示了顶部卡钩的位置和出问题的实际情况。

  确定关键跌落方向

  图2显示了导致后盖在顶部卡钩位置产生最大变形的最严重跌落方向。手机平面和y轴的夹角为15度。模拟的变形结果如图3所示。

  随着导致ALT(Accelerated Life Test)失效的最严重跌落方向被确定，基于该跌落方向的几种设计改进方案被一一评估。

  1) 去除顶部卡钩 
  人为切除顶部卡钩再进行10个样机物理跌落试验。屏幕锁扣脱开导致问题更加严重。该方案被否决。

  2) 将后盖材料变为60%的玻璃纤维填充塑料
  该方案在整个模拟过程中被评估。采用该新材料后后盖的弯曲刚度提高，顶部卡钩的脱开问题可以解决。然而，这种材料不适于喷漆。该方案被暂时保留。

  3) 增加卡钩厚度从0.7mm到1.2mm
  图4显示了这个修改，该方案由模拟进行评估。增加了厚度后问题仍然存在。该方案被否决。

  4) 增加一个新的卡钩
  图5显示了这个修改，在屏幕锁扣旁边增加了一个新的卡钩。该卡钩的尺寸和方案3类似。该方案由模拟进行评估。结果还是不能令人满意——发现了大的变形，如图6所示。该方案被否决。

  5) 增加卡钩的长度
  该方案是方案4的扩展，左边的卡钩连接在一起而右边的卡钩增加长度，如图7所示。该方案由模拟进行评估。结果表明加强区的变形得到改善，但屏幕锁扣所在的中心区域仍然存在较大变形，如图8所示。该区域也需要加强。

  6) 基于方案5在屏幕锁扣区域增加一个加强肋
  该方案是方案4的扩展，在屏幕锁扣区域增加一个肋骨来强化该区域。构型如图9所示。该方案由模拟进行评估。后盖在屏幕锁扣处的最大变形预测为0.7mm。没有发现顶部卡钩的脱开，如图10所示。对该设计进行了更多的对地面不同角度跌落模拟，均未发现顶部卡钩脱开问题。该设计方案最终被产品开发组采用。

  验证和结论

  方案6中所有设计变化均被成品采用。对成品进行物理跌落试验，没有发现顶部卡钩脱开。该设计方案所有重要改进均在成品上实施前用模拟进行评估。这一过程节省了不必要的样品制造中人力、物力和时间的投入，这种投入通常需要不止一轮的模具修改。(e-works)