手機耳機插座結構保護的優化設計

手機等電子產品在使用或攜帶過程中跌落至地面或不慎撞擊到堅硬物體上的意外時有發生，跌落或撞擊引起的機械沖擊可能引起耳機插座損壞。因此本文根據手機在帶耳機跌落試驗中出現的實際失效問題，利用HyperMesh和Abaqus軟件對手機跌落進行仿真計算，分析了該手機在帶耳機跌落過程中耳機插座的受力情況，找到導致失效的根本原因；進行方案對比，并通過實物跌落試驗進一步驗證該仿真分析的準確性，為后續類似設計提供依據。

一、耳機插座跌落試驗

為了驗證耳機插座的結構可靠性，需要對手機進行帶耳機跌落試驗。

器材：手機3臺、耳機線 3條、大理石地面、跌落測試機。

跌落高度：根據國家電工電子產品的環境試驗有關標準規定，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：手機插入耳機線后用跌落測試機將其以耳機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，每臺手機跌落3次。

檢驗標準：手機每跌落1次檢查一次外觀及功能是否有異常。樣機完成3次跌落后，再進行拆機檢查。檢查內容包括：1）耳機插座本體是否存在開裂及斷裂現象；2）主板是否有碰傷；3）耳機插孔是否存在開裂及斷裂現象。

接收標準：如果3臺樣機耳機插座功能正常、插座及插孔出現輕微開裂可以接受；如果3臺樣品中有1臺出現耳機插座無功能或插座塑膠件出現嚴重的開裂，那么判定為不合格。

二、仿真試驗

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

三、總結

試驗證明，加強耳機插座周邊的結構保護對耳機插座耐撞性很重要。上述建立的有限元模型，基本定位耳機插座失效的跌落角度，應用有限元分析的方法分析試驗中出現失效問題的根本原因，驗證了試驗與仿真的一致性，提出了多種改善方案。根據對比結果選擇最優方案加以試驗驗證，能有效降低改模及試驗成本，提高項目開發效率，尤其在對手機厚度有嚴格要求的條件下，對后續機型的耳機插座附近結構的設計有很好的借鑒作用。