手机耳机插座结构保护的优化设计

手机等电子产品在使用或携带过程中跌落至地面或不慎撞击到坚硬物体上的意外时有发生，跌落或撞击引起的机械冲击可能引起耳机插座损坏。因此本文根据手机在带耳机跌落试验中出现的实际失效问题，利用HyperMesh和Abaqus软件对手机跌落进行仿真计算，分析了该手机在带耳机跌落过程中耳机插座的受力情况，找到导致失效的根本原因；进行方案对比，并通过实物跌落试验进一步验证该仿真分析的准确性，为后续类似设计提供依据。

一、耳机插座跌落试验

为了验证耳机插座的结构可靠性，需要对手机进行带耳机跌落试验。

器材：手机3台、耳机线 3条、大理石地面、跌落测试机。

跌落高度：根据国家电工电子产品的环境试验有关标准规定，跌落高度最高为1米。出于安全性考虑，这里选用1.5米。

测试方法：手机插入耳机线后用跌落测试机将其以耳机插座端垂直向下的姿势在特定高度后释放，使之自由下落到地面，每台手机跌落3次。

检验标准：手机每跌落1次检查一次外观及功能是否有异常。样机完成3次跌落后，再进行拆机检查。检查内容包括：1）耳机插座本体是否存在开裂及断裂现象；2）主板是否有碰伤；3）耳机插孔是否存在开裂及断裂现象。

接收标准：如果3台样机耳机插座功能正常、插座及插孔出现轻微开裂可以接受；如果3台样品中有1台出现耳机插座无功能或插座塑胶件出现严重的开裂，那么判定为不合格。

二、仿真试验

从仿真试验可知跌落过程中耳机插头先与地面接触，受到地面的作用力手机跌落方向发生偏转，耳机插头带动插座本体往电池盖方向翘起。电池盖侧结构无法抵抗插座的变形，翘起程度逐步增大，耳机插座塑胶件受力增大。当插座本体应力值超过材料的屈服极限时，插座本体发生塑性变形。随着翘起程度的增大，插座本体塑性变形也达到最大值，此时耳机插座本体与PCB板发生最大的相对位移如图5所示。而后手机开始从地面反弹，变形又开始减小。

三、总结

试验证明，加强耳机插座周边的结构保护对耳机插座耐撞性很重要。上述建立的有限元模型，基本定位耳机插座失效的跌落角度，应用有限元分析的方法分析试验中出现失效问题的根本原因，验证了试验与仿真的一致性，提出了多种改善方案。根据对比结果选择最优方案加以试验验证，能有效降低改模及试验成本，提高项目开发效率，尤其在对手机厚度有严格要求的条件下，对后续机型的耳机插座附近结构的设计有很好的借鉴作用。