玩具設(shè)計(jì)中的模擬測(cè)試

吳剛 趙晏

玩具設(shè)計(jì)除了要考慮滿足產(chǎn)品功能要求及必須符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)外，在開發(fā)及設(shè)計(jì)過程中，還要進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果完善及改進(jìn)產(chǎn)品，制造出合格的玩具產(chǎn)品。

相關(guān)測(cè)試主要考慮模擬運(yùn)輸過程中的震動(dòng)及箱體跌落，車船運(yùn)輸及倉(cāng)儲(chǔ)過程中集裝箱內(nèi)的高溫、陰雨天氣的濕度、寒冷天氣下的低溫，兒童玩用過程中無意或偶然的跌落、扭力/拉力、壓力，靜電干擾，產(chǎn)品壽命等。

一．運(yùn)輸震動(dòng)測(cè)試：

這是模擬包裝后的成品經(jīng)歷車輛運(yùn)輸過程及搬運(yùn)過程。所用測(cè)試設(shè)備是利用偏心輪機(jī)構(gòu)形成偏心直徑為25.4毫米往復(fù)運(yùn)動(dòng)的震動(dòng)臺(tái)。 轉(zhuǎn)動(dòng)速度會(huì)因卡通箱尺寸不同而調(diào)整，一般情況下為200轉(zhuǎn)/分鐘。震動(dòng)總次數(shù)為14200次。震動(dòng)之后要進(jìn)行跌箱測(cè)試，跌箱的高度，依卡通箱的重量不同而不同。箱重小于20磅重量的跌箱高度為76厘米。跌箱的方位是一角，三邊(一角相接的邊)，六面，角位的選擇是有接合邊（最弱）的位置。

運(yùn)輸測(cè)試過程會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)包裝設(shè)計(jì)缺陷,常見的缺陷及解決方式如下:

1〉卡通箱內(nèi)的彩盒擦花或爆裂。

解決方法主要為：

a)控制卡通箱內(nèi)部彩盒的間隙。彩盒間隙過大易造成震箱時(shí)擦花；間隙過小易造成裝箱及拆箱過程彩盒破裂。

b)通知供貨商，改善彩盒。

c)在彩盒發(fā)生破裂的位置內(nèi)側(cè)增加膠紙，可增強(qiáng)彩盒，防止爆裂。

d)彩盒間用雪梨紙分隔，也可有效減少擦花。

e)卡通箱尺寸合理，折邊平整，防止封箱膠紙破裂及箱蓋彈起。

2〉產(chǎn)品開關(guān)或按鈕移位,震動(dòng)及跌箱時(shí),觸發(fā)玩具功能有聲音發(fā)出。

產(chǎn)品的開關(guān)很多有3個(gè)檔位： 一個(gè)檔位是正常玩用(Normal Play)；一個(gè)檔位是演示模式（TRY ME MODE）；一個(gè)檔位是關(guān)閉(OFF)。

演示模式是在不拆除包裝的條件下，用簡(jiǎn)單的操作，給消費(fèi)者演示產(chǎn)品的功能。帶演示模式的產(chǎn)品，包裝時(shí)都裝有電池（有些沒有演示模式的電玩具，包裝時(shí)也帶電池，這由客戶的需求而定）。當(dāng)包裝運(yùn)輸過程中，按鈕被觸發(fā)，玩具會(huì)進(jìn)入演示功能，消耗電能。開關(guān)發(fā)生移位時(shí)，會(huì)造成功能錯(cuò)亂，無法演示功能，同時(shí),玩具電池電量也會(huì)在玩具售出前耗盡。

解決此類問題，一般是：

A)結(jié)構(gòu)上盡可能在開關(guān)/按鈕位預(yù)留多的空位，減少按鈕預(yù)壓，使開關(guān)/按鈕不易發(fā)生位置變化。

b)選擇作用力大的開關(guān)/按鈕。

c)包裝設(shè)計(jì)上，合理設(shè)計(jì)內(nèi)卡及吸塑等結(jié)構(gòu)，在按鈕及開關(guān)位產(chǎn)生避空，防止震箱及跌箱時(shí)，觸發(fā)開關(guān)/按鈕。

d)部分產(chǎn)品可以在電池箱內(nèi)加電池分隔片，防止正常使用前電池工作。

e)改變裝箱方位，對(duì)解決開關(guān)移位或按鈕觸發(fā)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生意想不到的效果。

二．環(huán)境測(cè)試：

是模擬運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中所遇到的各類溫濕環(huán)境。環(huán)境測(cè)試是在恒溫恒濕爐中進(jìn)行。環(huán)境測(cè)試分為如下幾項(xiàng)：

1〉高溫老化測(cè)試

測(cè)試條件：60oC，時(shí)間為48小時(shí)，使用包裝好的成品。

高溫老化測(cè)試容易出現(xiàn)的問題及解決處理方法主要有：

a)玩具表面的噴油或移印油漆與相接觸的產(chǎn)品或包裝材料粘貼，產(chǎn)生產(chǎn)品外觀缺陷：此時(shí)應(yīng)盡可能避免與產(chǎn)品噴油或移印面有接觸；在有接觸的內(nèi)卡或彩盒內(nèi)側(cè)加貼透明膠紙；通知油漆廠商改善油漆質(zhì)量；避免扎帶類材料通過有油漆表面包扎。

B)玩具產(chǎn)品（非噴油或移印表面）與包裝彩卡上的油漆粘貼：此類問題可以與印刷廠商溝通，在不影響包裝外觀的前提下，減除與產(chǎn)品接觸位置的彩色，或在接觸位加貼膠紙；同時(shí)要避免產(chǎn)品上的PVC類材質(zhì)與彩卡直接接觸。

c)產(chǎn)品貼紙翹起：貼紙位用清潔劑清理潔凈，同時(shí)保證貼紙本身潔凈，也可以選用粘貼力強(qiáng)的貼紙。

d)彩卡變形：這與彩卡的制造工藝有關(guān)，通知彩卡供應(yīng)商改善；另外，盡量不把彩卡放在機(jī)內(nèi)，避免受力不均。

E)若玩具結(jié)構(gòu)是透明罩下面有活動(dòng)件，透明罩內(nèi)部易與活動(dòng)件產(chǎn)生痕跡：此時(shí)透明罩多數(shù)會(huì)選PC料，PC料耐高溫及具高硬度，可防止活動(dòng)件在內(nèi)部粘合或震動(dòng)時(shí)碰傷內(nèi)側(cè)。

2〉溫度預(yù)處理：

測(cè)試條件：-17.7oC，4小時(shí)；22.3oC，7 0%相 對(duì) 濕 度 ， 4小 時(shí) ；54oC， 4小 時(shí) ； 22.3oC，70%相 對(duì) 濕度，4小時(shí)。以上為1個(gè)循環(huán)，共需做2個(gè)循環(huán)。使用包裝好的產(chǎn)品。

溫度預(yù)處理時(shí)，高溫老化測(cè)試容易出現(xiàn)的問題及解決處理方法主要有：

a)溫度預(yù)處理易出現(xiàn)與高溫老化相同的問題。解決方式也相同。

b)對(duì)有LCD(液晶顯示)的產(chǎn)品，溫度預(yù)處理后LCD易出現(xiàn)水紋，這主要是斑馬條預(yù)壓過緊，LCD背后支架過高，或LCD框架打螺絲后變形，造成LCD受力不均勻引致的，這在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免此類現(xiàn)象的發(fā)生。

3〉濕度測(cè)試：

測(cè)試條件： 37.7oC,90%相對(duì)濕度，非電子產(chǎn)品48小時(shí)，電子產(chǎn)品72小時(shí)。

濕度測(cè)試過程易出現(xiàn)的問題主要是電池門螺絲及機(jī)殼螺絲生銹。一般解決方法是通過改善螺絲電鍍質(zhì)量提高螺絲頭部硬度，及調(diào)整電批頭形狀，使電批頭與螺絲槽良好配合，減少螺絲沉槽部位的劃傷。

4〉溫度熱沖擊:

測(cè)試條件：60oC，90%相對(duì)濕度，4小時(shí)；60oC，4小時(shí)；-20oC，16小時(shí)。 以上為一個(gè)循環(huán)，共需做3個(gè)循環(huán)。

溫度熱沖擊測(cè)試易出現(xiàn)的問題及處理方法如下：

a)有LCD的產(chǎn)品，在溫度熱沖擊后，液晶顯示片四周會(huì)出現(xiàn)白邊或顯示片內(nèi)部液晶體流淌，造成顯示不良。此類問題需液晶顯示片廠商改善液晶質(zhì)量；同時(shí)也需控制裝配時(shí)液晶顯示片的壓緊力度合適。

b)由于測(cè)試過程濕度大，也會(huì)像濕度測(cè)試時(shí)，出現(xiàn)螺絲生銹問題。

c)溫度熱沖擊測(cè)試也會(huì)出現(xiàn)高溫測(cè)試中出現(xiàn)的貼紙翹起或彩卡變形等問題。

三．濫用測(cè)試：

這是模擬兒童在不正常玩用，并帶有破壞性的一種測(cè)試方法。它主要包括跌落測(cè)試、扭力/拉力測(cè)試、壓力測(cè)試等。

1〉跌落測(cè)試：是模擬兒童將玩具摔到地上的測(cè)試。

跌落高度和跌落次數(shù)根據(jù)玩具的使用年齡段而定。以美國(guó)ASTMF963標(biāo)準(zhǔn)，要求如下：

18個(gè)月以下，跌機(jī)高度138厘米，跌機(jī)次數(shù) 10次；

18 ～ 3 6個(gè)月，跌機(jī)高度93厘米，跌機(jī)次數(shù) 4次；

36 ～ 96個(gè)月，跌機(jī)高度93厘米，跌機(jī)次數(shù) 4次。

一般是年齡越小，跌機(jī)高度越高，測(cè)試越嚴(yán)格。

跌落測(cè)試過程容易出現(xiàn)的問題較多，主要問題及解決方法為：

a)機(jī)殼邊角位爆裂，邊角柱位斷裂，易產(chǎn)生銳邊及銳角，螺絲滑牙脫出。

解決方法：

·盡量增加爆裂位膠件厚度；

·外殼邊角增加 U型加強(qiáng)骨位；

·必要時(shí)，邊角位與加強(qiáng)骨間增加支撐件（俗稱朱古力）；

·螺絲柱位增加立筋（俗稱火箭腳）；

·選用大直徑螺絲，加長(zhǎng)螺絲；

·用圓角/圓弧代替尖角；

·更改入水位，避免夾水位留在尖角或圓角位；

·使用抗沖擊強(qiáng)度大的塑膠材料；

·膠件邊緣包圓角。

b)產(chǎn)品無功能，喇叭無聲/沙聲。解決方法：

· P CB（印刷電路板）布線時(shí)，焊盤位要足夠大，走線位要盡可能寬；

·對(duì)員工加強(qiáng)培訓(xùn)，選用合適的電烙鐵等工具，控制焊接時(shí)間，預(yù)防假焊；

·PCB不可過窄，并增加圓角，預(yù)防爆裂；

·零件盡可能貼到PCB焊接，防止受震動(dòng)/沖擊開路；

·易受震動(dòng)損壞的零件,如晶振等,下端加墊海綿；

·固定PCB板的柱位須平整，PCB盡可能遠(yuǎn)離受沖擊的殼體；

·導(dǎo)線長(zhǎng)度要合適，過長(zhǎng)的電線要有夾線柱固定，線端頭位加膠水固定。

·玩具喇叭在跌機(jī)過程,是易損壞零件，玩具結(jié)構(gòu)需考慮喇叭的保護(hù)及固定。多數(shù)玩具使用的動(dòng)圈式喇叭有內(nèi)磁及外磁之分，從成本考慮，很多玩具使用外磁喇叭。喇叭一般用喇叭蓋固定在殼體上，考慮到外磁體尺寸偏差，還需增加海綿輔助壓在磁鐵上，以便改善定位及音質(zhì)；薄膜喇叭跌機(jī)時(shí)，喇叭膜會(huì)向前沖，產(chǎn)生壞機(jī)，此時(shí)在喇叭前面加骨位，但骨位不能影響到音質(zhì)。

2〉扭力/拉力測(cè)試：這是模擬兒童用手指或牙齒咬住玩具的突出部位而產(chǎn)生的破壞性。

以GB6675為例，扭力要求：0.45Nm/±180°；拉力要求：70N。測(cè)試時(shí)，對(duì)同一部位，先做扭力，再做拉力。

扭力/拉力測(cè)試，常見問題及解決方式如下；

a)車輪、天線帽等小零件脫落：改善車輪軸搓花及車輪孔直徑，對(duì)只承受拉力為主的部位，軸上的竹節(jié)花可以增加拉力；天線螺紋金屬絲外徑與天線帽配合緊密，單條金屬絲結(jié)構(gòu)須有收尾，加膠水粘接。

b)膠件斷裂：增厚膠件；增加加強(qiáng)筋；增加圓角；選用強(qiáng)度及韌性好的材料。

3〉壓力測(cè)試：這是模擬兒童對(duì)于次表面（跌機(jī)時(shí)跌不到的面）用力壓而造成的破壞。

壓力測(cè)試是通過一個(gè)直徑2.86厘米的圓盤將壓力施加到所測(cè)試的部位。以歐洲EN-71為例，壓力值：110N(牛頓)。壓力測(cè)試也可以說是跌機(jī)測(cè)試的補(bǔ)充，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮對(duì)壓力的承受能力。

一般在LCD產(chǎn)品上，受壓時(shí)易出現(xiàn)爆裂問題。合理設(shè)計(jì)LCD背面的支架結(jié)構(gòu)，可避免問題的發(fā)生。

四．靜電測(cè)試：

這是模擬玩具在使用過程中受到玩家自身的靜電，或玩具與接觸物品間所產(chǎn)生的靜電沖擊影響。以HASBRO STI-110為例，空氣放電：±15KV；接觸放電：±8KV。空氣放電是對(duì)機(jī)殼間隙，按制周邊，LCD周邊進(jìn)行測(cè)試。接觸放電是對(duì)機(jī)殼上的螺絲，電池門螺絲，電鍍件/金屬件等進(jìn)行的測(cè)試。

靜電對(duì)玩具的影響可使游戲中斷，產(chǎn)品自己重置或IC（芯片）損壞。靜電缺陷分為3類：

a)Soft Failure<軟失敗〉：產(chǎn)品無反應(yīng)，聲音中斷，自動(dòng)重啟動(dòng)等，操作功能受到影響。重新開動(dòng)開關(guān)或重新復(fù)位，產(chǎn)品功能恢復(fù)正常操作。

b)Medium Failure<中等失敗〉：產(chǎn)品失去功能，需重新安裝電池或者需取下電池，短接正負(fù)極電池片，使電容放電。重新啟動(dòng)后，產(chǎn)品恢復(fù)正常操作。

c)Hard Failure<硬失敗〉：電子產(chǎn)品受到靜電影響，IC/電路被永久損壞，無法恢復(fù)電子或游戲功能。防止靜電測(cè)試損壞的方式有：

·減小或消除機(jī)殼及零件間的配合間隙；

·PCB板與外殼間隙位加骨位，防止PCB直接面對(duì)間隙位；

·PCB板上加FIBER紙，阻止靜電直接打到PCB；

·外觀電鍍件及金屬件遠(yuǎn)離 P CB，電鍍按鈕底部需有絕緣層；

·電子元件選用也需配合靜電測(cè)試需要；

·電池門螺絲位于 P CB上方時(shí)，要用封口的絲母蓋。

五．壽命測(cè)試：

這是模擬兒童依據(jù)說明書操作玩具，并對(duì)玩具進(jìn)行耐用性和可靠性的驗(yàn)證。

壽命測(cè)試主要針對(duì)裝拆件、活動(dòng)件、電池、電子零件等進(jìn)行測(cè)試。各玩具均有特定壽命標(biāo)準(zhǔn)。一款頭盔壽命要求如下：

電池門及電池裝拆：50次； 按鈕操作：1萬次； 面罩開合：4000次；

電池壽命：按說明書操作，工作25秒，休息25秒，循環(huán)進(jìn)行，總工作時(shí)間最少10小時(shí)；

電子零件：工作25秒，休息25秒，循環(huán)進(jìn)行，總工作時(shí)間最少100小時(shí)。

壽命測(cè)試易出現(xiàn)的問題及處理方法：

1〉電池快速裝拆，易出現(xiàn)HANG機(jī)<停頓>,或無反應(yīng):增加重置鈕,或按說明，重開開關(guān)。

2〉葉片開關(guān)鈕失靈：減少開關(guān)行程，并增加限位骨，防止開關(guān)過變形。

3〉拉力/扭力彈簧斷：增加彈簧圈數(shù)，改善材質(zhì)；防止彈簧過變形。

4〉彈片失靈：增加彈片長(zhǎng)度，改善受力，防止彈片過變形。

5〉活動(dòng)件滑動(dòng)不良，易出刮痕及易卡?。罕苊饷娼佑|，滑動(dòng)面加骨位或加圓形凸點(diǎn)。

6〉電池壽命短：降低工作電流，運(yùn)動(dòng)部件降低阻力。

7〉喇叭無聲：降低工作電流，選用合適的喇叭零件。

8〉IC燒壞：降低工作電流，并要求IC廠商協(xié)助解決。

趙晏，女，1985年畢業(yè)于齊齊哈爾大學(xué)輕工機(jī)械專業(yè)，機(jī)械工程師。九 十年代初開始從事玩具的設(shè)計(jì)、測(cè)試工作。