電子投影鐘設(shè)計(jì)

張懷俊

（廣東深圳萬(wàn)威電子科技有限公司 開發(fā)部，廣東 深圳 518000）

各種型號(hào)的電子投影鐘設(shè)計(jì)是我們開發(fā)部的主要任務(wù)。投影鐘主要有兩大部分組成，一是主機(jī)部分，二是投影部分。

1 主機(jī)部分設(shè)計(jì)，首先是外形設(shè)計(jì)，其次是各外部部件和內(nèi)部部件的設(shè)計(jì)

外形設(shè)計(jì)要充分了解客人提供的資料，盡量滿足客人的要求。這就要與客人進(jìn)行充分的溝通，將初步成形的3D圖給客人確認(rèn)，這個(gè)過(guò)程比較長(zhǎng)，也比較反復(fù)?？傊?，外形一定要得到客人的認(rèn)可，才能進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)工作。

主機(jī)部件設(shè)計(jì)主要有前殼、后殼、前鏡片、按鈕、橡膠按鈕、LCD、導(dǎo)電條、導(dǎo)光板、主pcb板、電池門等.塑膠殼使用工程塑料ABS材料，能確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。

1.1 前殼和后殼設(shè)計(jì)。根據(jù)我們多年從事塑膠產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，一般情況下是前殼尺寸要少大于后殼單邊0.10mm，這樣前殼和后殼的配合感覺就好。若是后殼大過(guò)前殼看起來(lái)和手感就不一樣，就有一點(diǎn)刮手的感覺。

前殼和后殼的壁厚尺寸，我們認(rèn)為一般情況下選1.50mm～2.50mm之間。我們通常選用2.0mm。因?yàn)閷?duì)于外形尺寸不超過(guò)200mm的小電子產(chǎn)品，從強(qiáng)度上講2.0mm的壁厚尺寸足以滿足強(qiáng)度要求。另一方面2.0mm的壁厚尺寸對(duì)塑膠啤塑成形是比較好的。若當(dāng)壁厚尺寸大于3.0mm時(shí)，塑膠件啤塑成形時(shí)表面極容易產(chǎn)生縮水現(xiàn)象，影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量;當(dāng)壁厚尺寸小于1.20mm以下時(shí)，啤塑成形困難.因此，我們?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)各產(chǎn)品的情況不同選用與之相適應(yīng)的壁厚尺寸。

殼體內(nèi)部加強(qiáng)筋的厚度尺寸，設(shè)計(jì)不適當(dāng)時(shí)是引起表面縮水的一個(gè)重要原因。加強(qiáng)筋厚度尺寸大了之后塑膠件的表面就會(huì)有縮水現(xiàn)象.我們把殼體壁厚尺寸用T表示，加強(qiáng)筋厚度尺寸相對(duì)壁厚尺寸之比不能大于0.70，我建義最好不要大于0.50，因?yàn)椴淮笥?.50是比較安全的。一般情況下我推薦采用以下尺寸:加強(qiáng)筋厚度0.70mm～1.00mm。

當(dāng)產(chǎn)品需要防水時(shí)，前后殼就要用防水密封結(jié)構(gòu)，就要用防水圈，這時(shí)就要特別注意防水圈兩側(cè)的塑膠厚度尺寸，否則就會(huì)發(fā)生產(chǎn)品表面嚴(yán)重縮水現(xiàn)象，影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量.據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出如下結(jié)構(gòu)可以保證產(chǎn)品的外觀質(zhì)量“o”形圈槽的尺寸小 于2.80mm;當(dāng)外表面有外凸結(jié)構(gòu)的變化時(shí)，“o”形圈槽的高度尺寸可以適量取大些。

防水圈的壓縮量為0.10～0.15mm，當(dāng)壓縮量過(guò)大時(shí)塑膠件會(huì)變形，時(shí)間長(zhǎng)了之后塑膠也會(huì)開裂，同時(shí)成品機(jī)在做高低溫測(cè)試時(shí)，塑膠會(huì)產(chǎn)生永久性變形;當(dāng)壓縮量過(guò)小時(shí)產(chǎn)品在做防水測(cè)試時(shí)會(huì)漏水，起不到防水的效果。

殼體內(nèi)部螺絲柱的設(shè)計(jì)。螺絲柱設(shè)計(jì)不合理時(shí)會(huì)出現(xiàn)螺絲柱打爆，或者是在螺絲柱的外表面有縮水現(xiàn)影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量。螺絲與螺絲柱配合尺寸我總結(jié)如下，請(qǐng)看下表

設(shè)計(jì)膠殼上的螺絲柱時(shí)，采用以下尺寸：

在T=2.0～2.5時(shí)，t=1.1～1.2mm

對(duì)塑膠件上的螺絲柱，我們要求模具制造商用司筒制作；對(duì)有縮水問(wèn)題的螺絲柱，建議在螺絲柱周邊之外的殼的內(nèi)部挖去(0.2～0.25)T厚度的塑膠來(lái)解決。

殼體內(nèi)部的加強(qiáng)筋和螺絲柱出模角度應(yīng)在0.25～0.50度左右。不能太小，太小會(huì)不好出模；大了又會(huì)使加強(qiáng)筋強(qiáng)度下降。

前后殼有時(shí)會(huì)出現(xiàn)烘印，其主要原因是殼體壁厚變化太大造成的。如：在扣位處；又如在避空處，這些部位都是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的原因，要解決這一問(wèn)題就要在結(jié)構(gòu)上加以改善，如設(shè)計(jì)成壁厚變化小的過(guò)度斜度，這樣的結(jié)構(gòu)就能保證產(chǎn)品外觀不出現(xiàn)烘印。

前后殼的外部，有時(shí)會(huì)有脫花現(xiàn)象出現(xiàn)，是因?yàn)樽瞿r(shí)出模角不夠大，所以在產(chǎn)品做模時(shí)就要考慮到出模角的問(wèn)題，塑膠殼外觀是什么樣的紋號(hào)對(duì)應(yīng)選擇相應(yīng)的出模角就可以了，如果你的產(chǎn)品外觀紋不是太粗，一般選擇1.5～2.0度就可以。如果塑膠材料不同，選用出模角時(shí)也一定要加以考慮進(jìn)去。

前、后殼止口設(shè)計(jì),我們也叫美工線設(shè)計(jì)，如果你設(shè)計(jì)的產(chǎn)品不是太大,那么美工線設(shè)計(jì)也不能太大。相反,如果你設(shè)計(jì)的產(chǎn)品較大,那么美工線設(shè)計(jì)也就要大一些。美工線設(shè)計(jì)不緊是美觀，更重要的是它可以改善前后殼因尺寸誤差造成的刮手現(xiàn)象。

前殼的V.A尺寸，有兩種情況。一是鏡片從后面往前裝配，這時(shí)前殼的V.A尺寸就是產(chǎn)品的V.A尺寸；前殼的V.A尺寸要小于LCD的V.A尺寸單邊0.50mm，否則會(huì)從外面看到LCD V.A的黑邊。二是鏡片從前面貼在前殼上，這時(shí)鏡片的V.A尺寸要小過(guò)LCD的V.A尺寸單邊0.50mm，前殼的V.A尺寸要小于LCD的V.A尺寸，大過(guò)鏡片的V.A尺寸?？傊?，LCD有黑邊，從外面不能看到LCD黑邊。

前殼和后殼內(nèi)部扣位的設(shè)計(jì)要留有一定的空間才行。因?yàn)榭畚灰咝形?，走行位最小尺寸也要?mm以上，這個(gè)尺寸若太小，行位就很單薄,強(qiáng)度就不夠,模的壽命就短。

1.2 鏡片的配合設(shè)計(jì)

鏡片的質(zhì)量對(duì)于電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是極為重要的,它是這個(gè)產(chǎn)品的臉面。因此,每個(gè)產(chǎn)品對(duì)于鏡片的要求都很高，鏡片啤塑我們要求用PMMA材料.這是一種透明性能非常好的材料,但啤塑要求也較高。在結(jié)構(gòu)上厚度不能大過(guò)3.0mm;最薄厚度不能小于1.2mm.因?yàn)檫@種材料的入水口最薄厚度不能小于0.80mm。鏡片的周邊要有一定的出模角才能保證鏡片出模完好，在多年的工作中我總結(jié)出鏡片周邊出模角要大于或等于3度，做鏡片的模具材料要用進(jìn)口材料S136H，這樣才能保證模具的質(zhì)量要求。鏡片與前殼的配合間隙應(yīng)為0.10mm，鏡片的入水位我建義為大水口，入水處的尺寸厚度應(yīng)大于0.80mm,寬度不小于6.0mm:(如果結(jié)構(gòu)允許最好在水口位的對(duì)側(cè)加冷料穴。)無(wú)特別情況,必須要求模具制造商做成S形大水口入水,一出二件。鏡片與LCD配合,LCD邊有一個(gè)0.25mm厚的偏光片的臺(tái)階,鏡片在結(jié)構(gòu)上要與之配合.否則LCD會(huì)被壓碎.鏡片的V.A尺寸，按上述要求沒(méi)計(jì)。

1.3 LCD設(shè)計(jì)

1.3.1 與LCD相配合的部件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn):

a.LCD的尺寸公差±0.20mm，設(shè)計(jì)時(shí)必需考慮;b.周邊間隙,即不能使LCD松動(dòng),又要保證LCD裝配時(shí)有間隙;c.LCD周邊的臺(tái)階尺寸在塑件設(shè)計(jì)或鐵框設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到LCD周邊的臺(tái)階尺寸予以配合;d.當(dāng)LCD正面直接與鏡片貼緊時(shí),應(yīng)考慮將鏡的中間挖空，最小尺寸0.15mm見下圖(以防采鏡,如下圖)

1.3.2 LCD與膠殼以及LCD與金屬框架在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)注意以下幾點(diǎn):

a.膠殼或金屬框架與LCD外圍最大尺寸(是指正公差尺寸)取單邊間隙0.15mm,不能取大.取大時(shí)LCD會(huì)松動(dòng),LCD廠家在生產(chǎn)時(shí)最大尺寸常會(huì)偏小;b.注意避開LCD的對(duì)口位,尺寸要避開長(zhǎng)10mm,寬1mm;c.注意偏振片周邊的尺寸，其厚度為0.30mm支承位應(yīng)增加凸臺(tái)0.30mm與之配合;d.金屬框固定時(shí)要防止金屬框與PCB短路;塑料殼或金屬框架的開口應(yīng)小于LCD的V.A尺寸,單邊小0.50mm;e.LCD的金手指PITCH值,不要小于1.40mm.PITCH值小會(huì)有缺劃現(xiàn)象出現(xiàn)。

1.4 導(dǎo)電條尺寸設(shè)計(jì) 導(dǎo)電條的高度尺寸,我們的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式如下：

經(jīng)驗(yàn)公式:H=H1+(0.11-0.13)H1

其中 H-導(dǎo)電條高度尺寸;H1-LCD到PCB板之間尺寸;0.11～0.13為經(jīng)驗(yàn)數(shù).

當(dāng)H尺寸較小時(shí),經(jīng)驗(yàn)數(shù)取上限值,當(dāng)H尺寸較大時(shí),經(jīng)驗(yàn)數(shù)取下限值。

1.5 電池門設(shè)計(jì).電池門設(shè)計(jì)最常用的有3種形式,一種我把它叫做“一”字形,另一種我把它叫做“v”字形,還有一種我把它叫做“丁”字形。

“一”字形電池門，難打開,但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在產(chǎn)品上用的也較多。

“v”字形電池門比較好用,打開也容易,結(jié)構(gòu)又可靠。我最常選用的就是這一種結(jié)構(gòu)。

“丁”字形電池門,電池易脫落,只有在客人指定要這種結(jié)構(gòu)時(shí)。

電池門與后殼的配合間隙我常選擇單邊0.10mm.間隙大了電池門會(huì)松動(dòng)有響聲;間隙小了電池門不好裝配,打開困難。

1.6 按鈕的設(shè)計(jì).按鈕對(duì)于電子投影鐘來(lái)說(shuō)是非常重要的部件,設(shè)計(jì)好的按鈕既好看又好用又美觀.按鈕有2種材料，一種是橡膠材料,另一種是塑膠按鈕。

(1)橡膠按鍵：a.橡膠按鍵的硬度、按壓力大小、按壓行程各因素條件都要考慮進(jìn)去;b.橡膠按鍵露出膠殼(若有其它嵌件,則為最外層表面)的高度,除滿足外觀及手感要求外，應(yīng)不能有塞鍵（JAMKEY）現(xiàn)象發(fā)生；c.橡膠按鍵應(yīng)有足夠的定位,圖A裝配后周邊定位處應(yīng)有0.10mm的預(yù)壓，圖B裝配后高度預(yù)壓0.10mm-0.15mm;d.若易受靜電影響,應(yīng)有防靜電圍邊;橡膠按鍵與膠殼配合處的間隙,在考慮出模斜度的影響下,取配合處最少間隙0.20mm。橡膠按鍵 圖標(biāo)H值一般取H>2.2S+B.導(dǎo)電硅膠到PCB PADS位的距離(即按壓行程)

H>2.2S+B

(2)另一種是塑膠材料的按鈕,塑料按鍵在設(shè)計(jì)時(shí)，為了達(dá)到更好的按鈕固定效果，首先必須考慮使用琴扭的設(shè)計(jì) (受條件限制沒(méi)有辦法做到除外)，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)按鈕好定位。塑料按鍵與膠殼之間 (無(wú)論所配用的是橡膠按鍵還是鍋?zhàn)?的間隙,最小處應(yīng)該為0.1mm。當(dāng)按鈕需要噴油時(shí)最小間隙應(yīng)放大到0.15mm.為了達(dá)到防靜電要求.最好是按鈕的邊與殼體重合尺寸不小于1.0mm。

1.7 導(dǎo)光板設(shè)計(jì)

導(dǎo)光板所用材料為PMMA，有良好的透明性。光源是用LED燈。導(dǎo)光板的厚度直按影響導(dǎo)光效果，在厚度久許的情況下應(yīng)大于1mm.導(dǎo)光板厚度尺寸太小之后導(dǎo)光不均勻。還有一點(diǎn)是在LED燈的位置前面要貼一張黑色的膠紙，以防漏光。

1.8 支架設(shè)計(jì)

投影鐘放在桌面時(shí)，常常需要有一個(gè)支架,而且有的要求支架是可收起來(lái)的。這個(gè)支架就是用來(lái)支撐主機(jī)的,可以將主機(jī)放在桌面上。當(dāng)平放在某處時(shí)就將支架收起來(lái)。主機(jī)放在桌面上要有一定的頃斜角。這就是人的視角需要。因此,我們?cè)谠O(shè)計(jì)投影鐘時(shí)必需考慮頃斜角10～15度。同時(shí)也要設(shè)計(jì)橡膠腳,防止產(chǎn)品在桌上打滑。

1.9 PCB板設(shè)計(jì)是電子部分，結(jié)構(gòu)上只完成尺寸圖和禁區(qū)圖，供電子工程師參考用。

2 投影部分設(shè)計(jì)

投影部分主要有投影前殼、投影后殼、投影箱上殼、投影箱下殼、旋鈕、投影鏡片等組成。

2.1 投影部分與主機(jī)部分的連接是可以旋轉(zhuǎn)正負(fù)90度的，我們是采用圓形的不銹鋼彈片，中間有兩個(gè)螺絲孔與旋轉(zhuǎn)部分用螺絲固定在一起，彈片靠外的部分壓在主機(jī)殼體的側(cè)面上。投影部分的旋轉(zhuǎn)軸和主機(jī)側(cè)面的殼上都有凸臺(tái)，起旋轉(zhuǎn)定位作用。

2.2 投影部分的前后設(shè)計(jì)與主機(jī)前后設(shè)計(jì)要求相同

2.3 投影箱上、下殼設(shè)計(jì)有較高要求。第一，投影上下殼裝配成一個(gè)整體，可沿軸向移動(dòng);第二，投影上下殼的外部有一段螺紋，這段螺紋與外部的旋鈕內(nèi)螺紋配合，當(dāng)外部的旋鈕調(diào)節(jié)時(shí)，內(nèi)部的投影上下殼可沿軸向運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)投影焦距的調(diào)節(jié)功能。

2.4 投影箱內(nèi)部有兩個(gè)鏡片，這兩個(gè)投影鏡片的表面弧度是按照光學(xué)原理設(shè)計(jì)的。投影前鏡片、投影后鏡片、投影LCD和投影LED燈的相對(duì)位置尺寸如下：

投影外鏡片到投影后鏡片的尺寸為25.50mm～29.80mm，是可調(diào)節(jié)的尺寸，以改變投影的距離和改變投影的清晰度。

投影后鏡片到投影LCD的尺寸為3.20mm，這個(gè)尺寸是固定的。

投影LCD到LED最前邊的尺寸為6.40mm，這個(gè)尺寸是固定的。

投影部分的結(jié)構(gòu)請(qǐng)看下圖示：

(1.投影前殼、2.投影后殼、3.投影箱上殼、4.投影箱下殼、5.投影PCB板、6.投影LED燈、7.投影LCD、8.投影后鏡片、9.調(diào)節(jié)鈕、10.鎖緊套、11.投影前鏡定位套、12.投影前鏡片、13.投影套)

我們公司生產(chǎn)的多種電子投影鐘產(chǎn)品，近幾年來(lái)深受歐美市場(chǎng)的歡迎，銷售量穩(wěn)步上升，每年為公司創(chuàng)造近2億美元的效益。

[1]青島金路通電子有限公司.中國(guó).200420038717.2005年05月04日