電視機(jī)機(jī)芯組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)淺談

丁澤亮

作為一個(gè)機(jī)械專業(yè)的技術(shù)人員，根據(jù)多年的電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，摸索出自己的經(jīng)驗(yàn)，和大家分享分享，不足之處，還望讀者不吝賜教。

為了避免侵權(quán)之嫌，在此僅以多年以前的產(chǎn)品來(lái)做例子剖析一下?；仡檶?duì)當(dāng)年我在東大集團(tuán)電視機(jī)廠主持并參與的電視機(jī)CNT-2100機(jī)種（圖1所示）的機(jī)芯組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，希望能提供一點(diǎn)點(diǎn)光機(jī)電相結(jié)合的電子產(chǎn)品產(chǎn)生設(shè)計(jì)上的經(jīng)驗(yàn)。

傳統(tǒng)的顯像管電視機(jī)，包括顯像管，前蓋，后蓋，還有機(jī)芯組件共四大塊，機(jī)芯組件是電視機(jī)的靈魂所在，它糅合外部的操作系統(tǒng)、遙控信號(hào)的輸入和高頻信號(hào)的輸入、以及內(nèi)部的信號(hào)接收處理、雜波過(guò)濾、中央處理器信號(hào)處理、放大、高壓輸出給顯像管，因此，電視機(jī)用戶們能夠簡(jiǎn)單輕便地操作、愉悅地觀賞。

機(jī)芯組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括主要電氣部品在基板上的布局，基板在基板支架上的定位，以及基板支架相對(duì)于前框或后蓋的配合和定位，多重設(shè)計(jì)公差疊加，精度要求比較高。機(jī)芯組件的設(shè)計(jì)的好壞，影響到生產(chǎn)、運(yùn)輸和客戶使用的方便程度，同時(shí)也關(guān)系到電視機(jī)成本控制的問(wèn)題。

一.首先，先定總體方案。這需要聽(tīng)取市場(chǎng)部的調(diào)研結(jié)果來(lái)決定了，不再贅述。

圖1

二.關(guān)鍵的機(jī)芯組件。首先，對(duì)主要電氣部品在基板上的布局，需要和從事電子線路設(shè)計(jì)的同事研討，高壓包的電場(chǎng)對(duì)信號(hào)接收的射頻接收器的干擾很大，所以兩者分設(shè)在機(jī)芯組件的后方兩個(gè)角落，距離比較遠(yuǎn)，可降低對(duì)信號(hào)的干擾。電源開(kāi)關(guān)、電源指示燈、遙控接收器、節(jié)目+/-輕觸按鈕、音量+/-輕觸按鈕、前面AV接口和耳機(jī)接口等按照顧客喜歡的操作習(xí)慣布置在前面，當(dāng)然，也可以增加后面AV接口的選項(xiàng)。先將前框的操作系安排好坐標(biāo)一覽表（X坐標(biāo)：以對(duì)稱中心為0，Y坐標(biāo)：以前框操作界面為0，Z坐標(biāo)：以電視機(jī)底部為0）單位：mm

（提醒：按照上述尺寸設(shè)計(jì)，基板的X方向最小寬度=145+|-149|+α=294+α；其中α電氣設(shè)計(jì)必須的寬度）

[設(shè)計(jì)要點(diǎn)]

設(shè)計(jì)要點(diǎn)就是3個(gè)坐標(biāo)和1個(gè)節(jié)約成本共4個(gè)要點(diǎn)。

1、X坐標(biāo)：內(nèi)部的機(jī)芯組件上，相應(yīng)的電子元件盡可能直接對(duì)上外觀的坐標(biāo)，這樣能減少轉(zhuǎn)接的部件，節(jié)約成本；然而，電路布圖的設(shè)計(jì)，大電流或高電壓的地方，設(shè)計(jì)規(guī)則中有禁止周圍多少距離以內(nèi)布線或設(shè)立部品的規(guī)定，因此相關(guān)的電氣部品也得做出讓步。我認(rèn)為可以分為三類的坐標(biāo)設(shè)定方法：第一類設(shè)定為有接插口的端子，必須直接對(duì)外，所以AV1、AV2、音頻、耳機(jī)孔的坐標(biāo)不能動(dòng)；第二類設(shè)定為操作力比較大的按鍵，內(nèi)部坐標(biāo)的也只能小幅改動(dòng)，如電源鍵的按壓力較大，約200～230g，坐標(biāo)改動(dòng)最好不要超出樹脂開(kāi)關(guān)按鍵導(dǎo)向柱涵蓋的范圍，以免產(chǎn)生橫向力矩，影響操作；第三類設(shè)定：其他，如指示燈和遙控接收器這類光電部品，可以用長(zhǎng)度適當(dāng)?shù)耐该鞯膶?dǎo)光柱來(lái)引導(dǎo)內(nèi)外光線的傳輸，還有，節(jié)目+/-、音量+/-和MENU鈕等敏感型開(kāi)關(guān)，按壓力較小，約50～70g，則可以做距離稍遠(yuǎn)的坐標(biāo)偏移，手感差不大。設(shè)計(jì)的附加價(jià)值：縮小X坐標(biāo)值，有利于減小內(nèi)部基板的寬度，有利于降低成本，這部分價(jià)值較大，后續(xù)會(huì)作進(jìn)一步的討論。

2、Y坐標(biāo)：也可按上述X坐標(biāo)的三類設(shè)定方法，但是，電氣部品的自身構(gòu)造很大程度決定其能在Y坐標(biāo)的坐標(biāo)。由于前框可能是弧形，則要通過(guò)前框與后蓋的接合面來(lái)計(jì)算，再折算到前框上。第一類設(shè)定的以接插合適為主；第二類設(shè)定的，主要是電源鍵的一般行程為2.5mm，為了調(diào)節(jié)按鍵行程，可在電源的先端上套上一個(gè)帽子（像學(xué)士帽的形狀），要注意前框上樹脂開(kāi)關(guān)的行程略大于該行程，可為5mm。；第三類設(shè)定的，主要要談的節(jié)目+/-、音量+/-和MENU鈕等敏感型開(kāi)關(guān)，行程為0.5mm，要注意前框上樹脂開(kāi)關(guān)的行程大于該行程，可設(shè)為1.0～1.5mm之間，目標(biāo)是：按動(dòng)樹脂開(kāi)關(guān)時(shí)伴有清脆的“滴答”聲為佳。

3、Z坐標(biāo)：電氣部品的自身構(gòu)造很大程度決定其能在Z坐標(biāo)的坐標(biāo)， Z軸高度一般為基板表面所在高度加上各個(gè)電氣部品的使用部位的高度。至此，可以定出基板上的電氣部品的坐標(biāo)一覽表。

4、節(jié)約成本：上述按鍵和端子的設(shè)計(jì)，有沒(méi)有idea既可降低成本又不降低品質(zhì)呢，答案是有，例如減小X方向的設(shè)計(jì)距離，可以短縮基板的寬度。經(jīng)過(guò)技術(shù)部各位同仁的討論和驗(yàn)證，認(rèn)為電源鍵一端可以往里作一些收縮。終于定出基板上的電氣部品的坐標(biāo)一覽表。

按照上述尺寸設(shè)計(jì)，基板的X方向最小寬度=130+|-149|+α=279+α；其中α電氣設(shè)計(jì)必須的寬度。則基板寬度減少294+α-（279+α）=15mm，大約縮短5%，即節(jié)約基板材料面積的5%。相應(yīng)的，電源鍵的樹脂開(kāi)關(guān)的形狀、指示燈和遙控接收器的導(dǎo)光件的形狀要作適應(yīng)性的修改。此處不再贅述。

后面的高頻信號(hào)接收器的輸入插口，也同理可得其坐標(biāo)。

基板的形狀還要避讓前框和后蓋的相應(yīng)的凸起形狀或筋條，也要考慮能否利用大尺寸基板上的設(shè)計(jì)余裕，將燈座基板和后蓋AV端子基板拼在一起，節(jié)省基板材料費(fèi)，節(jié)省基板模具費(fèi)，電子部品搭載各項(xiàng)工程費(fèi)用等，如圖所示。

其中的大基板部分，包括圖中的操作基板和主基板兩塊，當(dāng)時(shí)都是由于前方的操作基板的操作頻率很高，最好將其與主基板，CPU、高頻接收器、高壓包等重要部分分離開(kāi)來(lái)，一是避免影響主基板重要部分的工作，二是便于操作基板和上面電氣部品的修理與更換。（圖2所示）

進(jìn)一步，設(shè)置基板的組裝基準(zhǔn)和預(yù)定位機(jī)構(gòu)，但要避開(kāi)電氣部品以及重要線路。組裝基準(zhǔn)的設(shè)置，對(duì)組裝作業(yè)和組裝效果起到一定的影響。后面討論一下。

進(jìn)一步，設(shè)置緊固件（一般為自攻螺絲）的緊固位置，但要避開(kāi)電氣部品以及重要線路。

進(jìn)一步，設(shè)計(jì)出與基板相配合的基板支架（一般為ABS材料），并支持上述的限位，以及緊固件的緊固位置相連接成一體。至此，可得到完整的電視機(jī)機(jī)芯組件，如圖3或圖4所示。

后續(xù)，用中望CAD、PRO/E、NX等電腦畫圖軟件，可輕易剝離得到基板和基板支架等的圖面，方便制造、測(cè)量、驗(yàn)收和組裝。

比較一下圖3的兩種方案的組裝基準(zhǔn)，方案一不是定位柱和孔的配合，以基板支架的立筋為XY方向的定位，用自攻螺絲緊固；方案二是基板支架的柱子Φ3.0g9和基板孔Φ3.05±0.05的配合方式，那種更好呢？方案一的優(yōu)點(diǎn)是組裝簡(jiǎn)單，但是犧牲了精度，如操作基板，長(zhǎng)度有330mm，由于基板材料，即玻璃纖維有一定的脹縮率（約1‰），雖然右側(cè)采用腰形孔配合，組裝沒(méi)問(wèn)題，但操作按鍵的位置容易超出公差的管理范圍；方案二的孔柱配合的精度是最好的，由于基準(zhǔn)設(shè)在中心附近，兩邊的公差可以減為方案一的一半左右，有利生產(chǎn)和管理。所以我們選定了方案二，其中的基板支架如圖4所示。

還有一點(diǎn)，上述的方案一和方案二的基準(zhǔn)設(shè)定方法，也會(huì)影響到接插端子在前框和后蓋上相應(yīng)的孔的對(duì)位精度。一般來(lái)說(shuō)，為了得到較好的外觀視覺(jué)，像這類可動(dòng)部的外觀對(duì)接縫隙小于0.5為佳，而其他非可動(dòng)部的外觀對(duì)接縫隙小于0.2為佳。