电子投影钟设计

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摘要：我们公司生产的电子投影钟，外形美观大方，技术含量高。它可以将时间、温度、温度数字投影到墙上、天花板上，供你方使观看。产品主要销售欧美市场，近几年来深受欧美市场的欢迎。产品外形尺寸小,使用方便，给人们的生活带来方便和质量的提高。

关键词：电子投影钟；设计

中图分类号：TF114.17文献标识码：A

各种型号的电子投影钟设计是我们开发部的主要任务。投影钟主要有两大部分组成，一是主机部分，二是投影部分。

1主机部分设计,首先是外形设计，其次是各外部部件和内部部件的设计。

外形设计要充分了解客人提供的资料，尽量满足客人的要求。这就要与客人进行充分的沟通，将初步成形的3D图给客人确认，这个过程比较长，也比较反复。总之，外形一定要得到客人的认可，才能进行下一步的设计工作。

主机部件设计主要有前壳、后壳、前镜片、按钮、橡胶按钮、LCD、导电条、导光板、主pcb板、电池门等.塑胶壳使用工程塑料ABS材料，能确保结构强度要求。

1.1前壳和后壳设计。根据我们多年从事塑胶产品开发经验，一般情况下是前壳尺寸要少大于后壳单边0.10mm,这样前壳和后壳的配合感觉就好.若是后壳大过前壳看起来和手感就不一样，就有一点刮手的感觉。

前壳和后壳的壁厚尺寸，我们认为一般情况下选1.50mm～2.50mm之间。我们通常选用2.0mm。因为对于外形尺寸不过200mm的小电子产品，从强度上讲2.0mm的壁厚尺寸足以满足强度要求。另一方面2.0mm的壁厚尺寸对塑胶啤塑成形是比较好的。若当壁厚尺寸大于3.0mm时,塑胶件啤塑成形时表面极容易产生缩水现象，影响产品的外观质量;当壁厚尺寸小于1.20mm以下时,啤塑成形困难.因此,我们在产品设计时根据各产品的情况不同选用与之相适应的壁厚尺寸。

壳体内部加筋的厚度尺寸，不是引起表面水的一重要原因。加筋厚度尺寸大了之后塑胶件的表面就会有缩水现象.我们把壳体壁厚尺寸用T表示,加强筋厚度尺寸相对壁厚尺寸之比不能大于0.70,我建义最好不要大于0.50.因为不大于0.50是比较安全的.一般情况下我推荐采用以下尺寸:加强筋厚度0.70mm～1.00mm。

当产品需要防水时,前后壳就要用防水密封结构,就要用防水圈，这时就要特别注意防水圈两侧的塑胶厚度尺寸,否则就会发生产品表面严重缩水现象,影响产品外观质量.据多年的工作经验总结出如下结构可以保证产品的外观质量.”o”形圈槽的尺寸小 于2.80mm ;外表面有外凸的化, ”o”形圈槽的高度尺寸可以量取大些。

防水圈的压缩量为0.10～0.15mm，当压缩量过大时塑胶件会变形,时间长了之后塑胶也会开裂，同时成品机在做高低温测试时,塑胶会产生永久性变形;当压缩量过小时产品在做防水测试时会漏水,起不到防水的效果。

壳体内部螺丝柱的设计。螺丝柱设计不合理时会出现螺丝柱打爆，或者是在螺丝柱的外表面有缩水现影响产品外观质量。螺螺柱配合尺寸我总结如下,请看下表

在T=2.0～2.5,t=1.1～1.2mm

塑件上的螺柱,我要求模具制造商用司筒制作;有水的螺柱,建在螺丝柱周边之外的壳的内部挖去(0.2～0.25)T厚度的塑胶来解决。

壳体内部的加强筋和螺丝柱出模角度应在0.25～0.50度左右。不能太小,太小会不好出模;大了又会使加强筋强度下降。

前后壳有时会出现烘印，其主要原因是壳体壁厚变化太大造成的。如:在扣位处;又如在避空处，这些部位都是因为结构的原因，要解决这一问题就要在结构上加以改善，如设计成壁厚变化小的过度斜度，这样的结构就能保证产品外观不出现烘印。

前后壳的外部，有时会有脱花现象出现，是因为做模时出模角不大,所以在产品做模时就要考虑到出模角的问题，塑胶壳外观是什么样的纹号对应选择相应的出模角就可以了，如果你的产品外观纹不是太粗,一般选择1.5～2.0度就可以。如果塑胶材料不同，选用出模角时也一定要加以考虑进去。

前、后壳止口设计,我们也叫美工线设计，如果你设计的产品不是太大,那么美工线设计也不能太大。相反,如果你设计的产品较大, 那么美工线设计也就要大一些。美工线设计不紧是美观，更重要的是它可以改善前后壳因尺寸误差造成的刮手现象。

前壳的V.A尺寸，有两种情况。一是镜片从后面往前装配，这时前壳的V.A尺寸就是产品的V.A尺寸;前壳的V.A尺寸要小于LCD的V.A尺寸单边0.50mm，否则会从外面看到LCD V.A的黑边。二是镜片从前面贴在前壳上，这时镜片的V.A尺寸要小过LCD的V.A尺寸单边0.50mm，前壳的V.A尺寸要小于LCD的V.A尺寸，大过镜片的V.A尺寸。总之，LCD有黑边，从外面不能看到LCD黑边。

前壳和后壳内部扣位的设计要留有一定的空间才行。因为扣位要走行位， 走行位最小尺寸也要在8mm以上，这个尺寸若太小, 行位就很单薄,强度就不够,模的寿命就短。

1.2镜片的配合设计

镜片的质量对于电子产品来说是极为重要的,它是这个产品的脸面。因此,每个产品对于镜片的要求都很高，镜片啤塑我们要求用PMMA材料.这是一种透明性能非常好的材料,但啤塑要求也较高。在结构上厚度不能大过3.0mm;最薄厚度不能小于1.2mm.因为这种材料的入水口最薄厚度不能小于0.80mm。

镜片的周边要有一定的出模角才能保证镜片出模完好，在多年的工作中我总结出镜片周边出模角要大于或等于3度，做镜片的模具材料要用进口材料S136H，这样才能保证模具的质量要求。

镜片与前壳的配合间隙应为0.10mm，镜片的入水位我建义为大水口, 入水处的尺寸厚度应大于0.80mm,宽度不小于6.0mm:(如果结构允许最好在水口位的对侧加冷料穴。) 无特别情况,必须要求模具制造商做成S形大水口入水,一出二件。

镜片与LCD配合,LCD边有一个0.25mm厚的偏光片的台阶,镜片在结构上要与之配合.否则LCD会被压碎.镜片的V.A尺寸，按上述要求没计。

1.3LCD设计

(1)与LCD相配合的部件设计时应注意如下几点:

a.LCD的尺寸公差±0.20mm，设计时必需考虑; b.周边间隙,即不能使LCD松动,又要保证LCD装配时有间隙;c.LCD周边的台阶尺寸在塑件设计或铁框设计时, 必须考虑到LCD周边的台阶尺寸予以配合;d.当LCD正面直接与镜片贴紧时,应考虑将镜的中间挖空，最小尺寸0.15mm见下图(以防采镜,如下图)

(2) LCD与胶壳以及LCD与金属框架在结构设计时注意以下几点:

a. 胶壳或金属框架与LCD最大尺寸(是指正公差尺寸)取单边间隙0.15mm,不能取大.取大时LCD会松动,LCD厂家在生产时最大尺寸常会偏小;b.注意避开LCD的对口位,尺寸要避开长10mm,宽1mm;c.注意偏振片周边的尺寸，其厚度为0.30mm支承位应增加凸台0.30mm与之配合;d.金属框固定时要防止金属框与PCB短路; 塑料壳或金属框架的开口应小于LCD的V.A尺寸,单边小0.50mm; e.LCD的金手指PITCH值,不要小于1.40mm. PITCH值小会有缺划现象出现。

1.4导电条尺寸设计 导电条的高度尺寸,我们的经验计算公式如下：

经验公式:H= H1 + (0.11-0.13) H1

其中 H-导电条高度尺寸; H1-LCD到PCB板之间尺寸; 0.11~0.13为经验数.

当H尺寸较小时,经验数取上限值,当H尺寸较大时,经验数取下限值。

1.5电池门设计.电池门设计最常用的有3种形式,一种我把它叫做”一”字形,另一种我把它叫做”v”字形,还有一种我把它叫做“丁”字形。

“一”字形电池门, 难打开,但结构简单，在产品上用的也较多。

“v”字形电池门比较好用,打开也容易,结构又可靠。我最常选用的就是这一种结构。

“丁”字形电池门,电池易脱落,只有在客人指定要这种结构时。

电池门与后壳的配合间隙我常选择单边0.10mm.间隙大了电池门会松动有响声;间隙小了电池门不好装配,打开困难.

1.6按钮的设计.按钮对于电子投影钟来说是非常重要的部件,设计好的按钮既好看又好用又美观.按钮有2种材料,一种是橡胶材料,另一种是塑胶按钮。

(1)橡胶按键a. 橡胶按键的硬度、按压力大小、按压行程各因素条件都要考虑进去;b.橡胶按键露出胶壳(若有其它嵌件,则为最外层表面)的高度,除满足外观及手感要求外, 应不能有塞键（JAMKEY）现象发生;c.橡胶按键应有足够的定位,图A装配后周边定位处应有0.10mm的预压, 图B装配后高度预压0.10mm-0.15mm;d.若易受静电影响,应有防静电围边;橡胶按键与胶壳配合处的间隙,在考虑出模斜度的影响下,取配合处最少间隙0.20mm. 橡胶按键 图标H值一般取H > 2.2S + B. 导电硅胶到PCB PADS位的距离(即按压行程)

H>2.2S+B

(2)另一种是塑胶材料的按钮,塑料按键在设计时, 为了达到更好的按钮固定效果, 首先必须考虑使用琴扭的设计(受条件限制没有办法做到除外)，因为这种结构按钮好定位。塑料按键与胶壳之间(无论所配用的是橡胶按键还是锅仔)的间隙,最小处应该为0.1mm。当按钮需要喷油时最小间隙应放大到0.15mm.为了达到防静电要求.最好是按钮的边与壳体重合尺寸不小于1.0mm。

1.7导光板设计

导光板所用材料为PMMA，有良好的透明性。光源是用LED灯。导光板的厚度直按影响导光效果，在厚度久许的情况下应大于1mm.导光板厚度尺寸太小之后导光不均匀。还有一点是在LED灯的位置前面要贴一张黑色的胶纸，以防漏光。

1.8支架设计

投影钟放在桌面时，常常需要有一个支架,而且有的要求支架是可收起来的。这个支架就是用来支撑主机的,可以将主机放在桌面上。当平放在某处时就将支架收起来。主机放在桌面上要有一定的顷斜角。这就是人的视角需要。因此,我们在设计投影钟时必需考虑顷斜角10～15度。同时也要设计橡胶脚,防止产品在桌上打滑。

1.9PCB板设计是电子部分，结构上只完成尺寸图和图，供电子工程师参考用。

2投影部分设计

投影部分主要有投影前壳、投影后壳、投影箱上壳、投影箱下壳、旋钮、投影镜片等组成。

2.1投影部分与主机部分的连接是可以旋转正负90度的，我们是采用圆形的不锈钢弹片，中间有两个螺丝孔与旋转部分用螺丝固定在一起，弹片靠外的部分压在主机壳体的侧面上。投影部分的旋转轴和主机侧面的壳上都有凸台，起旋转定位作用。

2.2投影部分的前后设计与主机前后设计要求相同

2.3投影箱上、下壳设计有较高要求。第一，投影上下壳装配成一个整体，可沿轴向移动;第二，投影上下壳的外部有一段螺纹，这段螺纹与外部的旋钮内螺纹配合，当外部的旋钮调节时，内部的投影上下壳可沿轴向运动，以实现投影焦距的调节功能。

2.4投影箱内部有两个镜片，这两个投影镜片的表面弧度是按照光学原理设计的。投影前镜片、投影后镜片、投影LCD和投影LED灯的相对位置尺寸如下：

投影外镜片到投影后镜片的尺寸为25.50mm～29.80mm,是可调节的尺寸，以改变投影的距离和改变投影的清晰度。

投影后镜片到投影LCD的尺寸为3.20mm，这个尺寸是固定的。

投影LCD到LED最前边的尺寸为6.40mm, 这个尺寸是固定的。

投影部分的结构请看下图示：

(1.投影前壳、2.投影后壳、3.投影箱上壳、4.投影箱下壳、5.投影PCB板、6.投影LED灯、 7.投影LCD、 8.投影后镜片、 9.调节钮、 10.锁紧套、11.投影前镜定位套、12.投影前镜片、13.投影套)

我们公司生产的多种电子投影钟产品，近几年来深受欧美市场的欢迎，销售量稳步上升，每年为公司创造近2亿美元的效益。

参考文献：

【1】 中国塑料橡胶杂志