硅膠產(chǎn)品彈性結(jié)構(gòu)設(shè)計

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1、第五章 Rubber Keypad力度曲線 一. Silicon Rubber力度曲線. Silicon Rubber Keypad的Click Feeling(手感).Force(力度)及Stroke(行程)是Silicon Rubber Keypad產(chǎn)品的三個主要參數(shù),也是Keypad模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的三個決定性因素.此三個因素的相互 關(guān)系可以用Force-Stroke曲線來表示. 芞1. 典型力度曲線

2、 AF: Actuating Force CF: Contact Force MF: Max Rebounce Force RF: Min Rebounce Force SA: Actuation Distance S : Travel Distance (Stroke). 圖1所示的力度曲線是電話機(jī) Keypad所用的典型力度曲線.實(shí)際上,不同設(shè)備要求Keypad有 不同的力度曲線.其Key的結(jié)構(gòu)和手感都不相同(見表1所示).因種類較多,

3、本文不作逐一探討,僅討900MHZ無繩電話 所用之 Keypad的力度曲線. 桶1. 典型結(jié)構(gòu)及其力度曲線 二.力度曲線與Click Feeling的關(guān)系. Click Feeling是由于斜壁不勝負(fù)荷時被壓跨產(chǎn)生的斷落感.即力度曲線(見圖2)中由A點(diǎn)到C 點(diǎn)的力度突變產(chǎn)生的感覺.所以,Click Feeling的好壞取決于AF和CF的差值.嚴(yán)格說來,Silicon Rubber Feeling取決于AF-CF與AF比值的大小. 即: Click Feeling = (AF-CF) X 100%

4、 AF 當(dāng)Click Feeling=30%時,絕大部分人可以感到有手感,但不太好. 當(dāng)Click Feeling =40%時,則手感 較好. 圖2.曲型曲線 圖3. Feeling差曲線 圖4.Feeling好曲線 (AF-CF)/AF比

5、值越大,手感越好.但應(yīng)注意,此比值會受其它條件限制而不可能達(dá)到100%. 以AF=150g時為例:理論上說,為保證Keypad順利回彈,RF須大于18g ,RF 與CF之間必有損耗,若損 耗為20g,則CF=38,而Click Feeling =(AF-CF)?AF X 100%=(150-38)?150 X 100%=74.6%.但實(shí)際中, 由于Keypad還須克服與膠殼之摩擦力,避免Jamkey,故RF須大于50g. RF與CF差值大多數(shù)情況下 超過20g.所以設(shè)計時,ClickFeeling取40%即能滿足使用要求,而且Vendor也能做到.對本公司現(xiàn)用 產(chǎn)品來說,Click

6、Feeling要求越來越高,所以,Click Feeling若低于30%則不能接受. 三. 影響力度曲線的因素. 影響Silicon Rubber Keypad力度曲線的因素有五個. 1.斜壁角度. Silicon Rubber Keypad的斜壁角度q常用37°~53° 本公司900MHZ無繩電話 所用Keypad,q取42°~48° 其中45°最常用. 圖5.Key斜壁角度. ?服點(diǎn) 在上方 ?服點(diǎn) 在中心 ?服點(diǎn)

7、 在下方 Key斜壁角度q不同,斜壁壓跨時屈服點(diǎn)位置不同.力度曲線也不一樣.Click Feeling也隨之變化. 圖6. q=37°時曲線 圖7. q=45°時曲線 圖8. q=53°時曲線 當(dāng)僅變化斜壁角度,其它結(jié)構(gòu)及尺寸不變時,q越大,Click Feeling越好,屈服點(diǎn)上升.但斜壁壽 命越短,當(dāng) q大于53°時,斜壁屈服有問題. 2. 斜壁厚度. 斜壁厚度對力度的影

8、響很直觀.厚度越大,力度就越大.具體關(guān)系見表2和表3. 表2. 每0.01mm斜壁厚相應(yīng)的force Silicon Rubber 每0.01mm壁厚所增加的力度 40度料 約2克 50度料 約3克 60度料 約4克 表3. 150g 時Keypad斜壁厚度. Rubber 硬度 Key斜壁厚度 40度 0.750mm 50度 0.470mm 60度 0.375mm 我們公司常用60度rubber AF=1

9、50g 的keypad,所以斜壁厚度一般為0.375mm.斜壁厚度不單 影響力度的大小,對力度曲線最大的影響之處在于影響Click Feeling. 相同模具結(jié)構(gòu),用相同材料.改變斜壁厚,得到不同力度曲線. 圖9.斜壁為0.40時曲線 圖10.斜壁為0.50時曲線 圖11. 斜壁為0.60時曲線 從圖9-圖11可看出: 斜壁厚度增加,AF增加,CF增加.AF-CF則降低.Click Feeling變差.

10、 斜壁厚度減小,AF減小,CF減小,AF-CF則增加,Click Feeling變好. 3. 材料硬度. 常用Rubber Keypad的材料硬度為40度~60度,Rubber的硬度較高時,剛性較好,對力度貢獻(xiàn) 較大(見表2).但硬度對AF和CF的影響程度不一致,從而影響到Rubber Keypad的Click Feeling. 如果要求相同大小力度,用不同硬度的Silicon Rubber,相同的模具結(jié)構(gòu)(僅調(diào)整斜壁保證AF 一致),則得到不

11、同的力度曲線. 圖12. 用40度料時 圖13. 用50度料時 圖14. 用60度料時 力度曲線 力度曲線 力度曲線 從曲線上看出,材料的硬度越高,AF-CF值越大,所以Click Feeling越好. 4.斜壁長度. 斜壁長度在我們圖紙上沒有固定,但Vendor在設(shè)計模

12、具時,其取值相當(dāng)重要,對click Feeling 影響很大.因行程(Stroke)一定,Key下壓距離有限,如果斜壁太長,Key下壓達(dá)到行程時,斜壁僅已 彎曲,沒有撗箍鐢,所以 無Click Feeling.當(dāng)斜壁斜角為45°時,Y值應(yīng)取為與S相同或相近(見圖15). Y=S或S+0.1 Y太大,Key達(dá)到S后斜壁還沒有壓跨. 圖15. Key斜壁長與S關(guān)系 圖16.Key斜壁太長時情形 5. Ke

13、y尺寸大小對曲線影響. Key尺寸大時,則四周斜壁越長,Key的撝С艛越大,AF就越大.所以同一片RubberKeypad,若 Key大小不一致但力度要求一樣時,大Key的斜壁比小Key的斜壁要薄. 其力度曲線分別為: 圖17. 小Key力度曲線 圖18.大Key力度曲線 四.力度曲線與行程的關(guān)系. 力度曲線與行程的關(guān)系是:行程是指打斷力度曲線時K

14、ey下降的距離.如果Key下方無東西 托位,力度曲線應(yīng)如圖19所示,那么在S處被打斷時,則曲線變成圖20所示.所以同一個模具,如果 . 使用不同行程,可以得到圖21所示的一組曲線. 圖19.無S時力度曲線 圖20,行程為S時 圖21, 行程分別為S1. 力度曲線

15、 S.S2時的曲線組 知道行程與曲線的關(guān)系后,特別要指出的是:撌指刑釷且蛭諧燙≡斐傻臄這一說法是 錯誤的.具體分析如下: 要求A=150g時,改變第三節(jié)中討論的因素, 可以得到圖22一組曲線, 如果要求AF-CF=60, S=0.80時,則選曲線1 S=1.0 時,則選曲

16、線2 S=1.2 時,則選曲線3. 芞22 AF相同的不同曲線 如果我們要求S=0.80,但Vendor由于某些原因,模具做好以后,實(shí)際曲線為曲線2,則手感當(dāng)然 很差,只有當(dāng)S改為1.0時才能達(dá)到手感要求.但這不是因?yàn)?S=0.8錯誤,而是Vendor模沒有做好. 但如果做

17、模時給定S=1.0,而模做好以后我們把S改為0.8,則手感差不是Vendor的責(zé)任. 說明:怎樣按照產(chǎn)品要求設(shè)計模具,以達(dá)到要求的曲線,是非常深奧的問題,有些Keypad專業(yè) 廠家也沒能總結(jié)出完整的數(shù)據(jù)或圖表,而是靠工模師傅的經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計模具.另一方面,有的 vendor雖做過大量研究,得出了一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),但這些資料被廠家視為高度機(jī) 密,不會外泄.所 以本文不作深入探討. 五.力度曲線與能量損失. Silicon Rubber與其它高分子物質(zhì)一樣,在受力變形時吸收能量,造成能量損耗所以Keypad

18、力度曲線中,壓力線與回彈線不重復(fù).兩線間的面積即為能量損失的 大小.但面積計算不方便, 所以能量損耗大小用下列公式計算: 能量損耗 = AF-MF X100% AF 能量損耗影響因素有3個. 1.Silicon Rubber原料. 不同型號的原料吸能程度不一樣, 原料供應(yīng)商的Spec中應(yīng)有此方面 的數(shù)據(jù).另外,硬度較大的材料能量

19、 損失多. 圖23.力度曲線與能量損耗 2. 模具結(jié)構(gòu). 斜壁越直,能量損失越大. 斜壁各參數(shù)設(shè)計不合理,是能量損失的主要因素. 3. 力度大小對能量損失也有關(guān)系. 力度越大,能量損失越高. 六. 常用Keypad曲線 要求. 我們所生產(chǎn)的900MHZ無繩電話 對所用Keypad的Click Feeling等要求越

20、來越嚴(yán).但要求太 高,Vendor又做不到,所以須找出一個合理規(guī)定,既滿足本公司要求,又使Vendor可以接受. 如下為我們常用Keypad曲線, 同時在第十 章討論如何給出一個合理的曲線. A.Handset 所用Silicon Rubber Keypad曲線. AF=150±30g. AF=150±30g. Click 330%

21、 Click 330% S=0.8mm RF350g S=0.8~0.9mm RF350g 圖24.有Membrane時曲線. 圖25.無Membrane時曲線. B.Base 所用Silicon Rubber Keypad曲線.

22、 AF=150±30g. AF=180±30g Click 330% Click 3 30% S=1.0~1.2mm RF350g S=1.0~1.2mm RF350g

23、 圖26. Keypad上塑膠硬Key 圖27. Keypad上塑膠硬Key 較小,彈臂較細(xì)時曲線 較大,彈臂較粗時曲線 說明: 圖24曲線適用于有Membrane時. 圖25曲線適用于無Membrane時 ,行程可以稍大(即加上Membrane的行程). 圖26表示Keypad上為塑膠硬Key(Hard Key Top)時, 此曲線適用于塑膠Key較小,連接臂較細(xì)時. 圖27表示Keypad上為塑膠硬Key(Hard Key Top)時, 此曲線適用于塑膠Key較大,連接臂較粗時.