简要介绍硅胶的特性及用途,尺寸精度及推荐标注公差,以及详细介绍硅胶按键设计原则和技巧。
硅胶的特性及用途
硅胶是橡胶的一个种类,硫化后的硅橡胶具有耐热、耐寒、耐臭氧、耐大气老化以及很好的电绝缘性能。
硅橡胶的缺点是扯断强度和扯断伸长率较小,压缩变形大。
适用于制作在高温、低温、阳光、大气、臭氧环境中使用的零件以及电绝缘零件。
尺寸精度及推荐标注公差
轨迹材质是弹性体,相比于塑胶材质,其收缩率的直接影响因素多而复杂,精度比塑胶件更难做准,在具体设计中应充分考虑,不应该有精度高的地方。
硅胶按键推荐标注公差:
如果基本尺寸太大,无法满足设计上要求的尺寸精度,可用定位柱配基片变形的方法解决。对尺寸精度有所要求的地方,设计上须留有方便修模的余地。
硅胶件推荐未注公差参考:
蚀刻文字与图案
硅胶基片上可设计出商标图案及文字,在成型制品时同时成型出来。制品上的团及文字有凸型和凹型两类,考虑模具加工的方便性,一般均设计成凸型的。
为方便更换标记或型号方便起见,在进行模具设计时,可将标记部位设计成镶件形式,当产品型号改变时,只更换模具型腔中标记部位的镶件就能够满足标记更换的需要。作为这类制品零件的设计,应对允许其在标记部位镶件拼块的轮廓处有飞边残迹存在。
硅胶按键设计
硅胶按键典型结构:
基片厚度可取 0.8~1.2mm,过厚的基底会增加收缩率,影响尺寸精度。
对于导电橡胶,行程一般取 0.8~1.5mm 为宜;排气槽(即气坑)是为防止按键动作过程中与 pcb 板间产生吸附现象而设计。
对于轻触开关,行程取决于开关自身的行程(及防误操作的行程),见后述。如基片不贴合pcb 板,则可省去空气槽这一结构要素。
按力--行程曲线图
要做好按键设计,需要较好地了解按力-行程曲线图
上图中,红色线为按压力与行程的关系,绿色线为回弹力与行程的关系。
按键设计有个手感问题,不同的曲线图对应不同的手感,根据经验,当(fp-fc)/fp 在 40%-- 60%时,手感较好。
按键典型结构形式及应用
根据按键使用的具体场合,以及产品对按键的寿命、按压力、手感等具体要求,按键结构形式及应用如下图所示。
硅胶按键的寿命与材质及斜壁结构直接相关,根据设计需求来定。
部分产品硅胶按键寿命参考:
遥控器类:50 万次;
电话机类:100 万次;
手提电脑:400 万次~500 万次;
电脑键盘:500~1000 万;
监护类产品硅胶按键寿命定义为50万次以上;
b超硅胶按键的普通寿命定义为100万次以上,
高寿命定义为 400 万次以上。
斜臂的设计
按键形状和按键的尺寸会影响到按键的手感,其中斜臂设计是获得良好手感的关键。
斜臂是按键与基片相连接的过渡部分,斜臂壁厚与斜臂形式直接影响按压力、按压手感及按键寿命。
斜臂的形式对“按力--行程曲线”的影响
斜臂典型形式有圆锥形、拱形、平坦型,三种形式各有特点:圆锥形斜臂,手感节奏明显,按压力大;拱形斜臂按压力小,手感差,寿命长;平坦型斜臂则自身不反弹,无按压手感。
斜臂的形式对“按力-行程曲线”的影响及适用范围下图所示。
斜臂的厚度、角度、行程及材料对“按力-行程曲线”的影响:
斜臂的厚度、角度、行程及材料对“按力-行程曲线”的影响如下图所示。
硅胶硬度通常采用邵氏硬度表示,又叫邵尔 a 硬度,度数 0~100。原材料厂家的供货规格误差一般在±5 度,有特殊要求时,生产厂自身能调配±2~3 度。
一般操作面板按键类,硬度取 45±5 或 50±5 度。普通寿命建议尽量选单一硅胶材料,硬度指标在图纸的技术要求里同时予以明确。
斜臂的压力设计:
须根据不同按键大小设计不同的按压力要求,若不分大小设计成一种按压力,会导致大的按键总体手感轻,且不易反弹,二者应成相对的正比关系。峰值按力的制作误差为±15%~20%。
推荐如下:
小小按键(参考面积 40~95mm²):80g±15%
小按键(参考面积 95~175mm²):100g±15%
中小按键(参考面积 175~350mm²):130g±15%
中大按键(参考面积 350~630mm²):170g±15%
大按键(参考面积 630~950mm²):210g±15%
对于导电橡胶按键,推荐使用圆锥形斜臂结构,其斜臂角度宜控制在 45°至 60°之间,以获得较为清晰的节奏感。斜臂的水平宽度尺寸一般情况推荐设计为 1~1.2mm。如下图(按这设计后,上述按键要求按压手感基本接近):
与轻触开关配合使用的按键,其弹力主要由轻触开关提供,该种按键的斜臂可以设计成平坦斜臂,装配后按键的弹力由轻触开关的弹力和斜臂的弹力合成,按键的行程为轻触开关的行程+间隙,注意间隙不得太大,推荐间隙 0.2,间隙太大手感不好。下图是推荐的两种平坦臂结构形式:
斜臂设计只是模型搭建及图纸推荐,但厂家会结合按压力要求、寿命要求及斜臂结构做适当调整。
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