硅膠的特性及用途
硅膠是橡膠的一個(gè)種類(lèi),硫化后的硅橡膠具有耐熱、耐寒、耐臭氧、耐大氣老化以及很好的電絕緣性能。
硅橡膠的缺點(diǎn)是扯斷強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率較小,壓縮變形大。
適用于制作在高溫、低溫、陽(yáng)光、大氣、臭氧環(huán)境中使用的零件以及電絕緣零件。
尺寸精度及推薦標(biāo)注公差
軌跡材質(zhì)是彈性體,相比于塑膠材質(zhì),其收縮率的直接影響因素多而復(fù)雜,精度比塑膠件更難做準(zhǔn),在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮,不應(yīng)該有精度高的地方。
硅膠按鍵推薦標(biāo)注公差:
如果基本尺寸太大,無(wú)法滿足設(shè)計(jì)上要求的尺寸精度,可用定位柱配基片變形的方法解決。對(duì)尺寸精度有所要求的地方,設(shè)計(jì)上須留有方便修模的余地。
硅膠件推薦未注公差參考:
蝕刻文字與圖案
硅膠基片上可設(shè)計(jì)出商標(biāo)圖案及文字,在成型制品時(shí)同時(shí)成型出來(lái)。制品上的團(tuán)及文字有凸型和凹型兩類(lèi),考慮模具加工的方便性,一般均設(shè)計(jì)成凸型的。
為方便更換標(biāo)記或型號(hào)方便起見(jiàn),在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí),可將標(biāo)記部位設(shè)計(jì)成鑲件形式,當(dāng)產(chǎn)品型號(hào)改變時(shí),只更換模具型腔中標(biāo)記部位的鑲件就能夠滿足標(biāo)記更換的需要。作為這類(lèi)制品零件的設(shè)計(jì),應(yīng)對(duì)允許其在標(biāo)記部位鑲件拼塊的輪廓處有飛邊殘跡存在。
硅膠按鍵設(shè)計(jì)
硅膠按鍵典型結(jié)構(gòu):
基片厚度可取 0.8~1.2mm,過(guò)厚的基底會(huì)增加收縮率,影響尺寸精度。
對(duì)于導(dǎo)電橡膠,行程一般取 0.8~1.5mm 為宜;排氣槽(即氣坑)是為防止按鍵動(dòng)作過(guò)程中與 PCB 板間產(chǎn)生吸附現(xiàn)象而設(shè)計(jì)。
對(duì)于輕觸開(kāi)關(guān),行程取決于開(kāi)關(guān)自身的行程(及防誤操作的行程),見(jiàn)后述。如基片不貼合PCB 板,則可省去空氣槽這一結(jié)構(gòu)要素。
按力--行程曲線圖
要做好按鍵設(shè)計(jì),需要較好地了解按力-行程曲線圖
上圖中,紅色線為按壓力與行程的關(guān)系,綠色線為回彈力與行程的關(guān)系。
按鍵設(shè)計(jì)有個(gè)手感問(wèn)題,不同的曲線圖對(duì)應(yīng)不同的手感,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)(FP-FC)/FP 在 40%-- 60%時(shí),手感較好。
按鍵典型結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用
根據(jù)按鍵使用的具體場(chǎng)合,以及產(chǎn)品對(duì)按鍵的壽命、按壓力、手感等具體要求,按鍵結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用如下圖所示。
硅膠按鍵的壽命與材質(zhì)及斜壁結(jié)構(gòu)直接相關(guān),根據(jù)設(shè)計(jì)需求來(lái)定。
部分產(chǎn)品硅膠按鍵壽命參考:
遙控器類(lèi):50 萬(wàn)次;
電話機(jī)類(lèi):100 萬(wàn)次;
手提電腦:400 萬(wàn)次~500 萬(wàn)次;
電腦鍵盤(pán):500~1000 萬(wàn);
監(jiān)護(hù)類(lèi)產(chǎn)品硅膠按鍵壽命定義為50萬(wàn)次以上;
B超硅膠按鍵的普通壽命定義為100萬(wàn)次以上,
高壽命定義為 400 萬(wàn)次以上。
斜臂的設(shè)計(jì)
按鍵形狀和按鍵的尺寸會(huì)影響到按鍵的手感,其中斜臂設(shè)計(jì)是獲得良好手感的關(guān)鍵。
斜臂是按鍵與基片相連接的過(guò)渡部分,斜臂壁厚與斜臂形式直接影響按壓力、按壓手感及按鍵壽命。
斜臂的形式對(duì)“按力--行程曲線”的影響
斜臂典型形式有圓錐形、拱形、平坦型,三種形式各有特點(diǎn):圓錐形斜臂,手感節(jié)奏明顯,按壓力大;拱形斜臂按壓力小,手感差,壽命長(zhǎng);平坦型斜臂則自身不反彈,無(wú)按壓手感。
斜臂的形式對(duì)“按力-行程曲線”的影響及適用范圍下圖所示。
斜臂的厚度、角度、行程及材料對(duì)“按力-行程曲線”的影響:
斜臂的厚度、角度、行程及材料對(duì)“按力-行程曲線”的影響如下圖所示。
硅膠硬度通常采用邵氏硬度表示,又叫邵爾 A 硬度,度數(shù) 0~100。原材料廠家的供貨規(guī)格誤差一般在±5 度,有特殊要求時(shí),生產(chǎn)廠自身能調(diào)配±2~3 度。
一般操作面板按鍵類(lèi),硬度取 45±5 或 50±5 度。普通壽命建議盡量選單一硅膠材料,硬度指標(biāo)在圖紙的技術(shù)要求里同時(shí)予以明確。
斜臂的壓力設(shè)計(jì):
須根據(jù)不同按鍵大小設(shè)計(jì)不同的按壓力要求,若不分大小設(shè)計(jì)成一種按壓力,會(huì)導(dǎo)致大的按鍵總體手感輕,且不易反彈,二者應(yīng)成相對(duì)的正比關(guān)系。峰值按力的制作誤差為±15%~20%。
推薦如下:
小小按鍵(參考面積 40~95mm2):80g±15%
小按鍵(參考面積 95~175mm2):100g±15%
中小按鍵(參考面積 175~350mm2):130g±15%
中大按鍵(參考面積 350~630mm2):170g±15%
大按鍵(參考面積 630~950mm2):210g±15%
對(duì)于導(dǎo)電橡膠按鍵,推薦使用圓錐形斜臂結(jié)構(gòu),其斜臂角度宜控制在 45°至 60°之間,以獲得較為清晰的節(jié)奏感。斜臂的水平寬度尺寸一般情況推薦設(shè)計(jì)為
1~1.2mm。如下圖(按這設(shè)計(jì)后,上述按鍵要求按壓手感基本接近):
與輕觸開(kāi)關(guān)配合使用的按鍵,其彈力主要由輕觸開(kāi)關(guān)提供,該種按鍵的斜臂可以設(shè)計(jì)成平坦斜臂,裝配后按鍵的彈力由輕觸開(kāi)關(guān)的彈力和斜臂的彈力合成,按鍵的行程為輕觸開(kāi)關(guān)的行程+間隙,注意間隙不得太大,推薦間隙
0.2,間隙太大手感不好。下圖是推薦的兩種平坦臂結(jié)構(gòu)形式:
斜臂設(shè)計(jì)只是模型搭建及圖紙推薦,但廠家會(huì)結(jié)合按壓力要求、壽命要求及斜臂結(jié)構(gòu)做適當(dāng)調(diào)整。