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【结构设计】三防产品设计

发布时间:2022-2-22 12:13:56






三防产品设计的出发点是通过设计和材料工艺的综合选用来达到防水、防尘和防摔的目的。

其中防水和防尘主要是通过密封处理和特殊材料采用“隔离”的方式,将水和灰尘阻挡在产品之外,使之不能对产品的性能造成影响。防摔主要是通过设计和材料的选用增加产品的强度抗摔能力。

三防产品设计是一套非独立的系统设计工程,在产品设计之初,就要开始综合考虑外观设计、结构设计、硬件设计的各个方面的设计要求,

在初期ID 阶段,硬件设计、堆叠设计、结构设计就应该积极参与进来,确定三防的各个技术细节,

在设计研发、器件选型、材料选择、工艺选择、生产组装、测试和质量控制各个环节综合把关,才能真正达到三防产品设计的要求,生产出符合质量要求和市场需求的产品。

 

三防产品的外观造型设计上,整机尺寸上必须为三防设计留有足够的余量,特别是宽度和和高度方向必须先充分考虑三防解决方案后再确定具体的尺寸要求。

工业设计师要尽量采用规整造型的方式,在机身的四个侧面和外部轮廓边角采用高耐磨的橡胶材料,以避免产品在跌落中受到冲击,同时还具有有良好的的手感和防止滑出的功能。

三防产品外观设计应尽量避免采用侧键来简化设计和提高可靠性,如果客户对三防产品的需求一定要有侧键的功能,例如开关机键、音量键、拍照键等,

工业设计师应该将所有的侧键尽量全部连接在一起,不要单独分开设计,这样就可以采用橡胶密封件来一体连接,使其一体化外观设计,增加整体性。

色彩设计也是三防产品外观设计的重要因素,因为产品的外观色彩设计会直接影响用户的美感认知、情绪、生活状态甚至工作效率;所以三防产品在进行外观造型设计时更应注重色彩的选择和搭配。

 

外观上尽量不要采用直角和棱角,建议多用圆角来过渡,尤其是避免垂直的边,

因为在跌落测试中四个侧边容易受到冲击,其他零配件上也要避免有锋利的边角,尽量倒圆角,以增加手感和避免划伤。

外壳的工艺选择上尽量采用高硬度、耐磨损,和材料结合性强的工艺。如 IML、IMF、UV等,最好不要采用电镀,普通喷涂等易磨损、划伤、脱落的的工艺。

整机为了增加强度,可以采用铝合金或者镁铝合金材料的塑壳作为支架主体部分,该支架可以采用贯穿方式从前壳延续到后壳直到电池壳,产品框架结构设计使得产品看起来更加结实牢固。

产品装配方式可以采用前、后壳方式或者上、下盖方式,在其配合的部位在外观上增加 橡胶材质部分,以保证壳体之间的密封性。

外壳尽可能采用几个大的零件来组成,并尽量减少零件的数量,不要有太多的装饰件、装饰条,Logo 等小的零件以及容易剥落的零件。

扬声器音腔出音孔上面,可以考虑增加金属网罩,能够起到一定的防水和防尘的的作用。网罩的使用要考虑到外观的需求以及剥落的可能,面积要足够粘贴双面背胶。金属网罩要考虑 ESD 问题。

尽量避免采用侧键以简化设计和提高可靠性。如果产品一定要有侧键,如开关机键、音量键、拍照键等,建议所有的侧键尽量全部连接在一起,不要单独分开,可能采用橡胶密封件来一体连接。

接键在材质上最好采用全 Rubber 设计,和塑壳一体式设计,采用密封装配或者采用双料一次成型方式来达到密封按键的要求。


三防结构设计的思路

要在三防设计中注意取舍,如果是三防要求高的的产品,则必须将三防设计作为一一个主线来做,其他方面围绕三防要求展开,

并要有明确的三防思路和总体思想,在设计中不能三心二意,因为追求全面效果而顾此失彼,最终导致三防设计的失败。

三防设计需要做到“一个设计盯一个目标”的原则,不要一头管多头,否则将来解决问题的时候会非常棘手和难以解决。

如果采用橡塑结合材料作为外壳,有两种实现方式:一种是双料一次成型。

塑料件先注塑,作为本体以加强强度,然后再注塑橡胶材料,以达到手感和和密封的目的。另外一种是二次注塑,将塑料先成型,作为嵌件方式放在橡胶中成型。

建议采用高强度的工程塑料(PC、玻纤等) ,并配合高缓冲的橡胶材料作为外壳,或者采用质轻强度高的合金金属材料作为外壳。外壳结构必须要确保不易变形。并有足够的筋压到PCB和内部固定件上以确保固定可靠。

如果前、后壳之间采用了橡胶材料,则前、后壳和橡胶材料应该采用过盈配合,并一定的预压。密封面的处理,密封面采用密封和弹性好的硅胶材料,尽量采用平面接触,不要用复杂 的曲面,以简化设计,提高可靠性。

密封圈要尽量宽(1.5mm 以上) ,厚度合理 ,确保过盈量。密封圈需要装配在规则的凹槽内,凹槽建议封闭设计,周边设计挡墙。

所有塑壳密封部位均必须抛光处理,包括和双面胶和硅胶材料配合面,该密封部位不能有顶杆、滑块、浇口等痕迹,不可有缺料、熔接痕、缩水等模具和成型缺陷,并确保密封面有足够的强度和刚度。

 

随着技术的进步,三防手持终端的质量得到了全面的提高。在防水、防尘、防震、防跌落等方面,三防手持终端设计更加规范化、标准化,

各方面的技术要求都要达到国家行业标准,保证产品落地生产后的品质。未来,三防手持终端设计将朝着人性化、现代化、科技智能化的方向发展。

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