迈瑞硅胶件设计指南.docx
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迈瑞硅胶件设计指南
文件类别和属性
上层文件
《机械设计工作规范》
文件属性
指南文件
模块属性
设计开发管理
维护部门
超声机械研发部
文件编号
MR/G08N01-07-11
本版
A
硅胶件设计指南
拟制：
黄力锋
审核：
肖训华
王炜批准：
日期：
2007-6-7
日期：
2007-6-7
2007-6-7
日期：
记订历录史修
版本
修订内容概述批准人修订人
修订日期
A
新建（在原超声网页发布初稿的基础上，增加；完善推荐材质；增加圆锥斜壁“推荐标注公差”增加基片上设计易设计、平坦斜壁的具体设计尺寸；//增加带轻触开关的硅胶按调节尺寸公差；变形结构，增加附增加第三章橡胶制品缺陷分析；键尺寸设计；A录硅胶按键图纸技术要求范例。
）
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发
至：
销售管理部信息技术部人力资源部资源管理部小产品销售部国内市场部耗材销售部国内用服部国际市场部国际售后服务部研发管理部供应商资源开发部技术法规部生化试剂厂血球试剂厂
机加中心采购部生产管理部计划部生产工程中心财务管理部财务部办事处总裁办
由：
质管部
MR/G08N01-07-11（A）
目录............................................................................................................................................................2
第1章概述............................................................................................................................................4
1.1硅胶的特性及用途.............................................................................................................4
尺寸精度概述.1.2
....................................................................................................................4
2.1.1推荐标注公差.............................................................................................................4
推荐未注公差.2.1.2............................................................................................................4
推荐优选材质.....................................................................................................................41.3
蚀刻文字与图案.1.4................................................................................................................4
第2章硅胶按键设计...............................................................................................................................6
6............................................................................................................2.1硅胶按键典型结构.6....................................................................................................按力－行程曲线图介绍2.2.7................................................................................................2.3按键典型结构形式及应用.82.4
........................................................................................................................斜臂的设计.8斜臂的形式对“按力－行程曲线”的影响.............................................................2.4.1
9斜臂的厚度、角度、行程及材料对“按力－行程曲线”的影响.........................2.4.2
10.2.4.3
......................................................................................................斜臂的压力设计2.5导电粒与导电油墨...........................................................................................................12
2.5.112导电粒.......................................................................................................................
2.5.2导电油墨...................................................................................................................13
2.5.3
13.......................................................................................................一般导电粒规格2.6基片的设计.......................................................................................................................13
2.6.113.密封骨......................................................................................................................
2.6.2C14形坑.......................................................................................................................
2.6.3......................................................................................................................14排气槽.2.6.4
..................................................................................................................基片开孔.14
2.7硅胶导光柱.......................................................................................................................15
键体设计.2.8
..........................................................................................................................16
2.8.1整体按键应遵循的最小尺寸...................................................................................16
键体与机壳的间距2.8.2...................................................................................................16
按键面的形式.2.8.3..........................................................................................................18
按键拔模角...............................................................................................................2.8.418
按键稳定柱...............................................................................................................182.8.5
按键的透光.2.8.6
..............................................................................................................19
2.9定位柱设计.......................................................................................................................19
按键的表面处理...............................................................................................................2.10
21
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2.10.1丝印...........................................................................................................................21
表面喷涂2.10.2...................................................................................................................21
镭射雕刻...................................................................................................................2.10.322
滴塑...........................................................................................................................22
2.10.4
按键的防误操作.2.11
..............................................................................................................22
第3章橡胶模压制品的缺陷分析.........................................................................................................24
附录A：
硅胶按键图纸技术要求.........................................................................................................26
附录B图表目录.....................................................................................................................................27
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第1章概述
1.1硅胶的特性及用途
硅胶是橡胶的一个种类，是二甲基硅氧烷的聚合物。
硫化后的硅橡胶具有耐热、耐寒、耐臭氧、耐大气老化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。
它适用于制作在高温、低温、阳光、大气、臭氧环境中使用的零件以及电绝缘零件。
1.2尺寸精度概述
硅胶材质是弹性体，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，一直是该行业最复杂的问题之一。
在具体设计中应充分考虑到这一点，不应有精度高的地方。
2.1.1推荐标注公差
硅胶按键的推荐标注公差不得严于下表：
尺寸L<1010100
±0.1%*L
公差±±0.10
0.05
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，见2.9节。
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
2.1.2推荐未注公差
下表可作为硅胶件的未注公差参考：
尺寸
L<10
10203050L>100
公差
0.08±
±0.10
±0.15
0.20±
±0.4%*L
±0.5%*L
1.3推荐优选材质
下表材质是目前我公司按键类产品用得较成熟的材质，推荐选用：
材质
硬度（ShoreA）
比重3（g/cm）
颜色
抗拉强度MPa
撕裂强度KN/m
伸长%率
收缩%率
寿命
KE-951U
50
1.15
乳白色透明
8.8
12.7
350
3.8
普通
TSE6016US
50
1.16
乳白色透明
8.7
25
350
3.9
普通
KE-5141-U
40
1.06
乳白色透明
4.7
8.0
470
4
高
为方便转厂，普通寿命情况下图纸上可以标明两种材料：
KE-951U或TSE6016US。
1.4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。
制品上的图案及文字有凸型和凹型两类。
考虑到模具加工的方便性，一般均设计成凸型的。
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为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，应当允许在其标记部位镶拼块的轮廓线处有飞边残迹存在。
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第2章硅胶按键设计
2.1硅胶按键典型结构
硅胶按键典型结构如图：
图1按键典型结构及各部位名称
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，排气槽的结构尺寸见2.6.3节。
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。
斜臂及导电粒后续介绍。
2.2按力－行程曲线图介绍
要做好按键设计，需要较好地了解按力－行程曲线图。
2按力－行程曲线图图
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该图中，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%至60%时，手感较好。
2.3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图3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。
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图3按键典型结构应用参考
2.4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。
2.4.1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”的影响及适用范围如图4所示。
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图4斜臂形式对按力－行程曲线的影响
2.4.2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”的影响如图5。
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，硬度指页27共页9第机密文件，知识产权属迈瑞公司所有．
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标在图纸的技术要求里同时予以明确，注意与1.3材料栏一致。
图5斜臂厚度、角度、行程及材料对“按力－行程曲线”的影响
2.4.3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%
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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）：
图6圆锥形斜臂尺寸推荐
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：
7与轻触开关配合使用的平坦臂尺寸推荐图
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图8外部覆盖式配轻触开关使用的平坦臂尺寸推荐
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。
2.5导电粒与导电油墨
2.5.1导电粒
为取得良好得导电性能，在按键底部成型一颗导电粒，当接压按键时，导电粒会接触PCB导通电路。
导电粒主要由碳粉与硅橡胶混合制成的，通常其硬度在70度左右，形状通常为圆形，根据导电要求可选择不同的导电粒，如低电阻黑粒，金属粒。
导电粒的结构尺寸见下图所示：
导电粒的结构尺寸图9
。
、8.0mm4.5、5.0、6.0、导电粒
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