产品结构设计·硅胶件在产品结构设计中的应用

在公众号以往的文章推送中分享了众多与产品结构设计相关的经验和知识，这篇文章继续和来和大家一起分享硅胶件在产品结构设计中的运用和相关注意事项，本文部分图片素材来源于网络，仅供学习交流，请勿商用！

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。

--行程曲线图

按力

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，二者相对的正比关系。峰值按力的制作误差为±15%~20%。

应成

推荐如下：

小小按键(参考面积 40~95mm)：80g±15%

小按键(参考面积 95~175mm)：100g±15%

中小按键(参考面积 175~350mm)：130g±15%

中大按键(参考面积 350~630mm)：170g±15%

大按键(参考面积 630~950mm)：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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