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工业设计技巧-按键按钮设计方法

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2017-09-29 11:20:00

你已经工作了好几个月,让你的原型运作。现在是采取这个丑陋的(但功能性的)工程原型,并创建一个真正的消费者产品的时候了。现在,您可能会专注于一般的形状,平滑曲线和调整尴尬的PCB形状(darn那些电气工程师!),但很快你会感觉到控制控制的需要,也就是看起来的按钮比您一直在使用的DigiKey面板安装更好。
按键设计的技巧
按钮设计简介
一如以往,首先要做的是:这将如何使用?机器在哪里?用户用拇指或手指按住按钮?
指示使用的是什么:这是一个简单的“按和做”按钮,还是表示一个升级级别,如音量?
按钮是您的产品设计中舒适的人体工程学和增加直觉的机会。较小的按钮包围的大按钮表示相对重要。音量摇杆按钮指示水平上下移动。一个大的红色按钮说,“PANIC”。
按钮设计

按钮设计技巧
按钮以超越语言的方式交流功能
在(字面上)更深层次上,你也需要考虑案件的内部。您的按钮可能看起来很漂亮,但在内部,您需要将其与PCB安装或面板安装的电子开关对准(确保检查公差),并考虑投掷深度和潜在的力量。然后有内部接线 - 要注意电线不在里面。
好想想!我们来吧。
集成弹簧:悬臂设计
对于大多数外部按钮,设计将要求使用某种类型的机械弹簧来增加电子部件上的一个,而最常用的方式之一是使用塑料悬臂。悬臂弹簧是从主体延伸的小塑料手指,每个压力机都会弹起,然后将按钮拉回到其静止位置。悬臂设计有两件事要考虑:力量和疲劳。
这是(粗略地)图纸应该是什么样子的:


在设计悬臂按钮弹簧时,首先要确定“抛出”的深度,那就是从按钮中需要多少弯曲。
该压力深度成为期望的最大偏转,d。用户按压力是所需的力量,F.查找材料属性以确定弹性模量E.
确定这些因素后,您可以根据长度(L),宽度(或基数,b)和厚度(或高度,h)的要求,使用其他几何尺寸来平衡此公式:

(仅矩形截面)
为了做到这一点,下载我们的悬臂按钮弹簧设计计算器在这里。
总体来说,越长越好,减轻疲劳,第二部分设计要检查。您不需要单次使用的按钮,如果您的塑料悬臂梁弹簧弯曲太远,则会比使用红色Swingline订书机的办公室工作人员快一点。您可能会记得从材料101的强度来看,悬臂梁上的应力在起点处是最高的,在这种情况下,材料会逐步增厚。
悬臂梁原点的应力(??)可以计算为:
按键设计,按钮设计
您的材料的最大应力将告诉您在断裂前可以走多远,但对于像这样的弹簧,重要的是要保持在低于应力应变图的弹性区域。这将从材料到材料的差异很大,但是一般来说,您需要确保最严格的印刷材料的最大应力不超过20 MPa。
因为这样的印刷弹簧需要高弹性,所以这种设计的最佳材料是ABS,ABS和尼龙(有关每种材料的更多信息,请参阅下文)。
下载我们的悬臂按钮弹簧设计计算器。
安装和替代弹簧
具有集成弹簧的按钮可以安装有滑动安装座,其中按钮悬挂在壳体中的两个弹簧之间,并且弹簧抵靠其安装件滑动,或者通过用螺钉或热桩将悬臂的端部固定到壳体。当然,当使用3D打印进行原型制作时,您可以选择不会使用注塑设计 - 基本上,任何形状都可以在不考虑成型角度的情况下进行制作,因此您可以将按钮实际上作为案例的一部分进行打印。打印魔法宝贝!

安装有螺钉安装座的悬臂弹簧按钮; 我们的Neato机器人真空拆解的形象
作为这些统一设计的替代方案,橡胶衬垫可用作弹簧。通常,这是用于塑料弹簧不实际的地方,由于按钮间隔,或者当大量的按钮在垫中时,如在遥控器上。
可以使用橡胶状材料印刷具有一系列圆形凸起的片材,并且用作用于整个按钮控制面板的背衬弹簧,从任何所需的弹簧座释放按钮的形状。

橡胶背衬提供另一种弹簧材料; 我们的任天堂控制器拆卸图像
当然,在寻找弹簧时,可以在按钮下面使用一个规则的螺旋弹簧。这非常适合非常深入的情况,例如搅拌机控制面板。这样的长或深冲击按钮表示非常有意义的操作,并保持用户不小心激活开关。

在按钮下方发现压缩螺旋弹簧; 我们的Logitech游戏机的图像拆卸
按钮类型和样品设计
音量摇杆
对于音量按钮(或任何增加和减少的对等级)来说,这个两点按钮是大多数平板电脑和手机的标准。使用双悬臂滑动设计允许每个悬臂用作支点,而另一侧则用作弹簧。

两点摇摆按钮是手机设计的标准 ; 我们的Kindle Fire拆解图像
定向垫
视频游戏控制的主要部分,D-pad也常常出现在电视遥控器和其他消费电子产品中。它清楚地对比了两个不同的维度,使用户不要同时移动一个角色,而是同时移动一个角色,或者一个频道同时上下移动(除非两个兄弟姐妹在“权力游戏”和“步行”死了“,我们永远不会面临这样的困境。
这种情况的最佳设计是滑动悬臂的更复杂的变化,单个塑料弹簧从每个垫延伸到滑动支架。或者,稍微柔软的手感,橡胶垫可以放置在四个下方,具有相似的效果。

定向垫将多维二维性纳入设计
面板开关
当您真的需要使用现成的部件时,我建议在电子外壳的凹槽区域中隐藏面板安装开关,以保持光滑的消费者导向感。

可以使用面板安装,但要小心布线; 图片从我们的悬停板拆卸
拇指按钮
在手部相对于装置固定的地方,如符合人体工程学的鼠标,拇指按钮通常会使用强力压力机进行更多跳动。拇指按钮是更好的人体工程学的机会,将按钮凹入拇指形缩进并提供更大的按钮区域。在机械上,螺钉安装的悬臂的强度给出了这种类型的按钮所需的坚固性,并且多个附接点可以用于更坚固的压力机。

罗技游戏鼠标(全产品拆卸)具有用于专业人体工程学的侧拇指按钮。
触发器
另一个游戏控制器标准,触发按钮应该很容易感觉到并且有一个长的投掷。这个不寻常的按钮通常被隐藏在视线之外,因此需要通过触摸轻松识别。长时间的投掷可以通过旋转座和扭簧或螺旋弹簧来实现。

触发器可以在铰链上长时间安装; 我们的任天堂控制器拆卸图像
美学设计
按钮通常是按钮形的,就像他们的衣服紧固表兄弟一样。进一步探索,并将控制作为设计中感叹号的机会。尝试使用对比色的按钮:一个明亮的银色,否则黑色的外壳,或明亮的绿色在橙色的情况下。实验!
更特别的是,您也可以使用按钮作为窗口进入设计与半透明材料。这可以使按钮发光,以便在黑暗中轻松使用设备(如光管),或者可以简单地允许在显示其技术方面的设计中看到一些电子设备。尝试用于原型的透明材料和生产中的丙烯酸或聚碳酸酯。

图12:半透明按钮可以背光,为案例设计增添一些兴奋; 图像从我们的Roomba拆卸
原型设计
对于合并弹簧,原型有三种强大的材料选择:ABS,尼龙和ABS样。
ABS是实际的ABS材料,但是被挤出成细丝,然后印在熔融层中。因为最细的分辨率是这些细螺纹的厚度,所以材料有些粗糙,最适用于较厚的悬臂弹簧。
尼龙更细,适用于中等厚度的弹簧。
ABS型是任何悬臂弹簧的最佳选择,但更昂贵,所以最好的保存在后期的原型,其中更加抛光的外观是重要的。

图13:Polyjet ABS型材料中的美丽超细分辨率片
当进行测试时,请记住,当使用不同的制造工艺(例如熔融沉积建模(FDM)或选择性激光烧结(SLS))时,材料的行为会有所不同。3D打印弹簧不会具有最终设计的韧性,因此不能用于疲劳极限测试。
弹性和强度也会有所不同,因此请务必查看材料数据表。然而,作为第一个近似,打印的按钮和支架是理想的。另外,如果将印刷材料的弹性模量与最终制造的材料进行比较,则可以使用它来扩展上述方程,并确定最终按钮激活所需的力。
最后的想法
在美学,人体工学和功能的三重交叉点,按钮控件提供了一个惊人的机会,创造性地展示了伟大的工业设计。在下一个产品设计中抓住机会,尝试不寻常的形状,颜色甚至纹理。
工业设计是关于互动,人与机器之间的关系,对许多产品来说,互动是最亲密的,用户伸出手触摸设计:按钮。