丁泽亮

作为一个机械专业的技术人员，根据多年的电子产品结构的设计，摸索出自己的经验，和大家分享分享，不足之处，还望读者不吝赐教。

为了避免侵权之嫌，在此仅以多年以前的产品来做例子剖析一下。回顾对当年我在东大集团电视机厂主持并参与的电视机CNT-2100机种（图1所示）的机芯组件的结构设计，希望能提供一点点光机电相结合的电子产品产生设计上的经验。

传统的显像管电视机，包括显像管，前盖，后盖，还有机芯组件共四大块，机芯组件是电视机的灵魂所在，它糅合外部的操作系统、遥控信号的输入和高频信号的输入、以及内部的信号接收处理、杂波过滤、中央处理器信号处理、放大、高压输出给显像管，因此，电视机用户们能够简单轻便地操作、愉悦地观赏。

机芯组件的结构设计，包括主要电气部品在基板上的布局，基板在基板支架上的定位，以及基板支架相对于前框或后盖的配合和定位，多重设计公差叠加，精度要求比较高。机芯组件的设计的好坏，影响到生产、运输和客户使用的方便程度，同时也关系到电视机成本控制的问题。

一.首先，先定总体方案。这需要听取市场部的调研结果来决定了，不再赘述。

图1

二.关键的机芯组件。首先，对主要电气部品在基板上的布局，需要和从事电子线路设计的同事研讨，高压包的电场对信号接收的射频接收器的干扰很大，所以两者分设在机芯组件的后方两个角落，距离比较远，可降低对信号的干扰。电源开关、电源指示灯、遥控接收器、节目+/-轻触按钮、音量+/-轻触按钮、前面AV接口和耳机接口等按照顾客喜欢的操作习惯布置在前面，当然，也可以增加后面AV接口的选项。先将前框的操作系安排好坐标一览表（X坐标：以对称中心为0，Y坐标：以前框操作界面为0，Z坐标：以电视机底部为0）单位：mm

（提醒：按照上述尺寸设计，基板的X方向最小宽度=145+|-149|+α=294+α；其中α电气设计必须的宽度）

[设计要点]

设计要点就是3个坐标和1个节约成本共4个要点。

1、X坐标：内部的机芯组件上，相应的电子元件尽可能直接对上外观的坐标，这样能减少转接的部件，节约成本；然而，电路布图的设计，大电流或高电压的地方，设计规则中有禁止周围多少距离以内布线或设立部品的规定，因此相关的电气部品也得做出让步。我认为可以分为三类的坐标设定方法：第一类设定为有接插口的端子，必须直接对外，所以AV1、AV2、音频、耳机孔的坐标不能动；第二类设定为操作力比较大的按键，内部坐标的也只能小幅改动，如电源键的按压力较大，约200～230g，坐标改动最好不要超出树脂开关按键导向柱涵盖的范围，以免产生横向力矩，影响操作；第三类设定：其他，如指示灯和遥控接收器这类光电部品，可以用长度适当的透明的导光柱来引导内外光线的传输，还有，节目+/-、音量+/-和MENU钮等敏感型开关，按压力较小，约50～70g，则可以做距离稍远的坐标偏移，手感差不大。设计的附加价值：缩小X坐标值，有利于减小内部基板的宽度，有利于降低成本，这部分价值较大，后续会作进一步的讨论。

2、Y坐标：也可按上述X坐标的三类设定方法，但是，电气部品的自身构造很大程度决定其能在Y坐标的坐标。由于前框可能是弧形，则要通过前框与后盖的接合面来计算，再折算到前框上。第一类设定的以接插合适为主；第二类设定的，主要是电源键的一般行程为2.5mm，为了调节按键行程，可在电源的先端上套上一个帽子（像学士帽的形状），要注意前框上树脂开关的行程略大于该行程，可为5mm。；第三类设定的，主要要谈的节目+/-、音量+/-和MENU钮等敏感型开关，行程为0.5mm，要注意前框上树脂开关的行程大于该行程，可设为1.0～1.5mm之间，目标是：按动树脂开关时伴有清脆的“滴答”声为佳。

3、Z坐标：电气部品的自身构造很大程度决定其能在Z坐标的坐标， Z轴高度一般为基板表面所在高度加上各个电气部品的使用部位的高度。至此，可以定出基板上的电气部品的坐标一览表。

4、节约成本：上述按键和端子的设计，有没有idea既可降低成本又不降低品质呢，答案是有，例如减小X方向的设计距离，可以短缩基板的宽度。经过技术部各位同仁的讨论和验证，认为电源键一端可以往里作一些收缩。终于定出基板上的电气部品的坐标一览表。

按照上述尺寸设计，基板的X方向最小宽度=130+|-149|+α=279+α；其中α电气设计必须的宽度。则基板宽度减少294+α-（279+α）=15mm，大约缩短5%，即节约基板材料面积的5%。相应的，电源键的树脂开关的形状、指示灯和遥控接收器的导光件的形状要作适应性的修改。此处不再赘述。

后面的高频信号接收器的输入插口，也同理可得其坐标。

基板的形状还要避让前框和后盖的相应的凸起形状或筋条，也要考虑能否利用大尺寸基板上的设计余裕，将灯座基板和后盖AV端子基板拼在一起，节省基板材料费，节省基板模具费，电子部品搭载各项工程费用等，如图所示。

其中的大基板部分，包括图中的操作基板和主基板两块，当时都是由于前方的操作基板的操作频率很高，最好將其与主基板，CPU、高频接收器、高压包等重要部分分离开来，一是避免影响主基板重要部分的工作，二是便于操作基板和上面电气部品的修理与更换。（图2所示）

进一步，设置基板的组装基准和预定位机构，但要避开电气部品以及重要线路。组装基准的设置，对组装作业和组装效果起到一定的影响。后面讨论一下。

进一步，设置紧固件（一般为自攻螺丝）的紧固位置，但要避开电气部品以及重要线路。

进一步，设计出与基板相配合的基板支架（一般为ABS材料），并支持上述的限位，以及紧固件的紧固位置相连接成一体。至此，可得到完整的电视机机芯组件，如图3或图4所示。

后续，用中望CAD、PRO/E、NX等电脑画图软件，可轻易剥离得到基板和基板支架等的图面，方便制造、测量、验收和组装。

比较一下图3的两种方案的组装基准，方案一不是定位柱和孔的配合，以基板支架的立筋为XY方向的定位，用自攻螺丝紧固；方案二是基板支架的柱子Φ3.0g9和基板孔Φ3.05±0.05的配合方式，那种更好呢？方案一的优点是组装简单，但是牺牲了精度，如操作基板，长度有330mm，由于基板材料，即玻璃纤维有一定的胀缩率（约1‰），虽然右侧采用腰形孔配合，组装没问题，但操作按键的位置容易超出公差的管理范围；方案二的孔柱配合的精度是最好的，由于基准设在中心附近，两边的公差可以减为方案一的一半左右，有利生产和管理。所以我们选定了方案二，其中的基板支架如图4所示。

还有一点，上述的方案一和方案二的基准设定方法，也会影响到接插端子在前框和后盖上相应的孔的对位精度。一般来说，为了得到较好的外观视觉，像这类可动部的外观对接缝隙小于0.5为佳，而其他非可动部的外观对接缝隙小于0.2为佳。