MT70移动数据采集器外观结构设计及实现

摘要：产品外观设计是在实现功能的前提下，对产品的形状、图案、色彩及其结合所作出的富有美感且符合人体工学的新设计。结构设计是针对产品内部结构、机械部分的设计。结构工程师在设计一整套关联结构件实现各项功能的同时，还要考虑产品结构紧凑、外形美观：既要安全耐用，又要易于制造、降低成本。因此，结构工程师既要了解各种材料的性能和特点，又要精通加工制造工艺及装配工艺。本文通过MT70设计过程的介绍让读者了解产品外观结构设计的主要流程，同时介绍了多种新材料、新工艺在MT70上的应用。

关键词：外观结构设计双色注塑lMD镁合金

第一部分　产品外观设计

产品外观设计是在实现功能的前提下，对产品的形状、图案、色彩及其结合所作出的富有美感且符合人体工学的新设计。

以下是产品外观设计的主要流程：

一、项目启动：了解项目属性和需求；明确设计任务，完备所需资料

二、设计调查：

1、企业内部调查分析：包括现有产品、现有设备工艺、产品销售市场和消费人群

2、市场同类产品调查分析：包括行业分析、市场走向分析等

3、相关类似行业产品调查分析

4、其它行业及社会趋势调查分析：包括设计流行趋势分析(材料、色彩、工艺等方面)

5、调查分析总结：包括产品设计方向，设计关键词，设计策略，设计中心指导思想。

三、创意发散：草图发散阶段(头脑风暴)

四、草图可行性评估：结构人员参与，对草图中的分件方案，外观可行性提出意见

五、草图深化绘制：确定每个设计方向中具有代表性的草图原型

六、草图方案评审：选定设计草图方案

七、线条图绘制：根据选定草图用平面绘图软件(gCoreDraw)勾出产品基本线条雏形，并对细节深化推敲，完菩平面效果图。

八、3D建模：将线条图导人工程软件(如Pro／E)进行三维绘制，调整局部细节，导出模型

九、模型渲染：为3D模型赋予材质，体现其表面质感，模拟产品实际效果

十、效果图的绘制和排版，并标注各部件的加工工艺说明

十一、结构可行性再次评估

十二、方案提交

十三、外观手板制作

十四、方案修改

第二部分产品结构设计

产品结构设计是针对产品内部结构、机械部分的设计。结构工程师在设计一整套关联结构件实现各项功能的同时，还要考虑产品结构紧凑、外形美观；既要安全耐用，又要易于制造、降低成本。因此，结构工程师既要了解各种材料的性能和特点，又要精通加工制造工艺及装配工艺。

以下是产品结构设计的主要流程：

一、了解产品设计需求：包括功能的实现，用户使用是否最佳。

二、参与外观设计过程中的产品可行性评估：包括制造加工工艺、材质选择、结构强度、出模方向等的可实现性。

三、与电子工程师配合确认器件规格(形成主要器件清单)；PCB板的尺寸、器件位置、装配、电磁兼容性(EMC)；天线的位置、面积等是否合理。

四、采用3D软件(ProeUG)实施具体的结构细部设计，设计中要注意结构件的强度、定位、安装定紧固方式、lP等级要求等，同时要考虑定制模具的难易、出模方式等，以及结构件制品量产制造的材料、工艺、成本。

五、设计输出：产品结构件BOM清单，3D，2D图，PCB板2D图(轮廓图、器件排布图、限高图)。

六、结构手板制作：通常2-3轮

七、结构设计评审：每轮结构手板都需试装，进行结构验证验证之后，做结构评审，根据评审结果做设计变更，最后一轮评审后做出结构设计确认。

八、结构件发出开模：正式开模前应与模具厂做详细的方案评估，细部讨论，做设计修改。

九、模具试模跟踪：对模具试模制品进行试装、检讨，发模具检讨书给模具厂通知改模，通过几轮修改和小批量生产，结构件才能基本定型，导人量产，结构设计也就基本完成。第三部分设计案例一MT70移动数据采集器

产品介绍：MT70是一款多功能、经久耐用的lP65工业级移动数据终端。3，5英寸大屏幕触控显示屏，支持室外阳光下显示功能，采用wincE，NET操作系统。PXA310 806MHz高速CPU、2GB大容量用户存储空间。MT70具有特色的模块化结构设计，方便客制化需求的扩展(包括三种条码识读头的互换，无线模块的互换)。具备wBluetooth，GPRs等通讯功能。在仓储管理、物流配送、现场服务、交通执法等领域均是一款能满足应用的设备。

以下是此款产品的主要设计过程：

一、MT70的外观设计：

1、外观需求：

-产品外观的设计力求有所创新、给予人耳目一新的感觉，使其外观在市场上具有很强的竞争力；

-使用环境：设计要求至少要达到零下1 0度可以正常工作；

·工业等级：产品工业等级需达到lP65，抗振动、耐摔(具备1，5米高度的抗摔性)；

-外形尺寸：W75xU60xH36mm(注：除背夹部分厚度H=36mm)。

·产品六面设计细则(略)

2、主要器件清单

3、根据外观尺寸要求和主要器件清单做内部结构堆叠草图：图中标有数字模块为清单中对应数字的器件，尺寸按器件规格书最大尺寸，具置、板间距等与电子工程师讨论：

4、按照内部结构堆叠草图和外观设计细则做三款外观效果图：

5、外观评审：选定A款；在A款基础上做多次修改，并做一轮外观手板，经评审最后定型

二、MT70结构设计：

1、　了解结构设计需求：

2、　结构设计：经多轮评审和2-3轮手板试装基本定型

3、　结构件BOM清单输出：按材质分为塑胶类、硅胶类、五金类、杂项类(辅料)

4、PCB板设计输出：(轮廓图、器件排布图、限高图)

5、　结构终审后图纸发出定制结构件(模具等)

三、MT70的设计实现：(新工艺，新材料)

1、双色模具：前后壳采用双色注塑(PC／ABS+TPU)，设备1.5m跌落起缓冲作用。

双色模具是两种塑胶材料在同一台注塑机上注塑，模具系统上设有一个旋转机构，旋转机构旋转180度，互换型腔分两次成型，但是产品只出模—次。一般这种模塑工艺也叫双料注塑，通常由一套模具完成，且需要专门的有两个料筒的双色注塑机。双色模具这种工艺可以使产品的外观更加漂亮，易于换颜色而可以不用喷涂，但造价昂贵，技术要求高。

2、IMD技术：MT70主键盘采用lMD(1nMold模内注塑)，色彩丰富，耐磨损。

IMD按键的字体、图案、色彩丝印在展平的PC塑料薄片(0.1mm)内表面，如同纸张印刷，丝印后的PC薄片冲压成型后放人注塑机与ABS塑料键帽一体成型，牢牢附着于键帽表面，此过程称为模内注塑。键帽切边后借助工装与硅胶件粘合为成品。传统P+R按键为塑料键帽表面喷涂镭雕上光油，易磨损，而且对于多色按键很难处理，而此类按键印刷于内侧面，不存在磨损问题，印刷多色也很方便。

3、镁合金：MT70内部采用镁合金支架，增加设备强度，防止跌落损伤，屏蔽电磁干扰。

镁合金制品优点：

·比重轻：镁在实用金属中是最轻的金属，镁的比重(1.8／cm3)大约是铝的2／3，是铁的1／4。它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。

强度高：镁合金相对比强度(强度与质量之比)最高。比刚度(刚度与质量之比)接近铝合金和钢，远高于工程塑料。在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。

·镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好，尺寸精度高，壁厚最小可达0.5mm，同时导热快，可满足产品设计的散热要求

·镁合金还有良好的加工性能，耐腐蚀性能，电磁波屏蔽性能，防辐射性能

-可回收：镁合金与塑料不同，它可以简单地再生使用且不降低其机械性能

4、MIM技术：MT70电池盖金属锁扣采用金属粉末注射成型(MIM)。

MIM是一种结合了塑料注射及粉末冶金优点的成型技术，此制程将微细的金属粉末与高分子黏结剂混合加热后，得到具流动性的射料，再经由注射机的注射成型，获得的成形坯经过脱脂处理后烧结致密化成为最终成品，即可以自动化、大量地生产尺寸精密、且具三维形状复杂的小型工件；此制程大大的减少传统金属加工的繁复程序与成本费用。

5、防水硅胶圈，硅胶塞：MT70前后壳、电池盖、背夹、液晶采用硅胶密封圈，内部多处采用硅胶塞达到IP65防水防尘等级。

6、MT70串口位置采用防水器件，同时采用点胶工艺达到IP65等级。选用胶水为全透明硅酮粘合密封剂，不含溶剂、无腐蚀、无污染，中等粘度，易填充。

7、MT70采用防水耐落(NYPLAS+NYLOK)组合螺丝。

NYPLAS是以特殊技术将特殊的防漏材料永久附着在扣件头部座面上，使其产生具有防止渗漏之功效，主要目的在防止空气、灰尘、水、水蒸汽、二甲苯、甘油(防冻剂)等之渗入或泄漏；以及吸收振动所造成的噪音。

NYLOK螺丝是以特殊技术将特殊的工程塑料永久附着在螺牙上，使其产生具有防止螺丝松动之功效。

MT70前后壳螺丝采用此两种技术组合应用的螺丝以达到IP65等级的要求。

8、MT70喇叭防水膜采用透声材料，把声音传输过程中的声损失降至最低，防护等级能达到IP68。

MT70移动数据采集器的设计采用上述多种新材料、新工艺，制造难度较大，因此我们在结构件供应商的选择过程中，对供应商的工艺水平和生产能力做了充分评估，与选定供应商在开模和定制之前做了详细的方案评估、细部讨论，对试模样品和定制样品进行了严格的测试、评审、修整，最终完全达到了设计要求。