電視機機芯組件的結構設計經驗淺談

丁澤亮

作為一個機械專業的技術人員，根據多年的電子產品結構的設計，摸索出自己的經驗，和大家分享分享，不足之處，還望讀者不吝賜教。

為了避免侵權之嫌，在此僅以多年以前的產品來做例子剖析一下。回顧對當年我在東大集團電視機廠主持并參與的電視機CNT-2100機種（圖1所示）的機芯組件的結構設計，希望能提供一點點光機電相結合的電子產品產生設計上的經驗。

傳統的顯像管電視機，包括顯像管，前蓋，后蓋，還有機芯組件共四大塊，機芯組件是電視機的靈魂所在，它糅合外部的操作系統、遙控信號的輸入和高頻信號的輸入、以及內部的信號接收處理、雜波過濾、中央處理器信號處理、放大、高壓輸出給顯像管，因此，電視機用戶們能夠簡單輕便地操作、愉悅地觀賞。

機芯組件的結構設計，包括主要電氣部品在基板上的布局，基板在基板支架上的定位，以及基板支架相對于前框或后蓋的配合和定位，多重設計公差疊加，精度要求比較高。機芯組件的設計的好壞，影響到生產、運輸和客戶使用的方便程度，同時也關系到電視機成本控制的問題。

一.首先，先定總體方案。這需要聽取市場部的調研結果來決定了，不再贅述。

圖1

二.關鍵的機芯組件。首先，對主要電氣部品在基板上的布局，需要和從事電子線路設計的同事研討，高壓包的電場對信號接收的射頻接收器的干擾很大，所以兩者分設在機芯組件的后方兩個角落，距離比較遠，可降低對信號的干擾。電源開關、電源指示燈、遙控接收器、節目+/-輕觸按鈕、音量+/-輕觸按鈕、前面AV接口和耳機接口等按照顧客喜歡的操作習慣布置在前面，當然，也可以增加后面AV接口的選項。先將前框的操作系安排好坐標一覽表（X坐標：以對稱中心為0，Y坐標：以前框操作界面為0，Z坐標：以電視機底部為0）單位：mm

（提醒：按照上述尺寸設計，基板的X方向最小寬度=145+|-149|+α=294+α；其中α電氣設計必須的寬度）

[設計要點]

設計要點就是3個坐標和1個節約成本共4個要點。

1、X坐標：內部的機芯組件上，相應的電子元件盡可能直接對上外觀的坐標，這樣能減少轉接的部件，節約成本；然而，電路布圖的設計，大電流或高電壓的地方，設計規則中有禁止周圍多少距離以內布線或設立部品的規定，因此相關的電氣部品也得做出讓步。我認為可以分為三類的坐標設定方法：第一類設定為有接插口的端子，必須直接對外，所以AV1、AV2、音頻、耳機孔的坐標不能動；第二類設定為操作力比較大的按鍵，內部坐標的也只能小幅改動，如電源鍵的按壓力較大，約200～230g，坐標改動最好不要超出樹脂開關按鍵導向柱涵蓋的范圍，以免產生橫向力矩，影響操作；第三類設定：其他，如指示燈和遙控接收器這類光電部品，可以用長度適當的透明的導光柱來引導內外光線的傳輸，還有，節目+/-、音量+/-和MENU鈕等敏感型開關，按壓力較小，約50～70g，則可以做距離稍遠的坐標偏移，手感差不大。設計的附加價值：縮小X坐標值，有利于減小內部基板的寬度，有利于降低成本，這部分價值較大，后續會作進一步的討論。

2、Y坐標：也可按上述X坐標的三類設定方法，但是，電氣部品的自身構造很大程度決定其能在Y坐標的坐標。由于前框可能是弧形，則要通過前框與后蓋的接合面來計算，再折算到前框上。第一類設定的以接插合適為主；第二類設定的，主要是電源鍵的一般行程為2.5mm，為了調節按鍵行程，可在電源的先端上套上一個帽子（像學士帽的形狀），要注意前框上樹脂開關的行程略大于該行程，可為5mm。；第三類設定的，主要要談的節目+/-、音量+/-和MENU鈕等敏感型開關，行程為0.5mm，要注意前框上樹脂開關的行程大于該行程，可設為1.0～1.5mm之間，目標是：按動樹脂開關時伴有清脆的“滴答”聲為佳。

3、Z坐標：電氣部品的自身構造很大程度決定其能在Z坐標的坐標， Z軸高度一般為基板表面所在高度加上各個電氣部品的使用部位的高度。至此，可以定出基板上的電氣部品的坐標一覽表。

4、節約成本：上述按鍵和端子的設計，有沒有idea既可降低成本又不降低品質呢，答案是有，例如減小X方向的設計距離，可以短縮基板的寬度。經過技術部各位同仁的討論和驗證，認為電源鍵一端可以往里作一些收縮。終于定出基板上的電氣部品的坐標一覽表。

按照上述尺寸設計，基板的X方向最小寬度=130+|-149|+α=279+α；其中α電氣設計必須的寬度。則基板寬度減少294+α-（279+α）=15mm，大約縮短5%，即節約基板材料面積的5%。相應的，電源鍵的樹脂開關的形狀、指示燈和遙控接收器的導光件的形狀要作適應性的修改。此處不再贅述。

后面的高頻信號接收器的輸入插口，也同理可得其坐標。

基板的形狀還要避讓前框和后蓋的相應的凸起形狀或筋條，也要考慮能否利用大尺寸基板上的設計余裕，將燈座基板和后蓋AV端子基板拼在一起，節省基板材料費，節省基板模具費，電子部品搭載各項工程費用等，如圖所示。

其中的大基板部分，包括圖中的操作基板和主基板兩塊，當時都是由于前方的操作基板的操作頻率很高，最好將其與主基板，CPU、高頻接收器、高壓包等重要部分分離開來，一是避免影響主基板重要部分的工作，二是便于操作基板和上面電氣部品的修理與更換。（圖2所示）

進一步，設置基板的組裝基準和預定位機構，但要避開電氣部品以及重要線路。組裝基準的設置，對組裝作業和組裝效果起到一定的影響。后面討論一下。

進一步，設置緊固件（一般為自攻螺絲）的緊固位置，但要避開電氣部品以及重要線路。

進一步，設計出與基板相配合的基板支架（一般為ABS材料），并支持上述的限位，以及緊固件的緊固位置相連接成一體。至此，可得到完整的電視機機芯組件，如圖3或圖4所示。

后續，用中望CAD、PRO/E、NX等電腦畫圖軟件，可輕易剝離得到基板和基板支架等的圖面，方便制造、測量、驗收和組裝。

比較一下圖3的兩種方案的組裝基準，方案一不是定位柱和孔的配合，以基板支架的立筋為XY方向的定位，用自攻螺絲緊固；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，那種更好呢？方案一的優點是組裝簡單，但是犧牲了精度，如操作基板，長度有330mm，由于基板材料，即玻璃纖維有一定的脹縮率（約1‰），雖然右側采用腰形孔配合，組裝沒問題，但操作按鍵的位置容易超出公差的管理范圍；方案二的孔柱配合的精度是最好的，由于基準設在中心附近，兩邊的公差可以減為方案一的一半左右，有利生產和管理。所以我們選定了方案二，其中的基板支架如圖4所示。

還有一點，上述的方案一和方案二的基準設定方法，也會影響到接插端子在前框和后蓋上相應的孔的對位精度。一般來說，為了得到較好的外觀視覺，像這類可動部的外觀對接縫隙小于0.5為佳，而其他非可動部的外觀對接縫隙小于0.2為佳。