本文給出了一個按鍵結構的CAE分析和改進案例。

　　在現今這樣一個個性化的時代里，人們對產品的要求已經不僅僅體現在功能上，更多的是體現在使用產品的過程中所得到的體驗上。在五花八門的電子消費品中，吸引大家眼球的肯定是那些功能和外觀都很獨特的產品。大家也聽說過，一個時尚和個性化的外觀可以為一個產品創(chuàng)造很高的附加值。

　　所以說產品的外在美雖然不可以決定一切，但足以決勝一時。產品不僅要外在美，就像做人一樣，更重要的是內在美。產品的內在美很多，只要體現在材料、結構和功能上。今天就拿按鍵結構來說說。

　　按鍵結構的設計在產品設計中占據很重要的地位，特別在掌上用品和計算機的周邊設配上。比如有一天你買了一部很帥氣的手機，200萬像素攝像頭，藍牙，功能很多，不過用了一年后發(fā)現每次按按鍵的時候不爽，手感很差，還有某個按鍵總是不靈，你肯定很惱火的想把它撞墻，你肯定國罵一下----TMD，肯定對某品牌的商家說以后就BMW(不是寶馬，是 別--蒙--我)，我就有這樣的經歷。回歸正題，我今天就把我設計改進一款按鍵結構的完整過程分享給大家。

　　設計背景是這樣的，這款產品的外觀結構設計是客戶指定由北京一家比較出名的設計公司主導設計的，我只是負責善后工作。總體上外觀效果都得到大家的認同(老實說他們的工業(yè)外觀設計是挺不錯的)，但不少內部結構在細節(jié)上欠考慮了，這些結構存在的問題包括這個按鍵結構我們早就提出來了，設計公司堅持說按鍵結構沒問題，還說他們已經設計過很多產品的按鍵結構，在這方面是專家云云，公司領導也出了聲說既然完全由設計公司擔當就相信他們。結果就是，我們的堅持改按鍵還是沒采用，就這樣到了T1試模階段，按設計公司設計的那樣把按鍵熱焊在上殼上，裝上電路板，按動按鍵，不出所料的那樣，手感很硬沒嘀嗒感，即使用力按下去按鍵的筋位也容易發(fā)白變形喪失彈性。如果不熱焊在上殼上，按鍵又不穩(wěn)容易兩邊晃動，最要命的是按鍵會聯動，按一個鍵旁邊的鍵也跟著動，一句話，這個按鍵結構的設計是失效的。模具制造方也說他們沒辦法，除非重新設計和開模，就是重新設計也沒有好的方案，因為上殼模具也制作出來了，不可能去動上殼模具，否則改模量，改電路板的各方協調，成本，時間都是讓人吃不消。怎么辦?這時候CAE的威力就發(fā)揮出來了，下面我就是借助CAE分析工具把按鍵的彈性筋部重新設計并且使改模量達到最小。由于與公司有保密協議，我不能把整個產品的外觀及結構公開，只把按鍵處的結構拿出來做一個教程，請大家多多指教。

　　1.原設計的整個按鍵結構圖

　　按鍵，筋部彈性不好，直角的地方嚴重應力集中容易發(fā)白

　　上殼

　　2.原設計的CAE分析結果

　　約束簡圖：模型直接用原設計的3D圖，沒修改過。添加0.4mm的位移約束和固定約束就可以

　　結果圖：按鍵使用不長時間后肯定在各個筋位處出現嚴重發(fā)白或斷裂

　　3.結構改進和改進后的CAE分析結果

　　(1)改進的重點是筋部的重新設計，在設計過程中一邊設計一邊用CAE輔助設計來確認各處筋的合理走向和分布以達到一個優(yōu)化設計的目的，改進后比較理想的結果如下

　　改模量只是重做上方的彈性筋和加膠追加5個圓柱臺，改模不困難。按鍵的圓柱臺頂在電路板上可以消除按鍵的聯動。按鍵現在是單邊懸臂筋結構。由于上殼的按鍵框邊到按鍵的距離當時設計得比較小，只有0.5mm(如果有0.8～1mm就好啦)，加上按鍵筋部注塑時有縮水誤差的影響，所以按鍵改為單邊按動后中間兩個按鍵有少許干涉但不產生致命影響，這一點可以在裝配時處理一下(方法保密,呵呵。。。)。

　　改進后的按鍵

　　(2)CAE分析結果：壽命結果非常理想，每個按鍵至少有一條筋的壽命超過50萬

　　(3)注塑時的產品(3D圖)

　　為防止注塑成品在包裝和運輸過程中容易產生變形，下方的筋在裝配時才人工扳掉

　　4.總結心得

　　按鍵的設計其實就是按鍵彈性筋的設計，筋的走向和分布極其重要，盡量避免設計帶有直角位的筋，因為注塑時材料在直角的地方容易受到剪切而產生應力集中，注塑成品就會先天不良。還有就是筋的截面設計，可以根據實際結構空間采用漸變筋或者常量筋，我這里的設計是圓弧筋和矩形截面不變2.0Χ0.8mm(厚度)。因為這個按鍵還要絲印和UV覆膜處理，所以材料用ABS。也因為是使用ABS料(ABS熔融溫度比較低：150～190℃)，它的流動性不是很好，所以厚度用0.8mm而不是0.5mm。