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所有的机顶盒都是由电子和机械结构两部分组成。两者相辅相成,缺一不可。这两部分设计的好坏直接影响机顶盒品质,档次的高低,价格也就随之拉开了档次。
在切入主题之间,先要给大家介绍几种不同的材料。
ABS( Acrylonitrile Butadiene Styrene )丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,种类比较多。常被称为工程塑料,可用来适于制作一般机械零件、减磨耐磨零件、传动零件和电讯零件。机顶盒中大部分塑料元件都是这种材料制作的。
PC聚碳酸酯聚碳酸酯 是在分子链中含有碳酸酯的一类高分子化合物的总称。是一种新型的热塑性塑料,透明度达90%,被誉为透明金属。其成本较ABS高一些,常用来制作机顶盒面板上面的门镜。
亚克力(ACRYLIC)一种化学材料。化学名称叫做“PMMA”属丙烯醇类,俗称“经过特殊处理的有机玻璃”。具有高透明度,透光率达92%,有“塑胶水晶”之美誉,可以用来制作导光柱。
SECC防触摸镀锌板 具有屏蔽好,耐冲击,防静电抗辐射,即使在湿度较大的条件下也不易生锈腐蚀,适于制作机顶盒的上盖,底壳。防触摸镀锌板的研究和生产起源于日本,最初的目的是为了满足家电领域内用户的要求。在家电生产过程中,由于工序需要,许多部件经工人多次触摸,工人手上的汗渍将在零件表面形成污染,影响美观,由此研究开发了防触摸镀锌板
在机顶盒结构元件中,就材料而言,可分为塑料和金属两大部分。下面先谈谈塑料制品:
按键:几乎每个机顶盒都有按键,或大或小,或圆或方,形状各异,接其固定方式而言,可分为以下3种。
1. 分离式(图1)所有塑料按键都是独立的,内部装有十字形或圆型加强筋,筋的顶端可以直接接触到显示板上面的按键。这种方式的优点是结构简单,磨具也便宜。不过缺点比较明显,由于键与面板是分开的,所以当按键装好后,面板上孔的内径较按键的外径大,按键装上后可能会上下左右移动,因此这内外径的差就要作的较小,可又不能太小,太小很按键很统一卡在面板孔中。显示板上面的按键顶端必须和塑料按键内部筋的顶端紧密接触,空隙大了塑料按键就会前后移动,影响“手感”,所以这个空隙要处理的越小越好。按键体积通常作的较大,这样就更好定位、固定。可以直接在上面印刷字符(不过要采用移印的方式,有点向我们盖图章的方式)。
2. 单面悬挂:(图2)所有按键或多数键使用加强筋连在一块塑料柱或塑料板上面,在塑料柱或塑料板上面增加定位孔(在面板内部长出少量定位圆柱,圆柱穿出塑料板上面的孔,使用加热的金属片将突出部分烫平即可)或定位卡扣固定在面板内部(在面板内部增加对应卡槽,达到固定的目的),这种方式最大的特点是按键一体成型,装配简单,不过如果在加工成型的时候不能变形或其中某条加强筋断了,整个的就要报废,灵活性相对于分离式差许多,而且模具也较为复杂。按键的一端是固定的(面板上下两端都可以如此处理),另一端可以摆动(类似我们家里的挂钟上面的钟摆,不同的是钟摆可以两端自由摆动,而按键只能一端摇摆),但摆动的行程不大,大了就会因为键按下去了,弹不回来造成卡键或者加强筋多次大跨度摆动造成加强筋寿命降低,很容易出现加强筋断裂的现象。
3. 双面悬挂:(图3)和上面的固定方式差不多,即所有按键或多数键两侧使用悬梁臂(按键两侧长出两条弯曲的“长臂”,拖住按键)连接上下两块塑料柱或塑料板上面,不同的地方是筋的位置是上下两侧而不是同一侧,这样按键按下的时候,两侧的悬梁臂同时变形,保证按键可以做垂直移动而不是单臂摆动。此外还增加了定位圆环(图3-A),这样一旦螺钉打入面板内侧的固定塑料柱,塑料柱膨胀后就会将按键紧紧的固定在面板内部,但如果按键的数量增多,彼此的间距加大,按键因为作的很长,很容易变形,而作为固定用的螺钉有不能太多,面板也没有那麽多地方长柱子,这个问题在早期还是不容易解决,只能通过将多个按键分开处理从而避开上面的问题。不过现在好了,在塑料板上面增加了一些固定高度(这个高度取决于显示板上面的按键高度)的空心圆柱(图3-B)。圆柱一端顶住显示板内壁,另一端顶住显示板,这样按键不会变形,问题也就迎刃而解了。这种方式的优点在于两侧加强筋会同时变形,这样塑料键就会做平行移动,而且行程会很大(大家可以看加强筋的形状,不是直线而是曲线。这样变形的空间会更大),相比三种模式,这种手感是最好,同时面板与按键的间隙也不必处理的很小。
所有按键材料都是ABS,而ABS的颜色比较单一。我们看到的颜色通常后期处理过的,处理的方法通常是喷油和电镀。喷油和我们喷漆道理上差不多,只是把调好的漆喷在上面然后烘烤,干了以后就完工了。由于体积偏小,通常是放在一个平台上集中处理,所以我们看到的按键通常只有一面作过处理,而另外一面则是材料ABS本体的颜色。电镀通常指目前在按键顶端(也可称为键帽)作特殊处理,增加特殊涂层,看起来表面光亮,提高机器档次(图4)。
卡镜 也可称为门镜(图5),用于遮挡显示板上面的LED,VFD等显示模块,形状以方形居多(弧形的设计在早期磨具设计一直是个难题,特别是两个都有弧面的元件要装在一起,弧面的过渡要自然,就难上加难了。知道出现了PRO-E等三维设计软件及数控机床的应用,才真正解决了弧形设计的难题),但也有椭圆形(KEVIN168)和不规则形状(常见的各种牌子的430就是典型的异型卡镜),材料多为PC、透明ABS或亚克力等等不同材料。为了保证在生产,测试和运输过程中不被划伤,通常在门镜的表面附加一层很薄的薄膜(为了提高薄膜的附着力和观感(薄膜和卡镜之间没有气泡,看起来是透明的。),通常使用静电薄膜工艺。不过也有少数厂商使用有背胶的贴膜,节省成本,但看上去模糊。不过实用中通常要将其揭掉,整体感觉也不会差多少)。卡镜的固定方式通常采用卡扣式,即在卡镜的四周增加若干反向卡扣,卡镜插入面板的同时,卡扣也就卡在面板的内壁,方便快捷而效果也不错。另一种固定方式是使用双面胶,说出来大家可能不相信,那个东西能用吗?其实不然,通常使用这种方式的是长方形的卡镜,重量轻结构简单,在卡镜的长边两侧贴2条双面胶,使用粘合力最好的3M胶纸就万无一失了。双面胶固定与卡扣的方式有所不同,卡扣是按照卡镜的样子开槽,并在卡扣对应位置安排对应的固定结构,而双面胶必须要有贴胶纸的地方呀,面板上对应卡镜的上沿、下沿要向内部缩近,缩近的距离和卡镜本体的厚度相同。这样,卡镜就会嵌入面板,即不突出也不会陷入面板。卡镜的作用主要是“遮羞",毕竟里面的“东西"不希望让人家看到,有人说把他作成深色不就好了吗?大家都知道,人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列,依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62~0.76μm;紫光的波长范围为0.38~0.46μm。比紫光波长还短的光叫紫外线,比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥控就是利用波长为0.76~1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。常用的红外遥控系统发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管,由于其内部材料不同于普通发光二极管,因而在其两端施加一定电压时,它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右,发射功率一般都较小,通常只有100mW左右,遥控距离通常保证10米左右(呵呵距离不是越长越好,就象我们家里的电视机,谁会在10米以外的地方看,恐怕连人脸都看不清了.),但如果卡镜的颜色过深或处理不当,会缩短整机的遥控距离。早期的卫星接收机不加卡镜,勉强可以达到10米的要求(目前在接收模块中增加了信号放大单元,是遥控距离提高直15米),可加了卡镜后就没有办法达到了,因此当时卡镜并不作成有颜色的,通常作成透明的然后在背面局部覆膜,只在红外接收块的地方开方孔,从而增加遥控距离。现在也有类似的方法,比早期作了修改,把方孔改成了若干小圆孔,也变的美观、大方。
卡门 (图6)通常是带CA或CI功能的机顶盒所特有的,结构多为翻盖式,而位置也是居面板右侧的为多。卡扣的固定方式通常是在卡门下部增加两个半月形的两个卡钩,卡在面板底部的两个圆柱形的定位柱,从而保证卡门可以以定位轴为圆心进行转动(呵呵,这个设计比较看实力,柱的大小,卡钩的大小都是有讲究的。圆柱细了,卡门容易掉,粗了卡门转动不灵活。最重要的是两个圆柱必须同心,而且要保证与面板保持水平,如果有一点作的不好,都会影响卡门的手感)。至于卡门的张角取决于卡门下沿距离面板下沿的距离,要想张角大,距离就开一些,不过这个角度并没有行规,通常大于90度就可以了。卡门可以转动的问题解决了,合上卡门以后会如何呢?不会手一离开卡门就掉了吧。通常的方法是在卡门内部长出一块方形的薄片(C)(图8),根部长出一直角三角形的加强筋(D),薄片中央开一矩形槽(E)(图7),面板对应的地方开有方槽,槽中部设有矩形突起(F),高度不会太高,这样卡门合上是,薄片边缘碰到矩形突起,薄片向上变形,当卡门闭合的时候,也就是薄片中的方槽卡在矩形突起上,这样卡门就固定住了。薄片的厚度有要求,薄了容易断,但容易变形,弹性好。厚了到是不容断。但是卡门打开及时闭合就会很困难,比较紧(有人会说了,多开几次卡门,过了“磨合”期不久好了,道理上是可以,但次数多了矩形突起被磨平了卡门就卡不住了)。另一种固定的方式和这种很相似,将薄片上面的方槽去掉,在薄片上沿加水平方向增加一或两根加强筋,面板开槽处由矩形突起改成“U”字形结构(G),当卡门闭合的时候,U形就构因为薄片压迫乡下形变,一但薄片上面的加强筋通过U行结构上面的卡扣,“咔”卡门就闭合了。这种方式比前一种固定方式结构要更为合理,效果也比较理想。不过让我最欣赏的是吸铁石结构,即在面板内侧埋(这里的“埋”指的是一种固定方式,也是一种过盈配合模式。将吸铁石放置到面板内部事先掏好的圆槽,这个槽的内径较吸铁石的外径略大一点,使用外力将其嵌入到面板中,而且要放到底,保证它就不会掉下来)块永磁性的吸铁石。卡门内部也可以作相同处理,“埋“一块铁片。这样在合卡门的时侯,吸铁石所产生的吸力可将卡门向面板方向拉,卡门很容易就合上了。这种结构效果最好,手感也最好。
脚垫 最初的设计是起支撑和防滑处理,笔者认为防滑的成分较大。加大机顶盒与承接面的摩擦力,这对于操作面板上面的按键由为重要,如果按键的同时机顶盒也随之移动,不但键按不到,手感也没了。必需再加另一只手使其固定,太麻烦了.脚垫的材料大多使用橡胶(摩擦力大),少量使用ABS、大力胶等等.形状主要以圆形为主,方形其次,弧形的比较少见.脚垫固定的方式有三种:
* 背胶在脚垫背部贴双面不干胶贴纸(多为著名的“3M”厂家的产品),同时在底壳相应位置上增加凸包(下面介绍机壳的时候在详细介绍)处理,这种脚垫通常都是实心的,中空的很少。使用这种方式必须要将底壳凸包内部的杂质去除,特别是不能粘油,粘上了会大大降低脚垫的附着力.这种方式的在三种方式中附着力是最差的,但正常移动机顶盒还是很难将其磨掉,可使用锣丝刀或类似工具还是可以将其取出的。
* 需要螺钉固定 必须先在底壳钻孔,然后使用螺钉穿过脚垫内部的孔就可以将脚垫锁在底壳上了, 结构简单,附着力最大,最为稳定.不过这种脚垫必须都是空心的,要把螺钉孔留出来呀!材料多为ABS,但是塑料件摩擦力很小,因此通常需要带背胶的大力胶配合。
* 使用销子固定 与上面的固定方式差不多,同样要在底壳上面钻孔,不过这个孔要大一些。脚垫的结构较为复杂,大致可分为两部分,一是脚垫本体(如左图最右侧),定部有4个定位卡钩。另一个是“销子”(如左图中间)销子的顶端有“帽”。安装时先将脚垫倒着塞入底壳上面欲留的孔中,然后再用“销子”倒着自下而上推, 脚垫本体上面的卡钩由于“ 销子”的插入而产生形变,4个卡扣向4个不同的方向伸展(夸张点说有点鲜花绽放的感觉),形成“自锁”状态。一旦销子上面的“帽”没入脚垫本体,脚垫的固定就完成了外表即美观,而且附着力也不比使用螺钉固定的差(即使使用锣丝刀,想从背面取下来也很难.不过只要将“销子”自上而下推出脚垫本体,去掉脚垫就变得意如反掌)。
导光柱(图10) 少数机顶盒采用这种方式,由于面板结构紧凑或面板内部不能装显示板,但仍然需要使用LED表示机器的不同状态(通常将LED放置在主板上面,通过导光柱将LED的部分光全反射到面板上)。材料主要是以亚克力(也有使用光导纤维的,不过那个太贵了)为主。固定方式则是胶水粘连或纯机械结构固定(已不能破坏内部全反射为前提条件)。
面板 所有机顶盒必备的元件之一。外型多种多样,其中矩形外观居多,圆弧形次之,少见异形面板(早期的机械加工工艺较为落后,弧面的产品设计较少,基本上都是“平面直角”,四四方方,规规矩矩。由于数控设备及三维技术的广泛应用,弧形外观的产品也渐渐多了起来成为市场的主流。)。面板的处理多采用喷油方式,客户想要哪种颜色,选定色号后厂商配合加工即可,现在的厂家都使用电脑配色,基本不存在色差问题。但如家电行业一样,机顶盒市场流行的基本上是冷色调为主。亮银色的产品占主流,其次是黑色,其他颜色很少有人使用(PBI的DVR-1000到是香宾金色,与众不同。不过市面上见到的不多)。在文字印刷方面,也以黑白两色为主,银色的面板使用黑字,黑色的面板则使用白色或银色的印刷处理。面板基本不做电镀处理(塑料元件只有按键是可以采用这种方式),而蚀纹(也叫“咬花”,一种专用的加工方法,使用具有不同花纹的电极对面板模具表面作处理,咬花深度可以调节。使用这种方式主要目的是美观同时可掩盖面板因为结构问题产生部分缩水痕迹,也算遮羞吧!有一点要强调,经过蚀纹的产品不会再进行喷油加工。注塑完成后晾干就可以用了)处理几乎没有厂商采用。所有的机顶盒都有型号名称和标识,但是多数厂家采用的都是丝印方式,这样灵活性比较大,可以贴自己的牌子卖,也可以印上其它公司的品牌名称并卖给他们,俗称“贴牌机”。少数厂商只卖自己品牌的产品(对自己公司的产品品质比较有信心),通常在面板较为醒目的地方加装”铭牌”。铭牌是机器的商标(图11),通常使用不锈钢材料制作,体积很小。需要先使用冲床将文字部分冲出来,然后整体阻黑(一种特殊的处理方式,有些象染色,但又有很大的区别),使得铭牌整体变黑,使用砂轮将表面打磨,那些我们需要的字符表面黑色的部分被去掉后,字就变的亮闪闪的.铭牌通常不会背胶固定,也不使用锣丝钉固定,通常的方法是在背面电焊两根细铁棒(铜棒也可以)(图12)。装配前要在面板上面打两个孔,将铁棒穿过去推倒底,使用胶水或者将铁棒向左向右(向外侧)弯曲,就可以达到目的。不过这种方法业界知名的大公司都不会采用,观感太差,工艺水平不高。他们通常会将面板表面作出两个圆锥型的凹坑,但不打透.将铁棒缩短到适合的长度,先将胶水灌入凹坑但不能太满,再将铭牌推入凹坑,推到底即可,然后将面板水平放置等候胶水变干就可以了。上面我们在介绍卡门的时候讲过卡门是挂在面板上的,除了底部为卡门固定和转动而设计圆柱体结构(卡门卡在上面可以围绕圆柱体转动)(图13),同时为了可以卡门开关而留下了可以方便手抠的凹坑,位置多为面板右端或面板右侧。装在面板顶部的凹坑浅,但是弧度大,尽量不影响外观。而面板右侧的凹坑处理起来通常较深,有2~3 mm左右(图14),这样卡门扣起来更容易些.我们都知道,卡门的作用是为了遮挡CI和CA插槽,CI卡槽实际在面板内部掏一个矩形的槽,使得主板上面PCMCIA插座上面的推柄露出来(通常我们看到的都是双卡模式,即有两个PCMCIA插座,所以槽看起来很大)就可以了,如果机器只有CA而没有CI功能,只要在面板内部作镶块处理(模具内部设有可以移动的模块,按照不同的设计方案可以做简单的互换,但这种镶块的数量不宜过多,会影响模具的寿命)将CI卡槽挡住。CA插槽通常是启导槽的作用,由于卡片的长度较长,插卡都必须插到底,露出面板的部分很少(如果太长卡门就合不上了),有可能出现插到底容易但是拔出来的现象,所以面板表面通常都会掏一个半圆形的凹槽(图15)。凹槽的中心位置最好作到卡槽中央,看起来比较美观,反之如果偏向任意一边,看起来怪怪的,凹槽的位置没有处于CA卡槽的中央,看上去是不是有点别扭)。凹槽的宽度也有要求,太浅了不好下手,只能使用镊子一类的工具才能将卡拔出。卡片有正反两面,只有一面有触点(真正使用的就是那8个触点),因此插卡存在方向性。由于卡片的朝向都没有形成行业规范。不同厂家的产品有正有反,无法统一。其实,这个问题的解决方法也不复杂,只要在CA卡槽旁边印一个卡片的图案(如果需要卡片上面的晶片向下,只需要在卡片图案中间印刷一个卡片图案就好。如果需要晶片向上,只需要在卡片图案中间再加印一个小晶片标记。)就好,然后配上一个向上的箭头,一目了然,方便用户使用。毕竟能够仔细阅读说明书的用户是少之又少,多数人都习惯拿来就用的。只有机顶盒制造商站在使用者的角度去看问题,才能够在设计时进行全面考虑。所谓的“人性化”的设计我想就是这样。早期的CA转接板是和面板分离的,即面板上只装有卡片的导槽部分(图16),而转接板则是使用长铜柱固定在底壳上,可正是这些铜柱的存在,容易对主板造成干涉,在主板边缘掏槽或者加长机壳处理,才可以解决问题。但这样做会造成成本(印刷线路板有凹槽,但计算成本的时候要把凹槽部分的面积考虑在内,机壳扩大,成本也会提高)和空间的浪费,随着市场对于小体积机种的需求不断增加(元材料成本,运输的费用都会降低,从而导致显著的价格优势),CA转接板的位置都做了调整,由面板只装导槽发展到直接固定到面板上。目前市场上销售的机顶盒固定方式可以看到有两种,第一种是在导槽的下面增加一条“L”形(之所以使用“L”,主要考虑的是转接插入后左右方向的限位,同时有能加强筋板的强度,承受整个转接板的重量,保证不会变形,造成卡片接触不良或者插拔卡片困难)启支撑用的筋板,筋板顶端加一个中空的圆台,转接板上面增加两个圆形的孔(比圆台的直径略大一点),随着转接板插入,两个孔套住筋板上面的圆台,然后将转接板下压,保证凸台穿入转接板上面的圆孔(图17),转接板的前后限位就做好了,剩下的就是在上面加打2个带垫片(垫片直径要比线路板上面的孔的直径大1mm左右)的自攻螺钉,转接板的固定就完成了。另一种固定方式与这种方式很类似,不同的是”L”形筋板上面又加了一个“L” 形筋板做上限位,增加第三条筋(I)作定位(图18),圆台变成了被斜切了一刀的圆柱体(H纵截面是直角三角型而不是矩形),而圆柱体也变成实心的。转接板的处理相近,同样是打两个孔,但孔的直径要小的多。当转接板插入后,第三条筋向上形变(筋越长,顶端变形的尺寸就越大),一旦圆柱体卡在转接板上面的2个孔里,转接板的固定工作就完成了。这种自锁方式不用螺钉同样可以固定,而且效果还很好。这里要强调的是注意,圆柱体是被切掉一部分的,从传接板的角度看是渐进的。随着转接板插入,第三条筋板慢慢变形,直到遇到转接板上面的孔就会落下,于是转接板就被卡住了(图19)。插进去容易,但拨出来去就难了,转接板上面的孔会紧帖圆柱体的直角边,直接拉转接板是拉不开的,必须使用手指或其它工具将第三条筋向上拉,使圆柱体从孔中拔出,才能拉出转接板。面板内部通常装有显示板,依靠面板内部”长”出来的定位柱定位,并用螺钉固定.定位柱位置的选择是有讲究的,不但要考虑磨具的缩水问题还要考虑拔模斜度(塑料模具和钣金模具不同,塑料模具内部会形成一个”腔”,腔的外型和我们看到最后的成品差不多,注塑完成后,上部模块拔出,下面的模具内部的顶竿会弹出。将成品顶出,可称之为”拔模”)料口位置等问题,如果选择不当,会导致面板表面缩水,出现凹坑,影响外观(即使喷油处理,也难以彻底遮盖)。定位柱数量应该越少,模具就越简单,成本才会降低。这些定位柱通常都是空心的,毕竟要打螺钉呀!螺钉基本上都使用的是塑料自攻钉,这种钉子的牙距大,在螺钉钻入的同时,会切削出少量塑料屑,这些屑会包住螺钉,也会帮助固定,这样最终的后果是加大了定位柱的外径。如果定位柱壁薄,螺钉很容易将定位柱顶暴,涨裂,反之壁太厚会造成和面板结合处向内部缩,很容易看到圆形的缩水印记。显示板前后定位问题依靠定位柱得以解决,但是上下左右这几个方向还没有得到解决,如果赶上比较长的显示板,安装起来尤为困难,常常出现左边装好了,右边看不到孔了,要反复装几次才可以装好,怎麽解决这个问题呢?不如加个限位柱。在定位柱(两个对应的边角,例如左上与右下,或者右上和左下)的旁边增加一个直径约1mm的限位柱,这个柱子高度比定位柱高2mm左右,同时在显示板对应位置打1.2mm左右的孔(图20),安装显示板的时候,这两个柱子一旦穿过显示板,显示板就不会上下左右动了,直接打螺钉固定,一次完成。面板的固定方式有很多种,早期的机顶盒结构设计比较简单,结构设计比较片面。显示板是“挂”在底壳上面,这里说的挂是指依靠面板上面的卡扣或两侧的筋板固定在底壳上,强度比较差,如果在移动或者运输过程中收到外力,卡扣或筋板一旦断裂,面板就容易脱落,造成面板甚至整机的报废。现在的设计已经完善了许多,首先在面板底部增加2或3条加强筋板,装配面板时要先将筋板穿入底壳上面的弓型突起。或其次是在筋板上面开方槽,利用底壳上突起的铁片(这种方式在机壳上面的应用很多,我们在介绍机构部分的时候再做详细介绍)卡住,达到定位目的,如果在筋板的根部垂直在增加弧形突起(图21 J),脚垫就有了。其次在面板两侧或顶部左右两端增加筋板,开一个圆形和方形的孔,圆形的可以使用螺钉固定,而方形还是利用利用底壳上突起的铁片(图22 K)固定。筋板除了加宽处理外,还在内部加装了若干条加强筋(图23 L),用于增加筋板强度。大多数面板的跨度都很大,特别是现在的机顶盒都在往小,薄的方向发展,长度和宽度的相对比例不断加大。为了防止上盖因为跨度大中央易出现塌陷的现象,除了上盖的处理外,通常在面板靠近顶部的位置增加1~2条“ㄩ”形筋板(图24 M),起到支撑作用,而外观也不会受影响。
塑料底壳和上盖 这种方法是近几年才广泛被应用于机顶盒市场,通常被用在免费机种(我们在市场上看到的几乎都是卫星机顶盒),只有一个原因就是便宜。上盖和底壳的材料都是ABS,机构特点不多,使用最多的是加强筋,提高整机机械强度。塑料底壳可以做的更薄,即使缩水可不会有人看到,这与面板、上盖有着本质的区别。使用塑料材料制作机壳,成本远远低于金属部件,重量大大降低,运输成本也大大减少,同时塑料是绝缘的,电源板主板可以作的离底壳很近(使用金属机壳,固定用的柱子高度一般都大于5mm),2mm就够了,整机的高度也跟着降低,更适合超“薄”的市场需求。这种机构设计不具有灵活性,也就是说只能应用于单一机种,如果线路要做修改或元件位置做调整的话很困难。所以在设计塑料机壳时必须要将所有的机型搭配,线路板定位考虑在一起,然后再设计具体结构,否则模具一旦开好,想做调整可不太容易,多花钱不说,时间耽误不起呀。塑料机壳设计的最大缺点是安规,因为没有金属壳作屏蔽,机顶盒会向外辐射不同频率的信号,会干扰其它电器的正常工作。举个例子来说,有些机顶盒打开,电视上面可以看到有网纹产生,但是关掉机顶盒,细纹马上消失。当然,也不是所有的机顶盒的辐射都那麽大,这需要在主板,电源板及其它转接板线路进行优化和调整,采用多层线路板设计,屏蔽干扰源信号,使用滤波器降低对外界的辐射,这样做安规倒是过了,但设计时间的增加和材料成本的提高,换塑料机壳省得那些钱是远远不够的。
塑料元件的结构特点谈的差不多了,该谈谈金属材料的结构了。大多数机壳可分为底壳,上盖(也有将后挡板从底壳分离出来,变成新的元件)构成。材料也基本选用SECC防触摸镀锌板。下面尤简到烦,听我慢慢道来。
上盖的处理相对较为简单,镀锌板的厚度多为0.6或0.8mm为主(跨度大的受力较大,需要使用0.8mm厚度的镀锌板处理。而跨度小的就可以使用0.6mm的材料,同时要多使用折弯增加强度)。在靠近面板的地方分左,右和顶部向内部作两次折弯处理,除了增强上盖的强度,所有的折弯也装配时全部插入面板内部,不破坏整体的观感。上盖采用喷漆处理(通常是双面喷漆,很少采用单面的。金属喷漆通常是挂起来处理,所以我看到的上盖通常是两面喷漆,一般少有单面喷漆(除非有特殊要求单面喷漆,厂家就要在不喷漆的地方贴纸然后在喷漆,喷好后烘干再将纸去掉,这样就完成了,不过制程增加了2道工序,成本也就上去了),而漆采用的大多都是亚光漆(亚光漆是相对于亮光漆而言,对光的反射较差。),织纹漆(不容易留下手指痕迹,纹路均匀)撒点漆(同样是不容易留下手指痕迹,但纹路不均匀)但通常不做文字印刷。机顶盒内部CPU(早期的CPU工作频率很低,耗电和发热量也很少,一般都不用装热片也可以正常工作,但随着CPU的频率不断“飙升”,速度越来越快,发热量也随之变大,要加上不同样子的散热片才可以。散热片的选择大同小异,材料通常使用铝制或铜制,铝制的通常采用增加散热脊的数量以达到增加散热面积的目的。而铜制的则处理的很简单(铜材无法使用压铸或是铝拉丝成型,只能作冲压,剪切处理),只能利用简单的折弯增加散热面积。固定的方式有使用导热胶粘贴(在散热片和CPU表面涂导热胶,将涂好后的散热片放在CPU上面一段时间后,胶固化后与CPU和二为一,即使用力震动CPU也掉不下来),涂导热硅脂即在CPU和散热片之间涂一层导热硅脂。但硅脂没有黏性,不能将散热片粘住,需要外加支架规定,这点到是与我们常用的家用电脑内部的CPU的固定方式相同。另一种是使用不干胶黏结即使用双面胶固定,且不说可靠性如何,连散热的效果都无法保证,就向给CPU盖了一条棉被(说保温还差不多,还散热呢),可能是我孤陋寡闻少见多怪了,笔者认为这种方式最差)和其它功率元件都会产生损耗,并将其转换成热能散掉,因此散热的处理是不可缺少的。上盖表面(为求美观,通常是对称排列)及两侧均开有散热孔,形状以长圆型居多,其它形状的较少(图25)。左右两侧都冲有两个凹坑,深度则取决于固定上盖用的螺钉高度,太深可以增加材料面积,成本增加,浅了,正视机顶盒的时候很容易看到两侧的螺钉,影响外观。为了防止高频信号向外辐射,从而干扰其它设备的正常工作。上盖的固定全部使用螺钉,种类多为自攻钉(图26)(与固定显示板的螺钉不同这种螺钉牙距小,头部多为三角形(图27),即使机壳不套扣也没有问题)和机制钉(机壳要事先作套扣处理),钉子的材料基本上全部采用铁制为主,表面处理主要采用阻黑或电镀(一般是镀镍,镀层很薄,一旦镀层被破坏很容易生锈。即使这样,没有人使用不锈钢钉,原因可能是成本问题吧?除了这个我想不出还有其它原因)方式。为了防止用户私拆整机,除了贴宜碎贴纸(为了防止用户私拆产品在产品的结合处加贴的一种带背胶的贴纸,一旦机壳分开,贴纸就会断开)外还在锣帽上下文章,将锣帽内部作成梅花的,内六方的还有甚者作成三角形的,其目的只有一个-防拆。
底壳主要是用来固定电源板和主板的,材料也基本使用0.8mm厚的镀锌板。底壳的固定方式多种多样,最多的是直接铆铜柱,也有在底壳向上打梯形圆台或者弓形折弯作支撑(减少铜柱数量,降低成本。但灵活性大大降低,许多位置不能做调整)。电源板上面有高压区,电压较高,也常使用塑料支架作固定。不同机壳配合不同规格的脚垫,通常的处理方式是在底壳上面打孔,向下打凸台,这个凸台是内外两个,彼此相互嵌套,最外面的凸台是向外的,而内部的凸台是向里的,背胶的脚垫通常采用这种方式,另外两种脚垫只需要在低壳上面钻孔处理即可。为了配合面板的固定,在底壳两侧对应的地方做局部向外折弯处理,即在落料阶段在底壳上面减切出“ㄈ”形状,再使用特殊的冲头将其顶出,与底壳平面行成一定角度,这样面板两侧或顶部筋板上面的空槽就会套在这个突起上面,然后再使用沉头螺钉(也可称之为平头螺钉,钉帽截面成三角形,一旦螺钉全部打入,突出表面的部分比较少,多用于面板等需要使用螺钉固定但又不能有局部突出的结构设计)将其固定,形成双保险。为了进行有效的屏蔽,通常在底壳靠近面板方向增加垂直于底壳并向上折的折弯,并在底壳两侧做相应处理(具体方式和固定面板的很象,但是这样做面板的固定就要改在顶部了),处理不好很容易造成折弯小于90度,加上折弯部分的跨度大,使得折弯顶部的强度降低,折弯中间部分会向面板方向弯曲,这就离显示板的背面不远了,特别是显示板上面有一些分立元件(也可以称为直插元件)的管脚会有部分残留,装上面板后,很容易造成显示板上面的元件管腿碰到向上的折弯。针对这个问题,有采用铆钉的方式处理,即使用铆钉将折弯固定在两侧的折弯上面,强行将正面的折弯向机壳内部拉,希望增加前面折弯的强度。不过这种方式也不能真正解决问题,治标不治本,两侧硬拉只会使弧度变小,但并不能完全拉成直线。有人会说,折弯不要不可以吗?又省钱又可以避免发生短路的问题,岂不是两全其美。其实不然,我们可以想像,机器是包在一个密闭的金属盒子里面,四个面基本上都是封闭的,信号是被屏蔽的,里面的信号跑不出去,外面的信号也跑不进来。但如果有一个面被打开,信号很容易向外辐射,造成干扰,无法保证符合安规等相关电磁规范(不过也有可以通过安规测试的,那是因为厂家设计的好,干扰信号出来的少。),只要在顶端加道正向或反向折弯,强度就可以保证了折弯的角度也可以保证90度了。如果在上面砸一些凸起或金属弹片,保证与上盖紧密接触,屏蔽效果会更好。
大部分的后挡板是和底壳连在一起,即底壳背部使用折弯处理,经过这样的处理半成品备料方便,安装起来也少了一道环节,但是灵活性差,这能用于单一机种,或比较少的调整,大动作则需要整套模具的调整,牵一发而动全身就不合算了。少数采用底壳与后挡板分离的方式,虽然材料多了一种,但是机壳你想如何改都可以,如果改动内容太多再开个冲孔模就好,方便的很,是底壳、后挡板连在一起所无法比拟的。大部分输入输出端子(最常见的交流电源开关、AV端子、S端子、射频输入、输出端子。)都固定在后挡板上面,电源线的固定也才其中。电源线的固定方式基本上可分为3种。首先是线扣模式,线扣多为尼龙材料,一般可分为两部分,使用尼龙线连在一起。体积小的局部装有矩形突起,而体积大的中间有凹槽。一旦两部分合在一起,矩形突起就会插在凹槽中。装配电源线之前后挡板上面要先打圆孔,电源线从孔中穿入,留出适当的长度,使用专用的卡线钳子将线扣压紧,卡住,然后再将其塞入孔中,一旦卡扣上面的凹槽(卡扣外壁有圆形凹槽,用来作限位。从上图(图28-29)可以看出,卡扣两端不一样大,通常体积小的才是要插入的部分,而体积大的部分就保留在机壳外壁)卡住后挡板,电源线就固定好了。卡扣在安装时,电源线在矩形突起和凹槽的共同作用下而产生形变,无论你是推还是拽,都不会影响电源线在机壳内的部分,不会造成电源线被拉断或电源线与电源板插头接触不良。这种方式在早期的机顶盒设计中广泛采用,而现在的设计很少采用。第2种方式是线挡结构(图30),后挡板的顶部开方槽,电源线上面增加一个两侧有凹陷的线挡,线挡可以直接卡在方槽中,同样也启到限位的作用。这种方式在市场中比较常见。露出来的电源线的长度通常在1米左右,然后按照固定长度折弯,使用俗称“绑线”(一般使用铁丝或类似的材料外表塑封,可折成任意形状,颜色以黑色和白色居多)的卡子固定,不过经过折弯后也会占用较大空间,特别是电源线挡的位置靠近机壳的两侧。整机里面的包装材料通常要为了躲开线挡而要作开口设计,而包机用的塑料袋也会因为电源线的原因变的凹凸不平,大大影响外观。于是就产生了第3种方式,即电源线与机壳分离的设计(图31)。电源线的一端保持不变,在终端部分改成插头。在后挡板上面开椭圆形孔,将电源插座从里面穿出,使用2套螺钉螺母固定(除了防滑增加弹片外还要进行点胶处理,这可是高压区呀,螺母掉到机壳里面可就危险了)。这就可以从根本解决整机包装时出现的问题(整机和电源线分开处理,没有电源线的干扰,包装也就好处理了)。后挡板不做烤漆处理,主要采用丝网印刷的方式印刷不同端子的标识,颜色多使用黑色为主,其它颜色很少见到。为了保证在高温高湿的环境下,机壳表面不会生锈,少数厂商则在后挡板底部折弯的地方增加一条黑色的色带,遮盖机壳在制作时造成的划伤(上面介绍过金属部分的材料通常使用防触摸镀锌板,上面有涂层,可以保证在恶略的环境下也不会生锈,而机壳在成型是容易造成涂层的破坏,生锈就在所难免了。可能有人会说,底壳的不也是冲出来的吗?难道就没有这个问题?道理是一样的,铁制材料湿度大都会生锈,不过如果包在机壳里面就看不到了。呵呵,明白了吧,好钢要用在刀刃上),不过多数厂家都不会这样处理,价格可能会提高一些。但成本才是重点呀。
机顶盒的结构设计就先说到这里,介绍的比较片面,有班门弄斧之嫌,还望大家多多鉴谅。
在切入主题之间,先要给大家介绍几种不同的材料。
ABS( Acrylonitrile Butadiene Styrene )丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,种类比较多。常被称为工程塑料,可用来适于制作一般机械零件、减磨耐磨零件、传动零件和电讯零件。机顶盒中大部分塑料元件都是这种材料制作的。
PC聚碳酸酯聚碳酸酯 是在分子链中含有碳酸酯的一类高分子化合物的总称。是一种新型的热塑性塑料,透明度达90%,被誉为透明金属。其成本较ABS高一些,常用来制作机顶盒面板上面的门镜。
亚克力(ACRYLIC)一种化学材料。化学名称叫做“PMMA”属丙烯醇类,俗称“经过特殊处理的有机玻璃”。具有高透明度,透光率达92%,有“塑胶水晶”之美誉,可以用来制作导光柱。
SECC防触摸镀锌板 具有屏蔽好,耐冲击,防静电抗辐射,即使在湿度较大的条件下也不易生锈腐蚀,适于制作机顶盒的上盖,底壳。防触摸镀锌板的研究和生产起源于日本,最初的目的是为了满足家电领域内用户的要求。在家电生产过程中,由于工序需要,许多部件经工人多次触摸,工人手上的汗渍将在零件表面形成污染,影响美观,由此研究开发了防触摸镀锌板
在机顶盒结构元件中,就材料而言,可分为塑料和金属两大部分。下面先谈谈塑料制品:
按键:几乎每个机顶盒都有按键,或大或小,或圆或方,形状各异,接其固定方式而言,可分为以下3种。
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1. 分离式(图1)所有塑料按键都是独立的,内部装有十字形或圆型加强筋,筋的顶端可以直接接触到显示板上面的按键。这种方式的优点是结构简单,磨具也便宜。不过缺点比较明显,由于键与面板是分开的,所以当按键装好后,面板上孔的内径较按键的外径大,按键装上后可能会上下左右移动,因此这内外径的差就要作的较小,可又不能太小,太小很按键很统一卡在面板孔中。显示板上面的按键顶端必须和塑料按键内部筋的顶端紧密接触,空隙大了塑料按键就会前后移动,影响“手感”,所以这个空隙要处理的越小越好。按键体积通常作的较大,这样就更好定位、固定。可以直接在上面印刷字符(不过要采用移印的方式,有点向我们盖图章的方式)。
2. 单面悬挂:(图2)所有按键或多数键使用加强筋连在一块塑料柱或塑料板上面,在塑料柱或塑料板上面增加定位孔(在面板内部长出少量定位圆柱,圆柱穿出塑料板上面的孔,使用加热的金属片将突出部分烫平即可)或定位卡扣固定在面板内部(在面板内部增加对应卡槽,达到固定的目的),这种方式最大的特点是按键一体成型,装配简单,不过如果在加工成型的时候不能变形或其中某条加强筋断了,整个的就要报废,灵活性相对于分离式差许多,而且模具也较为复杂。按键的一端是固定的(面板上下两端都可以如此处理),另一端可以摆动(类似我们家里的挂钟上面的钟摆,不同的是钟摆可以两端自由摆动,而按键只能一端摇摆),但摆动的行程不大,大了就会因为键按下去了,弹不回来造成卡键或者加强筋多次大跨度摆动造成加强筋寿命降低,很容易出现加强筋断裂的现象。
3. 双面悬挂:(图3)和上面的固定方式差不多,即所有按键或多数键两侧使用悬梁臂(按键两侧长出两条弯曲的“长臂”,拖住按键)连接上下两块塑料柱或塑料板上面,不同的地方是筋的位置是上下两侧而不是同一侧,这样按键按下的时候,两侧的悬梁臂同时变形,保证按键可以做垂直移动而不是单臂摆动。此外还增加了定位圆环(图3-A),这样一旦螺钉打入面板内侧的固定塑料柱,塑料柱膨胀后就会将按键紧紧的固定在面板内部,但如果按键的数量增多,彼此的间距加大,按键因为作的很长,很容易变形,而作为固定用的螺钉有不能太多,面板也没有那麽多地方长柱子,这个问题在早期还是不容易解决,只能通过将多个按键分开处理从而避开上面的问题。不过现在好了,在塑料板上面增加了一些固定高度(这个高度取决于显示板上面的按键高度)的空心圆柱(图3-B)。圆柱一端顶住显示板内壁,另一端顶住显示板,这样按键不会变形,问题也就迎刃而解了。这种方式的优点在于两侧加强筋会同时变形,这样塑料键就会做平行移动,而且行程会很大(大家可以看加强筋的形状,不是直线而是曲线。这样变形的空间会更大),相比三种模式,这种手感是最好,同时面板与按键的间隙也不必处理的很小。
所有按键材料都是ABS,而ABS的颜色比较单一。我们看到的颜色通常后期处理过的,处理的方法通常是喷油和电镀。喷油和我们喷漆道理上差不多,只是把调好的漆喷在上面然后烘烤,干了以后就完工了。由于体积偏小,通常是放在一个平台上集中处理,所以我们看到的按键通常只有一面作过处理,而另外一面则是材料ABS本体的颜色。电镀通常指目前在按键顶端(也可称为键帽)作特殊处理,增加特殊涂层,看起来表面光亮,提高机器档次(图4)。
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卡镜 也可称为门镜(图5),用于遮挡显示板上面的LED,VFD等显示模块,形状以方形居多(弧形的设计在早期磨具设计一直是个难题,特别是两个都有弧面的元件要装在一起,弧面的过渡要自然,就难上加难了。知道出现了PRO-E等三维设计软件及数控机床的应用,才真正解决了弧形设计的难题),但也有椭圆形(KEVIN168)和不规则形状(常见的各种牌子的430就是典型的异型卡镜),材料多为PC、透明ABS或亚克力等等不同材料。为了保证在生产,测试和运输过程中不被划伤,通常在门镜的表面附加一层很薄的薄膜(为了提高薄膜的附着力和观感(薄膜和卡镜之间没有气泡,看起来是透明的。),通常使用静电薄膜工艺。不过也有少数厂商使用有背胶的贴膜,节省成本,但看上去模糊。不过实用中通常要将其揭掉,整体感觉也不会差多少)。卡镜的固定方式通常采用卡扣式,即在卡镜的四周增加若干反向卡扣,卡镜插入面板的同时,卡扣也就卡在面板的内壁,方便快捷而效果也不错。另一种固定方式是使用双面胶,说出来大家可能不相信,那个东西能用吗?其实不然,通常使用这种方式的是长方形的卡镜,重量轻结构简单,在卡镜的长边两侧贴2条双面胶,使用粘合力最好的3M胶纸就万无一失了。双面胶固定与卡扣的方式有所不同,卡扣是按照卡镜的样子开槽,并在卡扣对应位置安排对应的固定结构,而双面胶必须要有贴胶纸的地方呀,面板上对应卡镜的上沿、下沿要向内部缩近,缩近的距离和卡镜本体的厚度相同。这样,卡镜就会嵌入面板,即不突出也不会陷入面板。卡镜的作用主要是“遮羞",毕竟里面的“东西"不希望让人家看到,有人说把他作成深色不就好了吗?大家都知道,人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列,依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62~0.76μm;紫光的波长范围为0.38~0.46μm。比紫光波长还短的光叫紫外线,比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥控就是利用波长为0.76~1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。常用的红外遥控系统发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管,由于其内部材料不同于普通发光二极管,因而在其两端施加一定电压时,它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右,发射功率一般都较小,通常只有100mW左右,遥控距离通常保证10米左右(呵呵距离不是越长越好,就象我们家里的电视机,谁会在10米以外的地方看,恐怕连人脸都看不清了.),但如果卡镜的颜色过深或处理不当,会缩短整机的遥控距离。早期的卫星接收机不加卡镜,勉强可以达到10米的要求(目前在接收模块中增加了信号放大单元,是遥控距离提高直15米),可加了卡镜后就没有办法达到了,因此当时卡镜并不作成有颜色的,通常作成透明的然后在背面局部覆膜,只在红外接收块的地方开方孔,从而增加遥控距离。现在也有类似的方法,比早期作了修改,把方孔改成了若干小圆孔,也变的美观、大方。
卡门 (图6)通常是带CA或CI功能的机顶盒所特有的,结构多为翻盖式,而位置也是居面板右侧的为多。卡扣的固定方式通常是在卡门下部增加两个半月形的两个卡钩,卡在面板底部的两个圆柱形的定位柱,从而保证卡门可以以定位轴为圆心进行转动(呵呵,这个设计比较看实力,柱的大小,卡钩的大小都是有讲究的。圆柱细了,卡门容易掉,粗了卡门转动不灵活。最重要的是两个圆柱必须同心,而且要保证与面板保持水平,如果有一点作的不好,都会影响卡门的手感)。至于卡门的张角取决于卡门下沿距离面板下沿的距离,要想张角大,距离就开一些,不过这个角度并没有行规,通常大于90度就可以了。卡门可以转动的问题解决了,合上卡门以后会如何呢?不会手一离开卡门就掉了吧。通常的方法是在卡门内部长出一块方形的薄片(C)(图8),根部长出一直角三角形的加强筋(D),薄片中央开一矩形槽(E)(图7),面板对应的地方开有方槽,槽中部设有矩形突起(F),高度不会太高,这样卡门合上是,薄片边缘碰到矩形突起,薄片向上变形,当卡门闭合的时候,也就是薄片中的方槽卡在矩形突起上,这样卡门就固定住了。薄片的厚度有要求,薄了容易断,但容易变形,弹性好。厚了到是不容断。但是卡门打开及时闭合就会很困难,比较紧(有人会说了,多开几次卡门,过了“磨合”期不久好了,道理上是可以,但次数多了矩形突起被磨平了卡门就卡不住了)。另一种固定的方式和这种很相似,将薄片上面的方槽去掉,在薄片上沿加水平方向增加一或两根加强筋,面板开槽处由矩形突起改成“U”字形结构(G),当卡门闭合的时候,U形就构因为薄片压迫乡下形变,一但薄片上面的加强筋通过U行结构上面的卡扣,“咔”卡门就闭合了。这种方式比前一种固定方式结构要更为合理,效果也比较理想。不过让我最欣赏的是吸铁石结构,即在面板内侧埋(这里的“埋”指的是一种固定方式,也是一种过盈配合模式。将吸铁石放置到面板内部事先掏好的圆槽,这个槽的内径较吸铁石的外径略大一点,使用外力将其嵌入到面板中,而且要放到底,保证它就不会掉下来)块永磁性的吸铁石。卡门内部也可以作相同处理,“埋“一块铁片。这样在合卡门的时侯,吸铁石所产生的吸力可将卡门向面板方向拉,卡门很容易就合上了。这种结构效果最好,手感也最好。
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脚垫 最初的设计是起支撑和防滑处理,笔者认为防滑的成分较大。加大机顶盒与承接面的摩擦力,这对于操作面板上面的按键由为重要,如果按键的同时机顶盒也随之移动,不但键按不到,手感也没了。必需再加另一只手使其固定,太麻烦了.脚垫的材料大多使用橡胶(摩擦力大),少量使用ABS、大力胶等等.形状主要以圆形为主,方形其次,弧形的比较少见.脚垫固定的方式有三种:
* 背胶在脚垫背部贴双面不干胶贴纸(多为著名的“3M”厂家的产品),同时在底壳相应位置上增加凸包(下面介绍机壳的时候在详细介绍)处理,这种脚垫通常都是实心的,中空的很少。使用这种方式必须要将底壳凸包内部的杂质去除,特别是不能粘油,粘上了会大大降低脚垫的附着力.这种方式的在三种方式中附着力是最差的,但正常移动机顶盒还是很难将其磨掉,可使用锣丝刀或类似工具还是可以将其取出的。
* 需要螺钉固定 必须先在底壳钻孔,然后使用螺钉穿过脚垫内部的孔就可以将脚垫锁在底壳上了, 结构简单,附着力最大,最为稳定.不过这种脚垫必须都是空心的,要把螺钉孔留出来呀!材料多为ABS,但是塑料件摩擦力很小,因此通常需要带背胶的大力胶配合。
* 使用销子固定 与上面的固定方式差不多,同样要在底壳上面钻孔,不过这个孔要大一些。脚垫的结构较为复杂,大致可分为两部分,一是脚垫本体(如左图最右侧),定部有4个定位卡钩。另一个是“销子”(如左图中间)销子的顶端有“帽”。安装时先将脚垫倒着塞入底壳上面欲留的孔中,然后再用“销子”倒着自下而上推, 脚垫本体上面的卡钩由于“ 销子”的插入而产生形变,4个卡扣向4个不同的方向伸展(夸张点说有点鲜花绽放的感觉),形成“自锁”状态。一旦销子上面的“帽”没入脚垫本体,脚垫的固定就完成了外表即美观,而且附着力也不比使用螺钉固定的差(即使使用锣丝刀,想从背面取下来也很难.不过只要将“销子”自上而下推出脚垫本体,去掉脚垫就变得意如反掌)。
导光柱(图10) 少数机顶盒采用这种方式,由于面板结构紧凑或面板内部不能装显示板,但仍然需要使用LED表示机器的不同状态(通常将LED放置在主板上面,通过导光柱将LED的部分光全反射到面板上)。材料主要是以亚克力(也有使用光导纤维的,不过那个太贵了)为主。固定方式则是胶水粘连或纯机械结构固定(已不能破坏内部全反射为前提条件)。
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面板 所有机顶盒必备的元件之一。外型多种多样,其中矩形外观居多,圆弧形次之,少见异形面板(早期的机械加工工艺较为落后,弧面的产品设计较少,基本上都是“平面直角”,四四方方,规规矩矩。由于数控设备及三维技术的广泛应用,弧形外观的产品也渐渐多了起来成为市场的主流。)。面板的处理多采用喷油方式,客户想要哪种颜色,选定色号后厂商配合加工即可,现在的厂家都使用电脑配色,基本不存在色差问题。但如家电行业一样,机顶盒市场流行的基本上是冷色调为主。亮银色的产品占主流,其次是黑色,其他颜色很少有人使用(PBI的DVR-1000到是香宾金色,与众不同。不过市面上见到的不多)。在文字印刷方面,也以黑白两色为主,银色的面板使用黑字,黑色的面板则使用白色或银色的印刷处理。面板基本不做电镀处理(塑料元件只有按键是可以采用这种方式),而蚀纹(也叫“咬花”,一种专用的加工方法,使用具有不同花纹的电极对面板模具表面作处理,咬花深度可以调节。使用这种方式主要目的是美观同时可掩盖面板因为结构问题产生部分缩水痕迹,也算遮羞吧!有一点要强调,经过蚀纹的产品不会再进行喷油加工。注塑完成后晾干就可以用了)处理几乎没有厂商采用。所有的机顶盒都有型号名称和标识,但是多数厂家采用的都是丝印方式,这样灵活性比较大,可以贴自己的牌子卖,也可以印上其它公司的品牌名称并卖给他们,俗称“贴牌机”。少数厂商只卖自己品牌的产品(对自己公司的产品品质比较有信心),通常在面板较为醒目的地方加装”铭牌”。铭牌是机器的商标(图11),通常使用不锈钢材料制作,体积很小。需要先使用冲床将文字部分冲出来,然后整体阻黑(一种特殊的处理方式,有些象染色,但又有很大的区别),使得铭牌整体变黑,使用砂轮将表面打磨,那些我们需要的字符表面黑色的部分被去掉后,字就变的亮闪闪的.铭牌通常不会背胶固定,也不使用锣丝钉固定,通常的方法是在背面电焊两根细铁棒(铜棒也可以)(图12)。装配前要在面板上面打两个孔,将铁棒穿过去推倒底,使用胶水或者将铁棒向左向右(向外侧)弯曲,就可以达到目的。不过这种方法业界知名的大公司都不会采用,观感太差,工艺水平不高。他们通常会将面板表面作出两个圆锥型的凹坑,但不打透.将铁棒缩短到适合的长度,先将胶水灌入凹坑但不能太满,再将铭牌推入凹坑,推到底即可,然后将面板水平放置等候胶水变干就可以了。上面我们在介绍卡门的时候讲过卡门是挂在面板上的,除了底部为卡门固定和转动而设计圆柱体结构(卡门卡在上面可以围绕圆柱体转动)(图13),同时为了可以卡门开关而留下了可以方便手抠的凹坑,位置多为面板右端或面板右侧。装在面板顶部的凹坑浅,但是弧度大,尽量不影响外观。而面板右侧的凹坑处理起来通常较深,有2~3 mm左右(图14),这样卡门扣起来更容易些.我们都知道,卡门的作用是为了遮挡CI和CA插槽,CI卡槽实际在面板内部掏一个矩形的槽,使得主板上面PCMCIA插座上面的推柄露出来(通常我们看到的都是双卡模式,即有两个PCMCIA插座,所以槽看起来很大)就可以了,如果机器只有CA而没有CI功能,只要在面板内部作镶块处理(模具内部设有可以移动的模块,按照不同的设计方案可以做简单的互换,但这种镶块的数量不宜过多,会影响模具的寿命)将CI卡槽挡住。CA插槽通常是启导槽的作用,由于卡片的长度较长,插卡都必须插到底,露出面板的部分很少(如果太长卡门就合不上了),有可能出现插到底容易但是拔出来的现象,所以面板表面通常都会掏一个半圆形的凹槽(图15)。凹槽的中心位置最好作到卡槽中央,看起来比较美观,反之如果偏向任意一边,看起来怪怪的,凹槽的位置没有处于CA卡槽的中央,看上去是不是有点别扭)。凹槽的宽度也有要求,太浅了不好下手,只能使用镊子一类的工具才能将卡拔出。卡片有正反两面,只有一面有触点(真正使用的就是那8个触点),因此插卡存在方向性。由于卡片的朝向都没有形成行业规范。不同厂家的产品有正有反,无法统一。其实,这个问题的解决方法也不复杂,只要在CA卡槽旁边印一个卡片的图案(如果需要卡片上面的晶片向下,只需要在卡片图案中间印刷一个卡片图案就好。如果需要晶片向上,只需要在卡片图案中间再加印一个小晶片标记。)就好,然后配上一个向上的箭头,一目了然,方便用户使用。毕竟能够仔细阅读说明书的用户是少之又少,多数人都习惯拿来就用的。只有机顶盒制造商站在使用者的角度去看问题,才能够在设计时进行全面考虑。所谓的“人性化”的设计我想就是这样。早期的CA转接板是和面板分离的,即面板上只装有卡片的导槽部分(图16),而转接板则是使用长铜柱固定在底壳上,可正是这些铜柱的存在,容易对主板造成干涉,在主板边缘掏槽或者加长机壳处理,才可以解决问题。但这样做会造成成本(印刷线路板有凹槽,但计算成本的时候要把凹槽部分的面积考虑在内,机壳扩大,成本也会提高)和空间的浪费,随着市场对于小体积机种的需求不断增加(元材料成本,运输的费用都会降低,从而导致显著的价格优势),CA转接板的位置都做了调整,由面板只装导槽发展到直接固定到面板上。目前市场上销售的机顶盒固定方式可以看到有两种,第一种是在导槽的下面增加一条“L”形(之所以使用“L”,主要考虑的是转接插入后左右方向的限位,同时有能加强筋板的强度,承受整个转接板的重量,保证不会变形,造成卡片接触不良或者插拔卡片困难)启支撑用的筋板,筋板顶端加一个中空的圆台,转接板上面增加两个圆形的孔(比圆台的直径略大一点),随着转接板插入,两个孔套住筋板上面的圆台,然后将转接板下压,保证凸台穿入转接板上面的圆孔(图17),转接板的前后限位就做好了,剩下的就是在上面加打2个带垫片(垫片直径要比线路板上面的孔的直径大1mm左右)的自攻螺钉,转接板的固定就完成了。另一种固定方式与这种方式很类似,不同的是”L”形筋板上面又加了一个“L” 形筋板做上限位,增加第三条筋(I)作定位(图18),圆台变成了被斜切了一刀的圆柱体(H纵截面是直角三角型而不是矩形),而圆柱体也变成实心的。转接板的处理相近,同样是打两个孔,但孔的直径要小的多。当转接板插入后,第三条筋向上形变(筋越长,顶端变形的尺寸就越大),一旦圆柱体卡在转接板上面的2个孔里,转接板的固定工作就完成了。这种自锁方式不用螺钉同样可以固定,而且效果还很好。这里要强调的是注意,圆柱体是被切掉一部分的,从传接板的角度看是渐进的。随着转接板插入,第三条筋板慢慢变形,直到遇到转接板上面的孔就会落下,于是转接板就被卡住了(图19)。插进去容易,但拨出来去就难了,转接板上面的孔会紧帖圆柱体的直角边,直接拉转接板是拉不开的,必须使用手指或其它工具将第三条筋向上拉,使圆柱体从孔中拔出,才能拉出转接板。面板内部通常装有显示板,依靠面板内部”长”出来的定位柱定位,并用螺钉固定.定位柱位置的选择是有讲究的,不但要考虑磨具的缩水问题还要考虑拔模斜度(塑料模具和钣金模具不同,塑料模具内部会形成一个”腔”,腔的外型和我们看到最后的成品差不多,注塑完成后,上部模块拔出,下面的模具内部的顶竿会弹出。将成品顶出,可称之为”拔模”)料口位置等问题,如果选择不当,会导致面板表面缩水,出现凹坑,影响外观(即使喷油处理,也难以彻底遮盖)。定位柱数量应该越少,模具就越简单,成本才会降低。这些定位柱通常都是空心的,毕竟要打螺钉呀!螺钉基本上都使用的是塑料自攻钉,这种钉子的牙距大,在螺钉钻入的同时,会切削出少量塑料屑,这些屑会包住螺钉,也会帮助固定,这样最终的后果是加大了定位柱的外径。如果定位柱壁薄,螺钉很容易将定位柱顶暴,涨裂,反之壁太厚会造成和面板结合处向内部缩,很容易看到圆形的缩水印记。显示板前后定位问题依靠定位柱得以解决,但是上下左右这几个方向还没有得到解决,如果赶上比较长的显示板,安装起来尤为困难,常常出现左边装好了,右边看不到孔了,要反复装几次才可以装好,怎麽解决这个问题呢?不如加个限位柱。在定位柱(两个对应的边角,例如左上与右下,或者右上和左下)的旁边增加一个直径约1mm的限位柱,这个柱子高度比定位柱高2mm左右,同时在显示板对应位置打1.2mm左右的孔(图20),安装显示板的时候,这两个柱子一旦穿过显示板,显示板就不会上下左右动了,直接打螺钉固定,一次完成。面板的固定方式有很多种,早期的机顶盒结构设计比较简单,结构设计比较片面。显示板是“挂”在底壳上面,这里说的挂是指依靠面板上面的卡扣或两侧的筋板固定在底壳上,强度比较差,如果在移动或者运输过程中收到外力,卡扣或筋板一旦断裂,面板就容易脱落,造成面板甚至整机的报废。现在的设计已经完善了许多,首先在面板底部增加2或3条加强筋板,装配面板时要先将筋板穿入底壳上面的弓型突起。或其次是在筋板上面开方槽,利用底壳上突起的铁片(这种方式在机壳上面的应用很多,我们在介绍机构部分的时候再做详细介绍)卡住,达到定位目的,如果在筋板的根部垂直在增加弧形突起(图21 J),脚垫就有了。其次在面板两侧或顶部左右两端增加筋板,开一个圆形和方形的孔,圆形的可以使用螺钉固定,而方形还是利用利用底壳上突起的铁片(图22 K)固定。筋板除了加宽处理外,还在内部加装了若干条加强筋(图23 L),用于增加筋板强度。大多数面板的跨度都很大,特别是现在的机顶盒都在往小,薄的方向发展,长度和宽度的相对比例不断加大。为了防止上盖因为跨度大中央易出现塌陷的现象,除了上盖的处理外,通常在面板靠近顶部的位置增加1~2条“ㄩ”形筋板(图24 M),起到支撑作用,而外观也不会受影响。
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塑料底壳和上盖 这种方法是近几年才广泛被应用于机顶盒市场,通常被用在免费机种(我们在市场上看到的几乎都是卫星机顶盒),只有一个原因就是便宜。上盖和底壳的材料都是ABS,机构特点不多,使用最多的是加强筋,提高整机机械强度。塑料底壳可以做的更薄,即使缩水可不会有人看到,这与面板、上盖有着本质的区别。使用塑料材料制作机壳,成本远远低于金属部件,重量大大降低,运输成本也大大减少,同时塑料是绝缘的,电源板主板可以作的离底壳很近(使用金属机壳,固定用的柱子高度一般都大于5mm),2mm就够了,整机的高度也跟着降低,更适合超“薄”的市场需求。这种机构设计不具有灵活性,也就是说只能应用于单一机种,如果线路要做修改或元件位置做调整的话很困难。所以在设计塑料机壳时必须要将所有的机型搭配,线路板定位考虑在一起,然后再设计具体结构,否则模具一旦开好,想做调整可不太容易,多花钱不说,时间耽误不起呀。塑料机壳设计的最大缺点是安规,因为没有金属壳作屏蔽,机顶盒会向外辐射不同频率的信号,会干扰其它电器的正常工作。举个例子来说,有些机顶盒打开,电视上面可以看到有网纹产生,但是关掉机顶盒,细纹马上消失。当然,也不是所有的机顶盒的辐射都那麽大,这需要在主板,电源板及其它转接板线路进行优化和调整,采用多层线路板设计,屏蔽干扰源信号,使用滤波器降低对外界的辐射,这样做安规倒是过了,但设计时间的增加和材料成本的提高,换塑料机壳省得那些钱是远远不够的。
塑料元件的结构特点谈的差不多了,该谈谈金属材料的结构了。大多数机壳可分为底壳,上盖(也有将后挡板从底壳分离出来,变成新的元件)构成。材料也基本选用SECC防触摸镀锌板。下面尤简到烦,听我慢慢道来。
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上盖的处理相对较为简单,镀锌板的厚度多为0.6或0.8mm为主(跨度大的受力较大,需要使用0.8mm厚度的镀锌板处理。而跨度小的就可以使用0.6mm的材料,同时要多使用折弯增加强度)。在靠近面板的地方分左,右和顶部向内部作两次折弯处理,除了增强上盖的强度,所有的折弯也装配时全部插入面板内部,不破坏整体的观感。上盖采用喷漆处理(通常是双面喷漆,很少采用单面的。金属喷漆通常是挂起来处理,所以我看到的上盖通常是两面喷漆,一般少有单面喷漆(除非有特殊要求单面喷漆,厂家就要在不喷漆的地方贴纸然后在喷漆,喷好后烘干再将纸去掉,这样就完成了,不过制程增加了2道工序,成本也就上去了),而漆采用的大多都是亚光漆(亚光漆是相对于亮光漆而言,对光的反射较差。),织纹漆(不容易留下手指痕迹,纹路均匀)撒点漆(同样是不容易留下手指痕迹,但纹路不均匀)但通常不做文字印刷。机顶盒内部CPU(早期的CPU工作频率很低,耗电和发热量也很少,一般都不用装热片也可以正常工作,但随着CPU的频率不断“飙升”,速度越来越快,发热量也随之变大,要加上不同样子的散热片才可以。散热片的选择大同小异,材料通常使用铝制或铜制,铝制的通常采用增加散热脊的数量以达到增加散热面积的目的。而铜制的则处理的很简单(铜材无法使用压铸或是铝拉丝成型,只能作冲压,剪切处理),只能利用简单的折弯增加散热面积。固定的方式有使用导热胶粘贴(在散热片和CPU表面涂导热胶,将涂好后的散热片放在CPU上面一段时间后,胶固化后与CPU和二为一,即使用力震动CPU也掉不下来),涂导热硅脂即在CPU和散热片之间涂一层导热硅脂。但硅脂没有黏性,不能将散热片粘住,需要外加支架规定,这点到是与我们常用的家用电脑内部的CPU的固定方式相同。另一种是使用不干胶黏结即使用双面胶固定,且不说可靠性如何,连散热的效果都无法保证,就向给CPU盖了一条棉被(说保温还差不多,还散热呢),可能是我孤陋寡闻少见多怪了,笔者认为这种方式最差)和其它功率元件都会产生损耗,并将其转换成热能散掉,因此散热的处理是不可缺少的。上盖表面(为求美观,通常是对称排列)及两侧均开有散热孔,形状以长圆型居多,其它形状的较少(图25)。左右两侧都冲有两个凹坑,深度则取决于固定上盖用的螺钉高度,太深可以增加材料面积,成本增加,浅了,正视机顶盒的时候很容易看到两侧的螺钉,影响外观。为了防止高频信号向外辐射,从而干扰其它设备的正常工作。上盖的固定全部使用螺钉,种类多为自攻钉(图26)(与固定显示板的螺钉不同这种螺钉牙距小,头部多为三角形(图27),即使机壳不套扣也没有问题)和机制钉(机壳要事先作套扣处理),钉子的材料基本上全部采用铁制为主,表面处理主要采用阻黑或电镀(一般是镀镍,镀层很薄,一旦镀层被破坏很容易生锈。即使这样,没有人使用不锈钢钉,原因可能是成本问题吧?除了这个我想不出还有其它原因)方式。为了防止用户私拆整机,除了贴宜碎贴纸(为了防止用户私拆产品在产品的结合处加贴的一种带背胶的贴纸,一旦机壳分开,贴纸就会断开)外还在锣帽上下文章,将锣帽内部作成梅花的,内六方的还有甚者作成三角形的,其目的只有一个-防拆。
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底壳主要是用来固定电源板和主板的,材料也基本使用0.8mm厚的镀锌板。底壳的固定方式多种多样,最多的是直接铆铜柱,也有在底壳向上打梯形圆台或者弓形折弯作支撑(减少铜柱数量,降低成本。但灵活性大大降低,许多位置不能做调整)。电源板上面有高压区,电压较高,也常使用塑料支架作固定。不同机壳配合不同规格的脚垫,通常的处理方式是在底壳上面打孔,向下打凸台,这个凸台是内外两个,彼此相互嵌套,最外面的凸台是向外的,而内部的凸台是向里的,背胶的脚垫通常采用这种方式,另外两种脚垫只需要在低壳上面钻孔处理即可。为了配合面板的固定,在底壳两侧对应的地方做局部向外折弯处理,即在落料阶段在底壳上面减切出“ㄈ”形状,再使用特殊的冲头将其顶出,与底壳平面行成一定角度,这样面板两侧或顶部筋板上面的空槽就会套在这个突起上面,然后再使用沉头螺钉(也可称之为平头螺钉,钉帽截面成三角形,一旦螺钉全部打入,突出表面的部分比较少,多用于面板等需要使用螺钉固定但又不能有局部突出的结构设计)将其固定,形成双保险。为了进行有效的屏蔽,通常在底壳靠近面板方向增加垂直于底壳并向上折的折弯,并在底壳两侧做相应处理(具体方式和固定面板的很象,但是这样做面板的固定就要改在顶部了),处理不好很容易造成折弯小于90度,加上折弯部分的跨度大,使得折弯顶部的强度降低,折弯中间部分会向面板方向弯曲,这就离显示板的背面不远了,特别是显示板上面有一些分立元件(也可以称为直插元件)的管脚会有部分残留,装上面板后,很容易造成显示板上面的元件管腿碰到向上的折弯。针对这个问题,有采用铆钉的方式处理,即使用铆钉将折弯固定在两侧的折弯上面,强行将正面的折弯向机壳内部拉,希望增加前面折弯的强度。不过这种方式也不能真正解决问题,治标不治本,两侧硬拉只会使弧度变小,但并不能完全拉成直线。有人会说,折弯不要不可以吗?又省钱又可以避免发生短路的问题,岂不是两全其美。其实不然,我们可以想像,机器是包在一个密闭的金属盒子里面,四个面基本上都是封闭的,信号是被屏蔽的,里面的信号跑不出去,外面的信号也跑不进来。但如果有一个面被打开,信号很容易向外辐射,造成干扰,无法保证符合安规等相关电磁规范(不过也有可以通过安规测试的,那是因为厂家设计的好,干扰信号出来的少。),只要在顶端加道正向或反向折弯,强度就可以保证了折弯的角度也可以保证90度了。如果在上面砸一些凸起或金属弹片,保证与上盖紧密接触,屏蔽效果会更好。
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大部分的后挡板是和底壳连在一起,即底壳背部使用折弯处理,经过这样的处理半成品备料方便,安装起来也少了一道环节,但是灵活性差,这能用于单一机种,或比较少的调整,大动作则需要整套模具的调整,牵一发而动全身就不合算了。少数采用底壳与后挡板分离的方式,虽然材料多了一种,但是机壳你想如何改都可以,如果改动内容太多再开个冲孔模就好,方便的很,是底壳、后挡板连在一起所无法比拟的。大部分输入输出端子(最常见的交流电源开关、AV端子、S端子、射频输入、输出端子。)都固定在后挡板上面,电源线的固定也才其中。电源线的固定方式基本上可分为3种。首先是线扣模式,线扣多为尼龙材料,一般可分为两部分,使用尼龙线连在一起。体积小的局部装有矩形突起,而体积大的中间有凹槽。一旦两部分合在一起,矩形突起就会插在凹槽中。装配电源线之前后挡板上面要先打圆孔,电源线从孔中穿入,留出适当的长度,使用专用的卡线钳子将线扣压紧,卡住,然后再将其塞入孔中,一旦卡扣上面的凹槽(卡扣外壁有圆形凹槽,用来作限位。从上图(图28-29)可以看出,卡扣两端不一样大,通常体积小的才是要插入的部分,而体积大的部分就保留在机壳外壁)卡住后挡板,电源线就固定好了。卡扣在安装时,电源线在矩形突起和凹槽的共同作用下而产生形变,无论你是推还是拽,都不会影响电源线在机壳内的部分,不会造成电源线被拉断或电源线与电源板插头接触不良。这种方式在早期的机顶盒设计中广泛采用,而现在的设计很少采用。第2种方式是线挡结构(图30),后挡板的顶部开方槽,电源线上面增加一个两侧有凹陷的线挡,线挡可以直接卡在方槽中,同样也启到限位的作用。这种方式在市场中比较常见。露出来的电源线的长度通常在1米左右,然后按照固定长度折弯,使用俗称“绑线”(一般使用铁丝或类似的材料外表塑封,可折成任意形状,颜色以黑色和白色居多)的卡子固定,不过经过折弯后也会占用较大空间,特别是电源线挡的位置靠近机壳的两侧。整机里面的包装材料通常要为了躲开线挡而要作开口设计,而包机用的塑料袋也会因为电源线的原因变的凹凸不平,大大影响外观。于是就产生了第3种方式,即电源线与机壳分离的设计(图31)。电源线的一端保持不变,在终端部分改成插头。在后挡板上面开椭圆形孔,将电源插座从里面穿出,使用2套螺钉螺母固定(除了防滑增加弹片外还要进行点胶处理,这可是高压区呀,螺母掉到机壳里面可就危险了)。这就可以从根本解决整机包装时出现的问题(整机和电源线分开处理,没有电源线的干扰,包装也就好处理了)。后挡板不做烤漆处理,主要采用丝网印刷的方式印刷不同端子的标识,颜色多使用黑色为主,其它颜色很少见到。为了保证在高温高湿的环境下,机壳表面不会生锈,少数厂商则在后挡板底部折弯的地方增加一条黑色的色带,遮盖机壳在制作时造成的划伤(上面介绍过金属部分的材料通常使用防触摸镀锌板,上面有涂层,可以保证在恶略的环境下也不会生锈,而机壳在成型是容易造成涂层的破坏,生锈就在所难免了。可能有人会说,底壳的不也是冲出来的吗?难道就没有这个问题?道理是一样的,铁制材料湿度大都会生锈,不过如果包在机壳里面就看不到了。呵呵,明白了吧,好钢要用在刀刃上),不过多数厂家都不会这样处理,价格可能会提高一些。但成本才是重点呀。
机顶盒的结构设计就先说到这里,介绍的比较片面,有班门弄斧之嫌,还望大家多多鉴谅。