許美珍

(廈門銥科衛(wèi)浴科技有限公司 福建 廈門 361000)

隱藏水箱正在被越來越多的人知道和選擇。隱藏水箱是指把具備進(jìn)水和排水功能的沖洗水箱隱藏在衛(wèi)生間墻體或者裝飾柜中,與傳統(tǒng)馬桶的相比，使用隱藏水箱的衛(wèi)生間更整潔、美觀、時尚，減少衛(wèi)生間死角，更容易清潔。而最終展示在終端用戶眼前的，就是一塊隱藏水箱面板和掛壁馬桶，圖1為效果圖展示展示。

圖1 效果圖

隱藏水箱面板就是用戶啟動水箱中機構(gòu)的一個橋梁。通過外力或信號驅(qū)動面板，來驅(qū)動水箱中的排水機構(gòu)，最終完成排水并沖刷馬桶的功能。作為整個隱藏排水系統(tǒng)中唯一終端用戶能看到并接觸到的產(chǎn)品，隱藏水箱面板的設(shè)計至關(guān)重要，不僅要功能要好，外觀也要重點關(guān)注。

1 隱藏水箱面板分類

市面上的面板有各種各樣的。

按照材質(zhì)分類，主要有：ABS塑料面板、玻璃面板、不銹鋼面板、銅面板等；

按照款式分類，主要有單按面板、雙按面板等；

按照操作方式分類，主要有機械式面板、氣動式面板、感應(yīng)式面板等。

最普遍使用的還是ABS塑料機械雙按面板。下面就以一款A(yù)BS塑料機械雙按面板外觀為例子來介紹隱藏水箱面板設(shè)計相關(guān)要點，可見圖2a、2b、2c，分別是面板外觀件的正面、側(cè)面、背面。如圖示，ABS水箱面板有3個外觀件，分別是ABS面板本體、ABS大按鈕、ABS小按鈕，還有一個彈性結(jié)構(gòu)件。

圖2 面板外觀件的正面、側(cè)面、背面圖

2 隱藏水箱面板要求

2.1 功能性設(shè)計要求

(1)按壓順暢，無卡澀：確保用戶在按壓面板時，沒有阻塞感、刮擦感，有一個好的手感至關(guān)重要；同時需要通過計算核查，確保大批量生產(chǎn)也不會出現(xiàn)本體與按鈕卡澀的問題。

(2)按壓力?。河欣谔岣哂脩舻捏w驗感。衛(wèi)生間的使用者包含了各個年齡段的人，小的按壓力，能大大提高客戶的滿意度，尤其是老人與小孩。從各國家標(biāo)準(zhǔn)來說，中國標(biāo)準(zhǔn)GB 26730-2011中要求，按壓力必須小于等于30 N,而歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 14055-2015中則要求按壓力必須小于等于25 N。設(shè)計的產(chǎn)品最低要求就是要滿足銷售國家的國家相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中闡述的按壓力是面板按壓力加上隱藏水箱排水機構(gòu)按壓力。

(3)按鈕與面板本體的晃動量小：晃動量是指按鈕相對本體來說，在非使用狀態(tài)下，在X/Y方向上的晃動值(X/Y方向見圖2c)。在功能上，本體與按鈕之間需要相互活動,兩者是間隙配合。那么面板按壓的順暢性與晃動量之間是需要取一個平衡的。

(4)使用噪聲低：面板的使用時間點是隨機的，可能是熱鬧的白天，也可能是安靜的半夜。使用場合也是多種多樣的，可能是嘈雜的路邊公共廁所，也可能家庭衛(wèi)生間。所以設(shè)計時要考慮防噪聲。避免出現(xiàn)刺耳的撞擊聲。

(5)安全：機械式面板是通過用戶按壓按鈕來實現(xiàn)功能的，設(shè)計上要避免出現(xiàn)用戶手指受傷等危險情況出現(xiàn)，安全是設(shè)計需要考慮的重要因素。

2.2 外觀性設(shè)計要點

(1)間隙小而均勻：間隙指的是本體與按鈕、按鈕1與按鈕2之間的縫隙。從視覺效果看，小間隙，能很大程度提高一塊面板的精致度。很多市場的反饋也是喜歡間隙小的。而間隙的均勻性，是設(shè)計一款面板的重點和難點。

(2)斷差?。簲嗖钪傅氖窃赯方向(可見圖2b)上，本體與按鈕之間的高度差。塑料件在生產(chǎn)過程中，可能會存在變形，變形就可能導(dǎo)致本體與按鈕之間產(chǎn)生斷差。同時塑料件在批量生產(chǎn)時，批次中和批次間尺寸會有波動，尺寸波動也會產(chǎn)生斷差。

(3)ABS面板本體、按鈕沒有縮水等注塑缺陷：塑料件在結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要重點考慮。

(4)ABS面板本體、按鈕注塑熔接線需小而細(xì)：塑料件膠口位置對熔接線的影響很大。

3 隱藏水箱面板設(shè)計

3.1 設(shè)計方案說明

在本體上做轉(zhuǎn)軸，在按鈕上做孔，孔與軸的配合是間隙配合。當(dāng)外力施加在按鈕上時，按鈕相對于本體，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動，從而驅(qū)動隱藏水箱中的排水機構(gòu)，實現(xiàn)沖刷功能(見圖3)。

圖3 設(shè)計圖

面板初始狀態(tài)：本體與按鈕外觀面在同一個平面上。在本體與按鈕之間設(shè)計一個彈性件，來保證按鈕在沒有外力作用時，始終處于初始非工作狀態(tài)。這階段按鈕受到彈力F1和自身重力F2、支撐力F0的作用，受力、力矩情況如圖4a。

受力要求：F1=F2+F0，力矩M1=M2+M0，F(xiàn)1>F2,M1>M2。

面板第二階段狀態(tài)：外力F3驅(qū)動時，也就是用戶開始按壓按鈕，按鈕開始旋轉(zhuǎn)，此時按鈕不受F0的作用。按鈕相對本體開始旋轉(zhuǎn)，從0°到α°旋轉(zhuǎn)時，隱藏水箱排水機構(gòu)從不工作到被完全驅(qū)動，隱藏水箱開始穩(wěn)定排水工作。這階段按鈕受力、力矩情況如圖4b。

受力要求：F2+F3>F1，力矩M2+M3>M1；

面板第三個階段狀態(tài)：當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度到達(dá)α°時，按鈕又受到水箱機構(gòu)對按鈕的一個支撐力F4，按鈕停止旋轉(zhuǎn)。這階段按鈕受力、力矩情況如圖4c。

此時受力要求：F2+F3=F4+F1，力矩M2+M3=M4+M1；

面板第四階段狀態(tài)：外力F3消失時，也就是用戶按壓完成后，按鈕受到彈性件的彈力作用，按鈕相對本體反方向旋轉(zhuǎn)，角度從α°減小到0°。這階段按鈕受力、力矩情況如圖4d。

圖4

此時受力要求：F1>F2，力矩M1>M2。

直到恢復(fù)0°，恢復(fù)到初始狀態(tài)。如此循環(huán)使用。

3.2 設(shè)計細(xì)節(jié)說明

面板轉(zhuǎn)軸在Y軸方向的布局：假設(shè)隱藏水箱啟動排水機構(gòu)的最小行程為X,轉(zhuǎn)軸到按鈕下邊緣的距離為L1(見圖3標(biāo)注)。從圖5計算簡圖可知：

圖5

旋轉(zhuǎn)角度α(見圖4b標(biāo)注)=α1+α2，

行程X=X1+X2=tanα1×L1+tanα2×L1。

隱藏水箱排水結(jié)構(gòu)行程X是固定的，可推出α與L1成反比。

從而可總結(jié)出：在設(shè)計上L1越大越好，這樣用戶按壓的角度α就比較小,按壓體驗感更好。按壓角度越小，也更安全。

按鈕左右限制結(jié)構(gòu)：為了保證按鈕按壓順暢，本體的轉(zhuǎn)軸端面與按鈕的孔端面在X方向上是間隙配合的，(X方向可見圖3)。這就意味著，按鈕與本體之間是可晃動的，且離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)，晃動距離越大。為了減少按鈕與本體的在X方向左右晃動量，需要設(shè)計限制按鈕左右晃動行程的結(jié)構(gòu)，可見圖3的虛線圈起位置。

從圖6計算簡圖可知：X3/L2=X4/L1。

圖6

可推出X4=X3/L2×L1。X4是按鈕與本體之間的最大左右晃動量，X3為限制左右晃動量結(jié)構(gòu)處的左右設(shè)計間隙(可見圖3)。

從公式可看出，L2與X4成反比。

所以，在設(shè)計上，左右限制結(jié)構(gòu)的L2尺寸應(yīng)盡量大，左右限制位置應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸，靠近按鈕尾端，這樣按鈕最大左右晃動量就越小。

按鈕與本體的相互接觸點，除轉(zhuǎn)軸A、B兩點外，應(yīng)該再增加C、D兩點。C、D兩點主要就是用于控制按鈕與本體的斷差。同時A、B、C、D四點的連線圍起來的面積應(yīng)盡可能的大。面板越大，能更好的調(diào)整本體與按鈕之間的斷差?？梢妶D3，如果接觸點是A/B/C/D1，那么當(dāng)按鈕與本體之間在D1位置有斷差時，D位置的斷差會大于D1處斷差，因為按鈕與本體之間間隙配合，會產(chǎn)生輕微旋轉(zhuǎn)作用。所以接觸點設(shè)置在A/B/C/D比A/B/C/D1好。

按鈕與本體作為ABS塑料件，預(yù)防縮水是及其重要的。產(chǎn)品表面有縮水，常常是因為在那個位置，壁厚突變而導(dǎo)致縮水量不同而產(chǎn)生的印記。所以在按鈕與本體上做結(jié)構(gòu)時，須特別注意。筋條最佳的壁厚關(guān)系是a=1/3b,可見簡圖7。

圖7

按鈕與本體作為ABS塑料件，注塑過程中不可避免會有熔接線。所謂熔接線，就是兩股材料相互熔接時保留的線，一般出現(xiàn)時射膠尾端。熔接線主要受兩個因素影響。一是兩股材料對沖時的角度，當(dāng)對沖角度為鈍角且角度越大時，熔接線越不明顯；二是射膠尾端的溫度。溫度越高，熔接線深度越淺，寬度上越細(xì)。所以可以模具設(shè)計時，在預(yù)估的熔接線位置，局部做加熱棒，局部提高注塑溫度。

4 隱藏水箱面板設(shè)計相關(guān)計算

本體與按鈕最小間隙計算(見圖8)。

由圖8可看出，最小間隙的尺寸鏈中，A1、A2是減環(huán)，A3、A4是增環(huán)。

A0、A1、A2、A3、A4代表的意思可見圖8標(biāo)注。

圖8

A0公稱值=A4公稱值+A3公稱值-A2公稱值-A1公稱值；

A0上公差=A4上公差+A3上公差- A2下公差-A1下公差；

該魚具有多元價值功能，其中最為突出的是食用營養(yǎng)和滋補保健價值，鱖魚是一味高檔美味佳肴，也是西餐常用魚之一，肉質(zhì)細(xì)嫩、爽脆、彈牙，味道鮮美，而且還是一味高級滋補保健品。根據(jù)中國傳統(tǒng)中醫(yī)理論，該魚味甘、性平，無毒，歸脾、胃經(jīng)；具有益脾胃、補氣血的功效。

A0下公差=A4下公差+A3下公差- A2上公差-A1上公差；所以，本體與按鈕的最小間隙=A0公稱值+A0下公差,必須確保最小間隙大于等于0，才能保證批量生產(chǎn)中，入墻水箱面板不會出現(xiàn)干涉的情況。

5 實際應(yīng)用經(jīng)驗

(1)常規(guī)ABS塑料面板空按的按壓力可做到1～2 N，安全。

(2)常規(guī)ABS塑料面板間隙可做到0.8 mm,安全且美觀。

(3)如果ABS面板所處環(huán)境高溫，需考慮高溫環(huán)境對彈性件的影響。SUS301材質(zhì)的彈性件耐高溫后，會有一定量的回彈。

(4)ABS塑料面板熔接線處局部位置模具溫度提高，可改善熔接線問題。

(5)ABS塑料面板可在表面制作多種表面處理，比如電鍍、噴涂、各顏色PVD、ORB，可實現(xiàn)外觀多樣化。