电池盒设计注意事项1.doc

电池盒设计注意事项生活中的电子产品，有许多都会用到干电池作为电源。结构设计中肯定会遇到这种电池盒的结构设计.按装入电池的数量，可分为单节和多节电池盒按电池盒盖的样式，电池盒的种类可分为推式和掀盖式，见下图1，图2图1 图2首先，我们必须了解我们的设计对象：干电池的规格，型号（见下表1）与尺寸规格，尤其是尺寸标准。这点我们可以根据IEC60086-2_2011（见附录A）查得干电池尺寸的相关规定。表1 IEC干电池型号对照表IEC中国日本美国R40一号甲电池N0.6R40(EMT)R20 一号电池UM-1D R25（JaT）R14 二号电池 UM-2C R14(ET) R10四号电池空(BR)R10(CT)R06 五号电池UM-3AA R6(AaT)R03 七号电池UM-4AAA R03无论是1号电池，还是7号电池，设计时都要充分考虑电池盒能装入各种不同公差的电池。下面以常见的两节并排的AA电池盒为例子，简单介绍一下电池盒的设计过程。1 电池盒的尺寸设计因为AA电池的总长度为50.5mm, 直径13.514.5mm所以我们必须以14.5x50.5为设计尺寸.同时我们必须单边留0.1-0.2mm的间隙。电池盒的内高度：14.5+0.1+0.1=14.7mm(单边留0.1mm间隙)，见图3电池盒的内宽度：14.5x2+0.1+0.1=29.2mm(单边留0.1mm间隙)，见图4电池盒的内长度：50.5+正极片总高+负极片压缩后总高，见图3内长度以上电池盒内长宽高度必须的最小尺寸，如果在电池盒底部起弧型骨限位每一节电池，电池之间还可以拉开适当的距离，见图5内高度内宽度图3 图4 图52 电池极片设计电池极片一般有3种类型，一种是用纯弹簧做电池的正负极片，见图6；另一种是用五金弹片做正负极片，见图7，还有一种是五金片做正极，把弹簧压在五金片上做负极，见图8。第一种：多用在弹簧可以直接焊在PCB上情况下。弹簧可以有很大的伸缩性，能容不同尺寸电池.因弹簧可以弯成多种形状，即使PCB离得远一点，也可以把弹簧线引出去，这样装配会比较方便，省去焊接的工序。因为弹簧没有卡位，务必注意弹簧的定位，防止装电池把弹簧挤出，从而造成接触不良。缺点：与导线焊接不好焊。这种极片广泛用于收音机，摇控器，玩具。第二种：五金弹片材料要用磷铜镀镍，厚度0.2-0.3mm。负极片设计时务必计算弹性变形，并留有变形余量，若弹性变形量不够，电池会把弹片压死，弹片失去弹性后会产生接触不良。这种弹片上均会做出反扣，安装时插入卡槽即可定位，反扣保证装电池不会推出。这种电池片优点是导电性能好，容易焊接，安装方便；缺点是容易出现弹性失效。现在应用不多。第三种：这种极片安装方便，可焊性好，弹性优良。所以得到应用最广。图6 图7 图8 电池极片设计须注意：1)，负极片与电池负极的接触点应该平行或高于电池中心轴线，见图9，否则电池安装后容易弹起。2)，电池负极片压缩量;负极片压缩量以保证电池装入后，即使没装电池盖，也甩不出。如果负极用弹簧，一般压缩一半以上，具体视弹簧的线径大小；如果用五金弹片，则必须计算弹性变形量。3)，电池正极片正中间要做出一个小平面，这样与电池正极接触面积会比做成球面的多。图93 电池盒内应该有所使用电池型号的标识，如“AA/R6/UM-3”，并正确标识正极“”和负极“”4 电池盒的防反装(倒装测试)，防搭通（桥接测试short pin test）电池不小心装反了，如果电子产品电路上没有做保护设计，就会使电路损坏。所以必须从结构上保证，即使装反电池，也不会损坏产品。电池盒的正极片卡槽宽度在7-10mm，如图10；同时电池正极片凸点要低于塑胶卡位骨0.5mm (但不能低于1mm，否则电池正极不能与正极片接触)。这样即使电池装反了，负极也不能接触到正极片，如图11。为了保证能通过桥接测试，电池正负极片都不能露出极片的卡骨上部，一般要缩进1-2mm左右。更好的设计则直接由塑胶保护起来，如图12。7-10mm图图11图图12图图105 电池门的设计A推式电池门的结构一般有导入扣位、尾端扣位，如图13。设计时须注意在电池盒上留一段推进的导轨，左右两边限位。这样就保证推进的过程平顺，无阻滞感。这种电池门一般要在表面做出小面积橫纹提示手指推力作用点和方向，要注意手指位的位置，做到手指让电池门在推动时受力均匀，如图14。手指位图13导轨图14 图15B掀盖式电池门掀盖式电池门一般结构会有2个定支点，1个或2个U型扣位，见图15。掀盖式电池门要注意U型扣位的设计，U型位不要做得过强，否则掀动力过大，手感会不好；U型的宽度要足够打开扣位的距离。最后，电池盒主体要留有凹槽，方便手指掀开电池盖。电池门设计注意：1） 当电池盒装入公差尺寸偏小的电池时，电池之间的间隙相对大，所以经常会发出响声。所以最好在电池门内贴上一小块海绵，轻压电池，防止电池松动。2） 电池门内可以适当加骨，以增加强度，防止变形。6 电池盒的美工线和跌落测试 电池盖与电池盒主体相接处，为了避免出现难看的缝，一般会设计0.5x0.5mm的美工线电池盒完成后还要做跌落测试，跌落测试时，电池门可以脱开，电池可以跌出盒外，但必须保证测试后，电池门保持完好，产品功能正常。一、 电池箱的介绍可以容纳一个或多个电池的部件,我们称之为电池箱.从玩具中使用的电池从尺寸来说,主要有钮扣电池(Button cell)、AA电池（号电池）、AAA电池（7号电池）、SIZE C电池（3号电池）、SIZE D电池（1号电池），当然还有一些特别的电池如9号电池等。如连同电池走货之产品所选用之电池必须乎合1)进口国之法规要求 如 81/157/EEC & 98/101/EC 或 104-142_ 20042)特别客户测试标准 如 DISNEY PG08此外产品包装上亦需有乎合进口国法规之适当语句 如Do not mix old and new batteries. Do not mix alkaline,standard (carbon-zinc),or rechargeable (nickel-cadmium) batteries.二、电池片一般选用的材料是铜片,并表面电镀镍。正、负电池片连接头必须低于电池箱的保护墙（每个方向都低），一方面可以达到防反的作用，另一方面也可以保证不会漏电。电池片有正极片,负极片,正负极片;负极电池片一般会紧固一个塔形弹弓，以保证两边的电池片把电池紧紧夹住，从而保证可以通电，同时电池片的边上设有一个倒刺以利于电池片固定，如图1-1 正负电池片 正极电池片 负极电池片 弹弓折弯沉头电池片的倒刺1-1电池片设计三、弹弓弹弓最大的问题是端点有可能有尖点,而带来安全性问题,所以一般弹弓的两个端点要求折弯沉头,见图1-1。四、电池门所谓门一般是指一边用一个铰链使得门可以转动,另一边是可以用锁把门给锁上的。而玩具的电池门一般不会使用扣位，把电池门扣进电池箱。这是因为在做跌落测试时，因电池的质量太重而把带扣位的电池门的扣位撞断的概率很大，所以普遍使用的是一边用两个很大卡位卡住，而另一边打一个螺栓（螺母暗藏在电池箱里面，如图1-2），使用螺栓的目的是可以使用一个软的垫圈，把螺栓卡在电池门上而不会掉出来，（我厂为了节约成本，减少工序，电池门螺栓孔位缩小，使螺栓和螺栓孔紧配，从而达到共同的效果）因为电池玩具在做跌落测试时要带电池做的，所以单墙壁的电池门很难经受得住电池的冲撞，一般都要使用加强筋，以增加强度。本厂常用的电池有AA,AAA,AG13,AG3,C,D.以下将从四个方面介绍:1)电池尺寸,2)设计电池箱时关键尺寸 3)电池箱晒字内容 4)相关注意事项第一章 电池箱标准技术要求一、电池箱标准技术要求.(参考EN62115制定)1)结构能保证极性正确,反装不能导通.2)不能被直径为0.5mm,长度至少25mm直钢针桥接.3)电池箱应有以下标志,成比例的电池形状,电压,极性,电池规格.4)对可更换电池的电池玩具,如何取出和装入电池可以图示方式说明.第三章 本厂常用电池的介绍本厂常用的电池有AA,AAA,AG13,AG3,C,D.以下将从四个方面介绍:1)电池尺寸,2)设计电池箱时关键尺寸 3)电池箱晒字内容 4)相关注意事项AA()一.AA电池尺寸二.依据电池箱安全标准原则,电池箱尺寸设计应该符合下图尺寸要求:三.电池箱晒字电池箱上应该清楚标示,电池的正负极方向,应该标示清楚使用电池的规格,以及依电池实际尺寸按比例缩小的图示.四.电池箱注意事项1)为了防止经常打开电池门换电池而导致螺丝滑丝,电池箱,电池门的装配通常是使用六角螺母和机牙螺丝来连接,机牙螺丝在松电池门时,应该是不会从电池门上松脱的,要符盒上述要求;电池箱,电池门的结构尺寸设计应该符合下图示的要求:图12)为了方便开电池门,电池箱,电池门应该留有开手指位,如下图1示:图23)为了加强电池门,电池门上通常会加上骨位,打螺丝位置做成大扇形出(如图2涂黑部分所示),具体就要依产品而定了.(二)AAA电池箱的设计()一.AAA电池具体尺寸如图所示:二.电池箱尺寸标准化的方案就是把电池箱装电池的空间化,以及电池片的标准化,这样可以在新的设计时直接把电池箱的空间放入产品中,再结合实际的外形来形成一个新的电池箱,这样在做模具时也十分方便,只要做出固定的芯块,直接打火花,依据电池箱安全标准原则,AAA电池箱尺寸设计应该符合下图尺寸要求:三. AAA电池箱晒字及电池门的标记电池箱上应该清楚标示电池的正负极方向,应该标示清楚使用电池的电池规格,以及依电池实际尺寸按比例缩小的图示 四.玩具在做跌落测试时要带电池做的,所以单墙壁的电池门很难经受得往电池的冲撞,一般都要使用加强筋以增加强度,如图所示:加强筋(三)AG13电池箱的设计()一.AG13电池尺寸图示:二.电池箱尺寸1)竖放电池的电池箱设计直径0.5,至少25mm 直钢针接触不到电池,不会短路2)平放三粒AG13电池的电池箱设计3)平放两粒AG13电池的电池箱设计依据ASTM-F963-03 第A5.1.5 条款4.25.3-修订部分:反装钮扣电池不会对消费者产生严重的危险，因为反装电池的情况不会产生严重的危险，而且通常需要两个以上钮扣电池的电路都是将钮扣电池叠加安装，所以标准不要求防止反装钮扣电池的保护。三.电池箱晒字1)竖放电池的电池箱内应该清楚标示电池摆放的正负极方向,以及依电池实际尺寸按比例缩小的图示.平放电池的电池箱内无需要晒字.四.电池门设计要求,为了方便开电池门,电池门应该留有开手指位,如下图示:(四)AG3电池箱的设计()一. AG3钮扣电池尺寸二. 电池箱尺寸2)平放三粒AG13电池的电池箱设计1)竖放电池的电池箱设计直径0.5,至少25mm 直钢针接触不到电池,不会短路依据ASTM-F963-03 第A5.1.5 条款4.25.3-修订部分:反装钮扣电池不会对消费者产生严重的危险，因为反装电池的情况不会产生严重的危险，而且通常需要两个以上钮扣电池的电路都是将钮扣电池叠加安装，所以标准不要求防止反装钮扣电池的保护。3)平放两粒AG13电池的电池箱设计三.电池箱晒字:1) 竖放电池的电池箱上.电池箱上应该清楚标示电池的正负极方向,以及依电池实际尺寸按比例缩小的图示平放电池的电池箱内无需要晒字.四.电池门设计要求,为了方便开电池门,电池门应该留有开手指位,如下图示: (五)C电池箱的设计()一. 电池尺寸(如下图,单位:MM).二.电池箱尺寸(如下图,单位:MM).根据电池箱标准要求,设计电池箱时请注意以下几个尺寸三.电池箱晒字如下图:要有以下标志:1)电池形状2)电压3)极性4)电池规格5)电池门处要注明OPEN,CLOSE 电池门打开方式.四.设计电池箱时注意事项1)电池门,为防止跌落测试时电池门甩出及两个插位断,电池门要做围及两个插位做宽做厚.2)电池箱,为方便电池易拿,出装电池片骨位不应做太高,高出电池片1MM即可.做宽 做厚加骨,以加强电池门高电池片1MM (六)D电池箱的设计()一. 电池尺寸二. 电池箱尺寸三. 电池箱晒字四.设计电池箱时注意事项1)电池门,为防止跌落测试时电池门甩出及两个插位断,电池门要做围及两个插位做宽做厚.2)电池箱,为方便电池易拿,出装电池片骨位不应做太高,高出电池片1MM即可.第四章 总结第一節 四款电池小结一. 根据WEEE 指令所有电子电器产品需在产品或包装加垃圾桶标签,本厂内产品为方便晒字,一般产品都在电池门上晒垃圾桶标签.二. 以下根据AAA,AA,C,D 四款电池相关尺寸作小结.第二节 电池箱测试时常见问题1.跌落测试时电池门断、电池掉出解决方案:设计加强筋过渡圆角，加长固定位来增强电池门的强度；且电池门加骨.2.跌落测试时撞断间隔墙解决方案:设计时注意留有空间，如无空间，可以在电池箱的底上加上半圆的的加强筋，一方面限制电池的串动，另一方面加强间隔墙的机械性能. 3)不能通过直径0.5,至少25mm 直钢针接触不会短路之测试解决方案:检查电池片及电池箱之尺寸是否合乎既定之标准4)接触不良或INT解决方案:检查电池片与电线之焊接有否虚焊假焊及检查弹弓的弹力是否合乎来料既定之标准或修正标准 5)弹弓强度不够，不能通过拉力测试，一撞就断时解决方案改为:-检查弹弓的强度是否合乎来料拉力既定之标准或修正标准 第三节 常用电池片尺寸一. 电池片尺寸附本厂使用电池片(AA)具体尺寸图示:二.AG13电池片尺寸图 电池正片 电池负片三.AG3电池片尺寸图