汪大鵬，程鵬，萬佳，牛榮閣，王衛(wèi)衛(wèi)（江南大學機械工程學院，江蘇無錫 214122）

0 引言

手機具有移動性、即時性、互動性、多元性、精準性、擴散性、用戶控制性、廣泛性、自媒體性、私密性等的特點［1］，使得它的應(yīng)用越來越廣泛。手機獨特的傳播方式和特點，不僅帶動了手機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也給整個媒體傳播的形式與內(nèi)容、需求與市場、組織與機制等帶來諸多層面的深層變革。根據(jù)工信部發(fā)布的統(tǒng)計公報，我國手機用戶已超過11.12 億戶，每100 人中擁有手機者達到82.6 人，超過全球平均水平［2］。通過手機貼膜，可使手機煥然一新、光亮奪目，不僅可以起到舊機翻新的效果，而且還可以防水、防止灰塵進入鍵盤、屏幕，起到保護的作用，因而手機的普及也使大眾對手機貼膜的需求和要求日漸提高。然而目前市面上已有的手機貼膜機存在著體積過大、操作復雜等問題，很難滿足個體經(jīng)營戶和DIY 愛好者的需求。本文主要介紹了一種手機屏幕貼膜機的優(yōu)化設(shè)計。

1 傳統(tǒng)手機貼膜機

隨著觸摸屏手機的普及，手機貼膜已經(jīng)擁有十分可觀的市場，傳統(tǒng)的人工手機貼膜費時費力，市場需求促進科技的進步，手機貼膜機應(yīng)運而生。

1.1 專用手機貼膜機

如PureTek Roll-On，這種手機貼膜機，操作簡單，貼膜速度快，手機膜定位精度高，且制造成本相對較低，但是這種手機貼膜機靈活性比較差，只能為某一特定型號的手機貼膜，而現(xiàn)在觸屏手機型號多達萬種，對手機貼膜商來說，這種手機貼膜機性價比很低。

1.2 一般通用手機貼膜機

這種手機貼膜機由于其良好的通用性，目前在占據(jù)了手機貼膜機的大部分市場，很受手機貼膜商的歡迎。手機貼膜分為5 個步驟：固定，揭膜，除塵，定位，貼膜。市場上通用的手機貼膜機的區(qū)別就在于這5 個步驟實現(xiàn)方式不同。

由于通用的手機貼膜機的設(shè)計難度比專用的手機貼膜機有很大的提高，所以市面上能完整地實現(xiàn)5 個步驟全部自動化的通用手機貼膜機制造成本都比較高，普通貼膜人員難以負擔，例如深圳一家機械公司開發(fā)的全自動手機貼膜機TP95120AX，價格在萬元以上，且體積過大，只適用于一些工廠。一些價格相對較低的通用手機貼膜機，大都不能很好的實現(xiàn)五個步驟全部自動化，例如目前比較流行的Reamx 自動貼膜機，平均價格在100 元以下，但這種貼膜機只能實現(xiàn)手機固定和屏幕除塵功能，其他的功能全部要靠手工完成，效率較低且貼膜效果比全自動的要差。還有一些通用型自動貼膜機，能夠?qū)崿F(xiàn)5 個步驟裝置全部參與，且價格相對較低，但這種貼膜機操作過程比較復雜，大多數(shù)步驟都必須人在其中輔助，貼膜效果也不太理想。

總之，一款好的手機貼膜機，必須要通用性好，價格適中，自動化程度高，操作過程簡單，體積適中，貼膜效果好。而市面上目前幾乎沒有能全部滿足這些要求的手機貼膜機，因此設(shè)計一款滿足以上需求的自動手機貼膜機，市場前景非常好。

2 貼膜過程介紹

目前市場上的手機貼膜工作主要是手工完成的，僅有的一些"貼膜機"事實上只起到輔助作用，即半機械化。根據(jù)所觀察的幾種手工貼膜及半機械化貼膜的過程可總結(jié)為固定、清潔、膜準備、貼膜、最終處理5 個步驟。

2.1 固定

因為貼膜要保證手機與膜的正確對接，所以必須保證手機的位置足夠準確且方便操作。為了保證貼膜的質(zhì)量，屏幕貼膜的部分必須盡可能的水平，手機的固定要可靠且固定要足夠精準，防止膜與手機無法配對?，F(xiàn)有固定方案主要是由人工簡單的按壓旋轉(zhuǎn)調(diào)整來實現(xiàn)。這樣操作起來比較麻煩，且手機定位不穩(wěn)定，極易滑動。而用機械的方式從兩側(cè)夾持固定，雖然簡單可靠，但易互相干涉，不利于后續(xù)過程。

2.2 清潔

手機屏幕在無保護膜的情況下易吸附灰塵，貼膜時灰塵所在的位置便會出現(xiàn)氣泡，使膜面凹凸不平且影響屏幕的使用和美觀。一般清潔方案是配清潔劑后用無紡布反復擦拭，這樣的操作效率較低且無法完全清除灰塵。

2.3 膜準備

我們計劃采用市面上與手機型號配套的手機保護膜，這些成批生產(chǎn)的手機膜，有統(tǒng)一的包裝及保護，但由于手機不同，膜的尺寸與外形有差異。但一般的保護膜均為三層，即離型膜（一般標記為1）、保護膜（中間）和外膜（一般標記為2）。膜準備可分為膜定位與揭膜兩部分。在揭膜前首先要進行膜定位，選擇正確的方向。因為一般手機正面均為中心對稱，但手機的麥克風與攝像頭會在兩端不同的位置，因此一旦方向搞錯，勢必導致貼膜失敗。之后，要將外層的離型膜先揭下來，才能開始貼膜?，F(xiàn)有手段都是手工完成，容易揭膜，但貼膜的精確性很難控制。

2.4 貼膜

現(xiàn)有的貼膜方法一般是由手工操作，一點點地平推，讓空氣充分排出，使膜與屏幕良好接觸。但這一操作經(jīng)常伴有定位不準或灰塵進入，往往不能一次性完成。多數(shù)貼膜者需要反復操作才能貼正。效率低且貼膜質(zhì)量難以保證。

2.5 最終處理

此步驟是為了提高貼膜的質(zhì)量，在目前的資料中，大多數(shù)的貼膜需要反復完成，因為貼膜時的氣泡很難消除，所以需要一些后續(xù)處理來修正。往往又是人工揭開貼好的膜，將灰塵用膠帶粘除，另外把一些多余的邊角裁除。

3 自動貼膜機工作原理

3.1 總體工作原理

為使貼膜過程傻瓜化、自動化［3］，在設(shè)計過程中努力使貼膜機盡可能便于操作。如圖1 所示為本文所設(shè)計貼膜機的結(jié)構(gòu)簡圖［4］。

圖1 萬能手機屏幕自動貼膜機結(jié)構(gòu)示意圖

該機構(gòu)主要部件包括吸盤桿支座、吸盤桿插銷、吸盤桿、轉(zhuǎn)動導軌及滑塊（滑塊未表示）、導軌支架、舵機支架、舵機和底盤。工作原理如下：1）將手機放置在底盤7 中央（打開吸盤吸附住手機），將與手機匹配的膜與手機對齊并放置其上。2）放下吸盤桿3，吸住手機膜，升上吸盤桿3。3）揭下第一層膜。4）放下吸盤桿3，使貼膜完整與手機貼附。5）揭下第三層膜。6）完成貼膜。

工作過程特點：操作方便，結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)貼膜機傻瓜化、自動化。

3.2 除塵機構(gòu)工作原理

為解決手機貼膜過程中除塵難度高的問題，降低除塵操作過程的操作難度，縮短除塵操作的時間，減少人參與除塵的程度，提高除塵效率。本文作者借助機械設(shè)備［5］，將除塵膠帶的除塵過程實現(xiàn)半自動化，將其中難度最高的操作過程通過機械裝置來實現(xiàn)，很大程度地降低了除塵的操作難度，提高了除塵的操作精度。

除塵的功能是由除塵膠帶和除塵機構(gòu)協(xié)同完成的，除塵膠帶借助除塵機構(gòu)把除塵膠帶貼在屏幕上，達到除塵的目的。如圖2，除塵膠帶套在不動軸4 上，把除塵膠帶已經(jīng)使用過的一端繞在轉(zhuǎn)動軸5 上，此時，在不動軸4 和轉(zhuǎn)動軸5 之間的一部分除塵膠帶是可以除塵的未經(jīng)使用的。左桿1 和右桿2 可以繞著基座3 部分旋轉(zhuǎn)。通過轉(zhuǎn)動手輪可以帶動轉(zhuǎn)動軸5 旋轉(zhuǎn)。棘輪6 和棘爪8［6］可以控制轉(zhuǎn)動軸的單向旋轉(zhuǎn)。整個機構(gòu)通過基座固定在除塵機的基座3 的特定位置上，對準手機屏幕部分。

首先轉(zhuǎn)動手輪，把除塵膠帶使用過的或臟的部分卷在轉(zhuǎn)動軸上，然后轉(zhuǎn)動左右兩桿，使除塵膠帶正對著手機屏幕，貼在手機屏幕的上面，接著按一下除塵膠帶，使除塵膠帶充分貼在手機屏幕上面，然后再轉(zhuǎn)動左右兩桿，使除塵膠帶離開手機屏幕，至此，除塵結(jié)束。

圖2 除塵機構(gòu)示意圖

3.3 揭膜機構(gòu)工作原理

目前市場上的手機膜主要為三層式，只有中間一層為實際要貼的膜，前后兩層均做保護用，貼膜前要揭掉，因此要實現(xiàn)貼膜自動化，就必須做到揭膜自動化、機動化。但因為手機膜較薄，容易變形，難以固定，并且揭開膜只能借助前后面上的白色膠帶（下稱開啟膠帶），難以夾持，且揭掉前膜的運動未知。為解決以上問題，作者提供一種零件機構(gòu)，在借助人的一個最簡單的肢體動作后，即可實現(xiàn)機動揭膜。大大簡化人工揭膜的步驟，并為實現(xiàn)全自動或半自動貼膜機制作提供功能支持。

如圖3 所示為本文所設(shè)計揭膜機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖，本揭膜機構(gòu)至少包括：用于固定吸盤的吸盤桿3，支撐吸盤桿的吸盤桿支座1，能固定吸盤桿并且可向吸盤桿輸入轉(zhuǎn)矩的吸盤桿插銷2，能帶動手機膜運動的彈簧夾滑塊（圖中未表示），用于限定滑塊運動的可轉(zhuǎn)動導軌4，用于為吸盤桿和轉(zhuǎn)動導軌提供轉(zhuǎn)矩的舵機7，用于支撐舵機和定位的舵機支架6，用于轉(zhuǎn)動導軌定位的導軌支架5，用于放置手機并實現(xiàn)固定的底盤8。在實際固定手機時，要通過真空吸盤吸附放在底盤上手機，故需要在底盤8 上設(shè)置吸盤孔。

整個揭膜過程，包括膜的夾持、開啟膠帶的夾持、撕拉。在本機構(gòu)中，膜的夾持選擇用真空吸盤，通過真空吸盤吸附來固定手機膜。經(jīng)實驗測定，吸盤固定的方式可靠且控制方便。開啟膠帶的夾持要保證可靠，力度要大，且因為可接觸面積小，所以不能吸附，本機構(gòu)中用帶齒的彈簧夾夾緊，此方法夾持牢固，實現(xiàn)簡單，很容易獲得零件，并且在實際操作中容易開啟。

撕拉過程要借助機構(gòu)運動，在本方案中用電機來帶動彈簧夾滑塊（圖中未表示）在轉(zhuǎn)動導軌4 中直線運動，運動軌跡平行于手機膜所在平面。膜在吸盤吸附力與夾子的拉力這兩個反向作用力下即可分離，完成揭膜。

圖3 揭膜機構(gòu)示意圖

4 應(yīng)用前景

本文所設(shè)計的萬能手機自動貼膜機主要面向觸屏商品的使用者，或者手機美容貼膜店，以及各種規(guī)模的手機賣場，貼膜機具有較為寬闊的市場。該市場主要體現(xiàn)在用戶需求量大且手機膜為易耗品，觸屏產(chǎn)品的操作簡易度、普及度、使用度相對較廣，貼膜是保護觸屏產(chǎn)品的必要措施。該產(chǎn)品附帶的貼膜本身成本低廉，本文介紹的手機貼膜機可以方便手機使用者，同時也能為觸屏產(chǎn)品的銷售者帶來利潤。

［1］魏麗宏.關(guān)于我國手機傳媒產(chǎn)業(yè)發(fā)展的研究［D］.北京：中國社會科學院研究生院，2012.

［2］杜峰.我國手機普及率首超全球水平 質(zhì)量反降亟需強化監(jiān)管［N］.通信信息報，2013-02-07.

［3］桂元龍，楊淳.產(chǎn)品設(shè)計［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2014.

［4］孫江宏，康志強.Creo Parametric 2.0 機械設(shè)計案例教程［J］.北京：中國水利水電出版社，2013.

［5］顏鴻森.機械裝置的創(chuàng)造性設(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2002.

［6］張曉玲，沈韶華.實用機構(gòu)設(shè)計與分析［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2010.