可搬移式機(jī)箱的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘 要：機(jī)箱設(shè)計(jì)作為電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)設(shè)備技術(shù)指標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。文章介紹了可搬移式機(jī)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且從五個(gè)方面闡述了搬移式機(jī)箱設(shè)計(jì)新技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用，五個(gè)方面分別為：機(jī)箱的設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)、抗振動(dòng)與抗沖擊設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)及三防技術(shù)，并結(jié)合設(shè)計(jì)情況提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：搬移式機(jī)箱；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；電子設(shè)備

引言

機(jī)箱作為各種電子設(shè)備不可缺少的一個(gè)基礎(chǔ)組成部分，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)箱的結(jié)構(gòu)形式也在不斷推陳出新，小型化、模塊化、人性化是未來機(jī)箱的發(fā)展方向。另外，由于電子設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，其所處的環(huán)境也日趨復(fù)雜（如艦船、機(jī)載、地下、海上等），所以又有許多特殊的要求需要機(jī)箱的改進(jìn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)來滿足。

下面分別從設(shè)備機(jī)箱設(shè)計(jì)、電磁兼容性設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、抗沖擊振動(dòng)設(shè)計(jì)、以及三防設(shè)計(jì)五方面闡述一種新型可搬移式機(jī)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 機(jī)箱設(shè)計(jì)a

電子設(shè)備依靠可搬移式機(jī)箱作為移動(dòng)載體，具有結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕巧，攜帶方便的特點(diǎn)。機(jī)箱外形尺寸（寬×高×深）為：220mm×88mm×320mm，重量≤4KG。材料選用鋁合金板6061，經(jīng)數(shù)控加工中心加工而成；結(jié)構(gòu)創(chuàng)新采用了六面拼板式結(jié)構(gòu)，前后面板、左右側(cè)板和上下蓋板兩兩相互搭接，在搭接面加工凹槽，安裝共擠出導(dǎo)電橡膠條，最后通過螺釘固定。右側(cè)配有把手，便于搬移攜帶 （外形圖見圖1）。設(shè)備的前面板主要是指示功能，安裝顯示屏、鍵盤、加載接口、指示燈和開關(guān)；后面板安裝電源及業(yè)務(wù)功能接口。機(jī)箱內(nèi)部有2塊功能板和一塊電源板，拆卸前面板即可實(shí)現(xiàn)印字板的安裝。采用帶有楔形滑塊的鎖緊機(jī)構(gòu)對所有PCB板采用進(jìn)行緊固，鎖緊機(jī)構(gòu)可以提高PCB板的抗沖擊振動(dòng)性能，對熱阻也可以有效的降低。

設(shè)備的另一個(gè)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用組合式模塊化設(shè)計(jì)。在機(jī)箱底部留有4個(gè)M4的螺紋安裝孔（單機(jī)使用時(shí)用來安裝腳墊，組合時(shí)用來與托盤固定），后面板設(shè)計(jì)緊固安裝機(jī)構(gòu)。配合專門設(shè)計(jì)的托盤、掛耳，可將2臺(tái)設(shè)備通過底板與托盤的螺紋連接，后面板與托盤的southco拉動(dòng)式鎖扣鎖緊，3分鐘內(nèi)便可組成2U標(biāo)準(zhǔn)19英寸機(jī)箱（滿足GJB100-1986尺寸及上架安裝要求），實(shí)現(xiàn)機(jī)柜安裝，也可快速分拆，獨(dú)立使用（如圖2所示）。

2 電磁兼容性設(shè)計(jì)

（1）具有一定深度的縫隙依據(jù)電磁場理論可以被等效看作波

導(dǎo)，電磁波在機(jī)箱內(nèi)部的傳播在一定條件下會(huì)被波導(dǎo)衰減，孔縫的深度越深，表面粗糙度越小，衰減越多。所以機(jī)箱采用了六面拼板結(jié)構(gòu)，各零件交錯(cuò)搭接，等效增加了縫隙深度。又通過合理的設(shè)置螺釘間距，減小間隙之間的長度，從而對增強(qiáng)了電磁屏蔽性能。為加強(qiáng)機(jī)箱的導(dǎo)電完整性，在各接觸面加裝了中石的11-231-138-0000共擠出導(dǎo)電橡膠條，這樣既阻止了機(jī)箱的電磁泄漏，又提高了整機(jī)的密封性。

（2）針對可搬移式機(jī)箱前面板含有液晶屏和薄膜按鍵，這類孔洞產(chǎn)生的電磁泄漏比較大，所以設(shè)計(jì)了屏蔽罩、帶金屬絲網(wǎng)的屏蔽玻璃、導(dǎo)電橡膠等對顯示屏進(jìn)行單獨(dú)屏蔽設(shè)計(jì)。薄膜按鍵的出線孔也單獨(dú)設(shè)計(jì)了波導(dǎo)孔。并且指示燈、開關(guān)和連接器都選擇符合屏蔽要求的軍用連接器。后面板的電連接器均設(shè)計(jì)電磁密封襯墊，并且在輸入、輸出信號線處分別安裝鎳鋅磁環(huán)實(shí)現(xiàn)濾波設(shè)計(jì)；在電源連接器處安裝一個(gè)低通濾波器，實(shí)現(xiàn)對電源線的濾波處理。線纜均選用帶屏蔽層的屏蔽電纜，并針對屏蔽層單獨(dú)進(jìn)行了接地設(shè)計(jì)。

3 抗沖擊振動(dòng)設(shè)計(jì)

隔離技術(shù)、阻尼技術(shù)、去耦技術(shù)、剛性化技術(shù)這四種技術(shù)是抗沖擊振動(dòng)中經(jīng)常用到的技術(shù)。

為應(yīng)對PCB板的抗沖擊振動(dòng)，設(shè)計(jì)帶有楔形塊的鎖緊機(jī)構(gòu)，在PCB板的左右兩次通過鉚釘將鎖緊結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接固定，并在機(jī)箱左右側(cè)板加工導(dǎo)向槽，使鎖緊機(jī)構(gòu)與之配合。拆卸設(shè)備前面板即可實(shí)現(xiàn)全部PCB板的插拔安裝。給鎖緊機(jī)構(gòu)螺桿順時(shí)針方向施加預(yù)緊力，左右的楔形塊便會(huì)沿楔形表面移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在左右方向與導(dǎo)向槽面接觸，直至鎖緊。

機(jī)箱的主要零部件選用鋁合金材質(zhì)，螺釘孔采用鋼絲螺套工藝，避免了鋁件易滑絲的問題。鋼絲螺套的材質(zhì)為高強(qiáng)度和高表面質(zhì)量的鋼絲，從而減少與螺釘之間的磨擦和磨損，使因?yàn)槁葆斈ゲ炼a(chǎn)生的扭力降低90%，用最小的力矩便可使預(yù)緊力矩和螺釘拉力達(dá)到最大，防止螺釘松脫；這樣使用鋼絲螺套大大提高了螺紋孔強(qiáng)度，同時(shí)還能節(jié)約材料，減輕重量，減小體積。并且鋼絲螺套選用耐熱、耐腐蝕優(yōu)質(zhì)鋼作為材料，加大程度避免了螺紋聯(lián)接的卡死、銹死、擦傷等不良問題，進(jìn)一步提升了整機(jī)的抗沖擊振動(dòng)性能。

4 熱設(shè)計(jì)

50W是該型號設(shè)備的最大功耗，待機(jī)功耗≤5W，在機(jī)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，采用自然散熱方式。并且將PCB板上功率較大的器件盡量靠近殼體內(nèi)壁，通過鎖緊機(jī)構(gòu)將電源模塊反壓在殼體底部，通過底板將熱量導(dǎo)出機(jī)箱外（見圖4）。并為幾個(gè)比較熱的芯片單獨(dú)設(shè)計(jì)散熱片，芯片與散熱片間涂有導(dǎo)熱硅脂，對于與散熱片間隙較大的芯片，設(shè)計(jì)導(dǎo)熱橡膠板，以降低熱阻，提高散熱效率。

5 三防技術(shù)

三防主要是防止鹽霧、潮熱、霉菌三種環(huán)境因素對電子設(shè)備的影響。目前三防措施主要有以下四種方式：結(jié)構(gòu)防護(hù)，材料防護(hù)，工藝防護(hù)，隔離防護(hù)。

可搬移式機(jī)箱采用六面拼板的結(jié)構(gòu)防護(hù)形式，前后面板、左右側(cè)板、蓋板和底板均相互搭接，接縫處采用共擠出橡膠條，并用松不脫螺釘螺接；機(jī)箱內(nèi)部噴涂TB06-9鋅黃丙烯酸聚氨酯底漆；前后面板的連接器與面板內(nèi)表面結(jié)合處均設(shè)計(jì)了導(dǎo)電橡膠，保證了設(shè)備的密封性，防止了空氣中水汽和粉塵等對內(nèi)部器件的腐蝕性危害，使設(shè)備達(dá)到“三防”要求，從而也提升了可搬移式機(jī)箱的屏蔽效能。

對于把手、松不脫螺釘和各安裝螺釘均選用不銹鋼022Cr17Ni1

2Mo2（GB/T 20878-2007）材質(zhì)；對機(jī)箱的主要零部件殼體、側(cè)板、面板等進(jìn)行導(dǎo)電氧化處理，并噴涂褐綠色塑粉（GY05 GB/T3181）。在機(jī)箱的表面噴涂桔紋紋理的塑粉，可以有效彌補(bǔ)視覺上較暗淡的不足，通過這種非金屬材料肌理，營造了一種明快和柔和之感；為更好的提高PCB板上各器件的使用壽命，對PCB板進(jìn)行了涂覆三防漆的處理，這也大大加強(qiáng)了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。

6 結(jié)束語

綜上所述，從元器件選型、機(jī)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電磁兼容、熱設(shè)計(jì)等多個(gè)方面闡述了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)在可搬移式機(jī)箱中的實(shí)際應(yīng)用和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，這僅僅是從事電子設(shè)備機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，是片面的，初步的。隨著材料科學(xué)研究的不斷深入以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求也不斷完善和豐富，科研設(shè)計(jì)人員需秉承科學(xué)發(fā)展的精神，不斷推陳出新，用新工藝、新技術(shù)、新方法來提升的機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，來適應(yīng)電子設(shè)備的發(fā)展需求。

參考文獻(xiàn)

[1]邱成悌，趙 殳，蔣全興.電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].南京：東南大學(xué)出版社，2001.

[2]朱世雄.抗惡劣環(huán)境計(jì)算機(jī)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1986.

[3]董杰.機(jī)械設(shè)計(jì)工藝性手冊[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，1991.

[4]任蘇中.航空電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：航空工業(yè)出版社，1992.