電子電氣產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺談

賴建明　覃勐

摘 要：隨著新時(shí)代的飛速發(fā)展，社會(huì)和科技的不斷進(jìn)步，科技的發(fā)展有了巨大的突破，人們對電子電器產(chǎn)品的要求也日益增長，對質(zhì)量的要求和產(chǎn)品的實(shí)用性舒適性要求也逐漸增加。要保障電子電氣產(chǎn)品的質(zhì)量和實(shí)用性，就一定要對電子電氣產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)做好設(shè)計(jì)。只有在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)，要根據(jù)現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，以及對人們?nèi)找嫣岣叩膶?shí)用性和質(zhì)量安全的要求，本文對電子電氣產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面簡單探討，為各位同仁做參考。

關(guān)鍵詞：電子;氣產(chǎn)品;機(jī)械結(jié)構(gòu); 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電子電氣產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)各部分的要求

1、尺寸要求

根據(jù)電子電氣產(chǎn)品的不同產(chǎn)品的所需的標(biāo)準(zhǔn)，對電子電氣產(chǎn)品的基本尺寸和各個(gè)環(huán)節(jié)之間的鏈接進(jìn)行檢測確定，不但是要對尺寸的準(zhǔn)度、精度進(jìn)行系統(tǒng)化、模塊化的方面，還有對電子電氣產(chǎn)品尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化、尺寸鏈的兼容性進(jìn)行考慮，對于外殼、主板、操作臺(tái)、主機(jī)等部分的尺寸要求，也要符合相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量安全。

2、安裝要求

對于電子電氣產(chǎn)品的安裝方面要依照用戶的需求。根據(jù)要求安裝方式和結(jié)構(gòu)固定進(jìn)行調(diào)整。例如嵌入式、板式和插拔等，保障了電子電氣產(chǎn)品的安裝符合規(guī)定要求，使得電子電氣產(chǎn)品具有更好的繼承性和安裝兼容性。

3、剛度和強(qiáng)度要求

依照電子電氣產(chǎn)品的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)，根據(jù)抗震、負(fù)重、抗沖擊等方面進(jìn)行計(jì)算。在設(shè)計(jì)時(shí)，一定要考慮到構(gòu)件的連接環(huán)節(jié)計(jì)算在內(nèi)，比如焊接等。同時(shí)，還要把構(gòu)件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，用壓筋或者彎折等增加的方式，調(diào)高電子電氣產(chǎn)品的剛度和強(qiáng)度的要求。

4、外殼防護(hù)要求

電子電氣產(chǎn)品設(shè)備的防護(hù)等級(jí)，尤其是對于處于戶外的、或者是長時(shí)間暴露在環(huán)境差的工作地區(qū)，對外殼防護(hù)的使用環(huán)境、防火、防水、防塵等方面的要求標(biāo)準(zhǔn)也有更高要求。所以，對外殼的防護(hù)設(shè)計(jì)要符合產(chǎn)品的使用環(huán)境的等級(jí)。

5、通風(fēng)散熱的要求

設(shè)計(jì)時(shí)要兼顧通風(fēng)和散熱，對設(shè)備的負(fù)載和發(fā)熱量的要求標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如對發(fā)熱量大的電子電氣產(chǎn)品外殼，可以用風(fēng)機(jī)等設(shè)備方式進(jìn)行散熱;對于發(fā)熱量小的電子電氣產(chǎn)品，可以用內(nèi)設(shè)散熱板或孔洞設(shè)計(jì)散熱。所以對于電子電氣產(chǎn)品的通風(fēng)散熱的要求，要符合實(shí)際環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免發(fā)生設(shè)計(jì)相互矛盾的情況。

6、布線配線要求

常用的連接電子電氣產(chǎn)品的方式是接線連接。對于電子電氣產(chǎn)品組件、插件、模塊等連接設(shè)計(jì)時(shí)，要配合實(shí)際根據(jù)電流和導(dǎo)線路徑的走線、連接、母排、穿孔等方面，根據(jù)實(shí)際進(jìn)行合理規(guī)劃。之后，根據(jù)電子電氣產(chǎn)品的要求標(biāo)準(zhǔn)，對不同的A/B/C/地線/正負(fù)極等，用明顯的標(biāo)記進(jìn)行區(qū)分，同時(shí)依照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行布線配線。例如“上、中、下”等安排空間位置。

首先對電線分門別類，以免接線時(shí)出現(xiàn)線路之間的互相影響。根據(jù)電流對電線分類，將大功率的直流、交流電和射頻線分在一起，另一部分小功率的分一起。將電線區(qū)分，數(shù)字和模擬，高頻和低頻等方式進(jìn)行分組，用塑料夾、束線帶等方式進(jìn)行捆扎、鋪設(shè)。注意力度要適中，既能夠做好分類區(qū)分，又保證導(dǎo)線不會(huì)受力道的影響。可以在電子電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中加入行線槽，確保導(dǎo)線的牢固性，以免導(dǎo)線受到磨損，使得布線配線的操作符合標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上，提升布線配線的美觀、整齊性。

7、人機(jī)要求

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，對于電子電氣產(chǎn)品不但要符合質(zhì)量安全，還要根據(jù)人和設(shè)備之間的適合度方面，以及依照色彩、建模、人體工程學(xué)等內(nèi)容整體的分析研究，設(shè)計(jì)符合要求和符合人們使用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在保障體積平衡的要求下，按照電子電氣產(chǎn)品工藝技術(shù)和人們審美特點(diǎn)，調(diào)整機(jī)體形態(tài)，進(jìn)行造型方面的設(shè)計(jì)制作，保障電子電氣產(chǎn)品的外觀美觀大方;產(chǎn)品色彩方面，基于使用者和客戶的要求，按照色彩理論的方式，美觀同時(shí)更好的區(qū)分和操作電子電氣產(chǎn)品。

8、電磁兼容要求

為了使電磁干擾的影響降到最低，不但在電路設(shè)計(jì)思考，還要對結(jié)構(gòu)屏蔽的實(shí)際使用設(shè)計(jì)。下面對電子電氣產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的電磁兼容方式簡單介紹。

（1）、接地

電子電氣產(chǎn)品常用的方式有信號(hào)接地和機(jī)箱接地等?？梢詤⒄詹糠只蛘呷康脑O(shè)備電路的平面進(jìn)行信號(hào)接地。物理實(shí)體的最佳接地平面，是零電阻和零電位，使得壓降的現(xiàn)象不會(huì)出現(xiàn)在電流流過的時(shí)候;對于機(jī)箱接地的設(shè)計(jì)，既可以保障操作工人的安全操作，也能夠保障電子電氣產(chǎn)品設(shè)備的使用安全。同時(shí)為了以免出現(xiàn)電位升高出現(xiàn)的放電問題，用靜電感應(yīng)釋放電荷的辦法，最大程度的確保運(yùn)行設(shè)備的安全。常見的接地類型：單點(diǎn)和多點(diǎn)、浮動(dòng)和混合等。例如單點(diǎn)接地多用作低頻時(shí)，多點(diǎn)接地適用于高頻時(shí)。

對于電子電氣產(chǎn)品接地線線徑的方面，應(yīng)符合導(dǎo)線的通過的電流大小，選擇適宜的截面大小。關(guān)于接地線的長度選擇，如果系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生了駐波，那么在接地線短路，電源線就不接地。在選擇機(jī)箱等接地線的長度時(shí)，應(yīng)符和設(shè)計(jì)要求的干擾波長。單點(diǎn)接地多用作低頻時(shí)效果好，多點(diǎn)接地適用于高頻時(shí)效果好。

對于電子電氣產(chǎn)品接地時(shí)的電阻來說，通常系統(tǒng)接地電阻數(shù)值應(yīng)該最小化。電子電氣產(chǎn)品的搭接是在兩個(gè)金屬面之間連接相符合的低阻抗路徑，是其變?yōu)榈入娢幻?，使得電路和外殼、接地系統(tǒng)之間構(gòu)建連接。常用的搭接方法有鉚接、焊接、螺釘連接等。雖然在這些方法里，螺釘連接因?yàn)榇罱臃奖惚粡V泛運(yùn)用，但是因?yàn)樵陔娮与姎猱a(chǎn)品實(shí)際設(shè)備運(yùn)行中，產(chǎn)生的震動(dòng)容易使得螺釘由面觸變成線觸，使得可靠性和安全性降低。所以，在選擇方式上，要結(jié)合實(shí)際情況，同時(shí)保障橫截?cái)?shù)據(jù)面的接觸電阻越小越好。

（2）屏蔽

對于電子電氣產(chǎn)品的電場屏蔽方面，可以把電場感應(yīng)，看成是耦合的分布電容。為了將耦合電容的值降到最小，就需要電場屏蔽。為了保障屏蔽板接地效果，可以在對屏蔽體的設(shè)計(jì)時(shí)挑選強(qiáng)度高、導(dǎo)點(diǎn)性能好的材料，同時(shí)將形狀設(shè)計(jì)為封閉式。

在材料的挑選上，首先要選擇高磁導(dǎo)率材料，比如硅鋼、坡莫合金等。同時(shí)屏蔽物要和屏蔽體分隔越遠(yuǎn)越好，屏蔽體的厚度越厚越好，在開孔尺寸和接縫上盡可能的越小越好。電子電氣產(chǎn)品的屏蔽體主要是依照反射和吸收的電磁波，來對電磁波起著衰減效果。據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)計(jì)算，電導(dǎo)率以及吸收的損耗數(shù)值，是根據(jù)電子電氣產(chǎn)品的屏蔽材料的磁導(dǎo)率的數(shù)值影響，并且通過散熱的方式進(jìn)行釋放。

（3）結(jié)構(gòu)材料的選擇

對電子電氣產(chǎn)品的材料上，應(yīng)選擇符合電磁波干擾的頻率來選擇。反射損耗的數(shù)值，和低頻電磁干擾屏蔽的效果有關(guān)。所以材料盡量使用例如銅、鋁、鎳等高導(dǎo)電性或低電阻材料。用有著高導(dǎo)熱率和高磁導(dǎo)、低磁阻的材料，在外殼涂抹屏蔽層，如果是不考慮成本，也可以選擇雷達(dá)吸波等效果更好但是更加昂貴的材料。

在處理搭接問題方面，電子電氣產(chǎn)品外殼的制造上，對結(jié)合處要保障金屬在接觸面沒有其他雜物，接觸電阻越小越好。對于出現(xiàn)松動(dòng)、晃動(dòng)的觸點(diǎn)，可以用導(dǎo)線墊圈進(jìn)行搭接，對于材料的不同，需要確保材料有電化學(xué)的相容性。

在電子電氣產(chǎn)品的開口處理上方面，為了保障電子電氣產(chǎn)品有較好的散熱和通風(fēng)，要在外殼進(jìn)行開口處理?？讖酱笮?、波阻抗都影響著電磁泄露的結(jié)果。對于需要開孔的部位，可以選擇波導(dǎo)衰減設(shè)置，以增強(qiáng)屏蔽的效果。

結(jié)束語：隨著新時(shí)代的飛速發(fā)展，社會(huì)和科技的不斷進(jìn)步，科技的發(fā)展有了巨大的突破，人們對電子電器產(chǎn)品的要求也日益增長，對質(zhì)量的要求和產(chǎn)品的實(shí)用性舒適性要求也逐漸增加。要保障電子電氣產(chǎn)品的質(zhì)量和實(shí)用性，就一定要對電子電氣產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)做好設(shè)計(jì)。對電子電氣產(chǎn)品做好優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)，才能調(diào)高電子電氣產(chǎn)品的質(zhì)量安全和人們滿意度，使得電子電氣產(chǎn)品更好的為人們服務(wù)。

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[2]張興臣，姚望奇，電工電子產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論[J]，內(nèi)燃機(jī)及配件，2019（07）：87-88

作者簡介：賴建明，男，助理工程師，主要從事雷達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與科研管理工作;覃勐，男，助理工程師，從事雷達(dá)信號(hào)處理研究及科研管理工作

（中國兵器裝備集團(tuán)成都火控技術(shù)中心? 四川 成都? 611731）