葛宏宇 劉霄海 黃 龍

（中國電子科技集團公司第三十四研究所，廣西 桂林 541004）

引言

機箱作為電子設(shè)備一個重要的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展，當今的機箱已朝著小型化、積木化、人性化方向發(fā)展。 另一方面，由于電子設(shè)備使用的范圍不斷擴大，其所處的環(huán)境愈來愈復(fù)雜（艦船、車載、機載、地下、海中等），因此對機箱又提出了很多特殊的要求。

下面介紹一種便攜式機箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要從機箱的設(shè)計、電磁兼容設(shè)計、抗振動與抗沖擊設(shè)計、熱設(shè)計及三防設(shè)計五個方面來進行闡述。

1 機箱的設(shè)計

機箱的外形尺寸長×寬×高為：260mm×151mm×112mm，機箱結(jié)構(gòu)主要由箱體、箱蓋和面板組成，由于產(chǎn)品有批產(chǎn)趨勢，故均采用鋁合金壓鑄成型，再經(jīng)數(shù)控加工中心加工而成。鋁金屬的壓鑄技術(shù)具有生產(chǎn)效率高、尺寸精確、重量輕及一致性好等優(yōu)點，并且將箱體壓鑄件設(shè)計成具有電池限位、自帶鉸鏈、印制板限位及導(dǎo)向等多種功能，大大提高了此鑄件的性價比。箱體左右兩側(cè)采用圓弧面凹形設(shè)計，既美觀大方又實現(xiàn)了對鎖扣防撞保護的功能。箱蓋、箱體采用高度比為1：3.31，配以四角圓弧過渡，整機給人以和諧、視覺圓潤的感受。箱蓋的邊沿四周設(shè)有凹槽，箱體上設(shè)計有與凹槽相配合的凸面，凹槽中裝有開模制造的專用防水密封橡膠圈，且在箱體左右兩側(cè)配有southco 拉動式鎖扣，采用雙面鎖緊方式，確保了整機的完全密封性。面板和箱體間設(shè)置導(dǎo)電密封膠條，既密封又利于電磁兼容。箱體內(nèi)部印制板采用鎖緊機構(gòu)固定，抗沖擊振動性能良好還可以降低熱阻。為在使用時便于充電和接地，將充電口和接地柱置于設(shè)備的右側(cè)，完全獨立于工作面板區(qū)域，更彰顯人性化與實用性設(shè)計。采用可調(diào)節(jié)限位把手，以便于設(shè)備的搬運。如圖1所示。

2 電磁兼容設(shè)計

2.1 根據(jù)電磁場理論，具有一定深度的縫隙均可看作波導(dǎo)，而波導(dǎo)在一定條件下可以對在其內(nèi)部傳播的電磁波進行衰減，深度越深，衰減越多。故機箱面板與箱體結(jié)合處采用嵌入式設(shè)計，增加了縫隙的深度。且螺釘間距布局合理，又可能減小了間隙長度，從而減小電磁泄漏量。面板與箱體接觸面間采用了鋁/銀導(dǎo)電橡膠條，這樣既能進一步地阻止了電磁泄漏，同時達到了機箱的密封。

2.2 電子設(shè)備的觀察窗口包括指示燈、表頭面板、數(shù)字顯示器及CRT(陰極射線管)等，這一類孔洞的電磁泄漏往往最大，因此必須加以電磁屏蔽。故在顯示屏處，采用了夾金屬絲網(wǎng)的屏蔽玻璃（見圖2）。在安裝時，可先將絲網(wǎng)屏蔽視窗粘在橡膠條上，同時用導(dǎo)電膠粘好金屬絲網(wǎng)邊；然后用減震墊及金屬壓板將金屬絲網(wǎng)屏蔽視窗壓緊，最后安裝顯示屏。安裝時，一定要將金屬絲網(wǎng)緊貼顯示窗內(nèi)壁，保證其導(dǎo)電連續(xù)性。指示燈觀測處采用了鍍ITO 膜屏蔽玻璃。

2.3 對顯示屏下部按鍵處較大的貫通孔則采取了銅制屏蔽盒的設(shè)計。

3 抗振動與抗沖擊設(shè)計

抗振動與抗沖擊設(shè)計主要采用的技術(shù)有隔離技術(shù)、去耦技術(shù)、阻尼技術(shù)和剛性化技術(shù)。

針對印制板的抗振動與抗沖擊，設(shè)計了楔形鎖緊機構(gòu)（見圖3），將鎖緊結(jié)構(gòu)通過鉚釘分別鉚裝于印制板的左右兩側(cè)，在箱體上已鑄有與之配合的導(dǎo)向槽，可以在垂直方向插入印制板，如圖4所示。給鎖緊機構(gòu)螺桿順時針方向施加預(yù)緊力，左右的楔形塊便會沿楔形表面移動，實現(xiàn)在左右方向與導(dǎo)向槽面接觸，直至鎖緊。對電池的固定，在箱體上鑄有限位槽，并配以專用的固定架。

對于在鑄鋁件上攻絲易滑絲的現(xiàn)象，采用了鋼絲螺套的工藝。鋼絲螺套是高精度的內(nèi)、外螺紋同心體，其自由狀態(tài)下外徑比安裝螺孔直徑稍大，從而使絲套裝好后，可以牢固地固定在螺紋孔中，形成符合國標的高精度內(nèi)螺紋，其各項性能均優(yōu)于攻絲型的螺紋。鋼絲螺套使螺釘與安裝螺孔之間形成彈性聯(lián)接，從而消除了內(nèi)、外螺紋之間的螺距和牙型誤差，使每圈螺紋上的負荷均勻分布，并能減振，從而加強了內(nèi)螺紋，增強了螺紋聯(lián)接的承載能力和抗疲勞強度；由于鋼絲螺套是由高強度及高表面質(zhì)量的鋼絲制成，從而減少了螺釘與其的磨擦及磨損，可使螺釘上由于磨擦而產(chǎn)生的扭力減少90%，所以用最小的旋緊力矩即可得到最大的預(yù)緊力矩和螺釘拉力，防止螺釘松脫；同時，在與普通內(nèi)螺紋同樣的強度條件下，使用絲套使螺孔的強度大大提高，這樣就可以節(jié)約材料，減少重量及體積。并且鋼絲螺套的材料為耐熱、耐腐蝕的優(yōu)質(zhì)鋼，可以防止螺紋聯(lián)接的銹死，卡死、擦傷等不良現(xiàn)象的發(fā)生，從而也進一步增加了整機的抗振動與抗沖擊性。

4 熱設(shè)計

整機的最大功耗為50W，待機功耗≤5W，采用自然散熱方式。在機箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，將電路板上功率器件緊貼箱體內(nèi)壁，將熱量帶出箱體外。為提高散熱效果，在發(fā)熱器件與機箱內(nèi)壁之間配有導(dǎo)熱橡膠，用以降低他們之間的熱阻，并可提供電氣絕緣。

5 三防技術(shù)

由于潮熱、鹽霧、霉菌三種環(huán)境因素對電子產(chǎn)品有較大影響，因而把它們稱為三防技術(shù)。目前主要采取四種三防措施：材料防護，工藝防護，結(jié)構(gòu)防護，隔離防護。

便攜式機箱采用整體密閉式金屬機箱，箱體和箱蓋接縫處采用防水密封圈，并用southco 拉動式鎖扣，采用左右雙面鎖緊方式，確保了整機的完全密封性，極大程度的減少了空氣中雜質(zhì)灰塵和水汽對元器件表面的腐蝕性危害；面板與箱體接縫處采用導(dǎo)電橡膠，更好的保護了機箱內(nèi)部的所有元器件，使其各容易達到“三防”要求，也滿足了此便攜式機箱屏蔽的要求。

所有受力件如松不脫螺釘、把手和面板安裝螺釘均采用不銹鋼1Crl8Ni9Ti 材料；機箱的箱體、蓋板、面板均進行Al/Ct.Ocd 處理，然后噴涂草綠色塑粉（GY04 GB/T3181）。為了彌補視覺上較暗淡的不足，機箱的涂覆采用了表面為桔紋紋理的噴塑方法，以此營造出類似于非金屬材料的肌理，給人一種柔和、明快的感覺；對印制板也進行了噴涂三防漆的處理，進一步提高了各元器件的使用壽命，提高了整機的穩(wěn)定性和可靠性。

6 結(jié)論

上述，分別從機箱的設(shè)計、電磁兼容設(shè)計等五個方面講述了結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)及各部分的實際應(yīng)用，這只是本人從事電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的一點經(jīng)驗，是初步的，不一定全面。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和材料科學(xué)研究的不斷深入，電子設(shè)備機箱設(shè)計的內(nèi)容和要求也會越來越多，設(shè)計人員應(yīng)秉承科學(xué)發(fā)展觀的精神，及時更新設(shè)計理念，用新技術(shù)、新工藝、新手段來指導(dǎo)具體的機箱設(shè)計，以滿足電子設(shè)備的發(fā)展需求。

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

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