電子產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、電子產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)通常包括電路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。電路設(shè)計(jì)就是根據(jù)產(chǎn)品的功能要求和技術(shù)條件，確定總體方案并設(shè)計(jì)原理框圖，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行必要的計(jì)算和試驗(yàn)，最終確定詳細(xì)電路設(shè)計(jì)圖紙并選定元器件及其參數(shù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則是根據(jù)電路設(shè)計(jì)提供的資料和數(shù)據(jù)，結(jié)合電子產(chǎn)品的性能要求、技術(shù)條件等，合理布置元器件、使之組成部件或電路單元，同時(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)和防護(hù)設(shè)計(jì)，將各零部件或電路單元互連，最后給出齊套的技術(shù)圖紙。

設(shè)計(jì)和制造電子產(chǎn)品，除滿足工作性能的要求外，還必須滿足加工制造的要求，電路性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，要通過具體的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出來。電子產(chǎn)品是隨著電子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，其結(jié)構(gòu)和構(gòu)成形式也隨之發(fā)生變化。初期的電子產(chǎn)品功能比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)考慮的主要問題是電路設(shè)計(jì)。到20世紀(jì)40年代后，隨著電子產(chǎn)品功能越來越多，出現(xiàn)了將復(fù)雜產(chǎn)品分為若干部件、樹立結(jié)構(gòu)級(jí)別的先進(jìn)想法；為防止氣候影響，研制出密封外殼；為防止機(jī)械過載而研制出減振器，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能進(jìn)一步完善，此時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才正式成為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的內(nèi)容。隨后，由于產(chǎn)品向高集成度和小型化方向發(fā)展，尤其是出于軍用電子技術(shù)的發(fā)展和野戰(zhàn)的需要，散熱、抗電磁干擾、防潮、防霉菌、防鹽霧開始成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮的內(nèi)容，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容也因此逐步豐富起來。目前，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中占有較大的比重，直接關(guān)系到電子產(chǎn)品的性能和技術(shù)指標(biāo)（條件）的實(shí)現(xiàn)。

電子產(chǎn)品的整機(jī)結(jié)構(gòu)是指電子產(chǎn)品中由工程材料按合理的方式進(jìn)行連接，能夠安裝電子元器件及機(jī)械零部件，使產(chǎn)品成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)包括機(jī)箱機(jī)架和機(jī)柜結(jié)構(gòu)、分機(jī)插箱、底座和積木盒結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向定位裝置、面板、指示和操控裝置等。

電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是解決產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形態(tài)如何與產(chǎn)品的功能相統(tǒng)一、與使用要求相統(tǒng)一、與由電子產(chǎn)品組成的工作環(huán)境和生活環(huán)境相統(tǒng)一，并適合人的生理和心理特性等，以滿足用戶的要求。

二、電子產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容

電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝的任務(wù)就是以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為手段，保證所設(shè)計(jì)的電子設(shè)備在既定的工作環(huán)境條件和使用要求下，達(dá)到技術(shù)條件所規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)，并能穩(wěn)定可靠地完成預(yù)期功能，即保證電子設(shè)備的可靠性。

根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)和使用條件，整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下幾方面內(nèi)容：

（1）總體方案設(shè)計(jì)

具體包括：

① 分機(jī)或單元的劃分與總體布局。

② 各分機(jī)或單元的技術(shù)指標(biāo)分配。

③ 可靠性分析與設(shè)計(jì)。

④ 環(huán)境條件分析和使用要求分析。

⑤ 可維修性的結(jié)構(gòu)考慮和機(jī)電連接考慮。

⑥ 機(jī)箱、機(jī)柜的統(tǒng)一性設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)及確定主要尺寸。

（2）分機(jī)或單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

具體包括：

① 元器件、零部件排列和布線，印制電路板設(shè)計(jì)。

② 電磁兼容設(shè)計(jì)。

③元器件散熱及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的布置等。

④ 各分機(jī)或單元之間的協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)。

（3）整機(jī)防護(hù)設(shè)計(jì)

具體包括：

① 散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

② 減振緩沖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

③ 三防（防潮、防霉、防鹽霧）措施的選擇和設(shè)計(jì)等。

④ 防護(hù)設(shè)計(jì)不僅應(yīng)在整機(jī)設(shè)計(jì)中考慮，在分機(jī)和單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也應(yīng)考慮。

（4）典型機(jī)械結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)

具體包括：

① 根據(jù)技術(shù)要求和所選定的結(jié)構(gòu)形式確定整機(jī)或分機(jī)（插箱）的機(jī)架、底座和面板結(jié)構(gòu)。

② 進(jìn)行剛強(qiáng)度分析或計(jì)算，周密地考慮可維修性及其設(shè)計(jì)，進(jìn)行造型、色彩設(shè)計(jì)。

③ 各種附件設(shè)計(jì)等。

④ 人機(jī)工程設(shè)計(jì)，以便于安裝、調(diào)試和操作、維護(hù)。

（5）機(jī)電連接設(shè)計(jì)

具體包括：

① 分機(jī)或單元之間、整機(jī)與外部設(shè)備及電源之間、分機(jī)與天線之間的機(jī)電連接形式和安排。

② 連接元器件的選擇。由于連接元器件對(duì)保證產(chǎn)品正常工作有重要的作用，因此在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須做到連接可靠，不引入干擾，裝卸方便。

（6）整機(jī)布線設(shè)計(jì)

具體包括：

① 根據(jù)不同類型的整機(jī)電路結(jié)構(gòu)及其組合設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，從整機(jī)接口出發(fā)，按單向性布線的原則，合理完成接口、印制板組裝件、母板、面板元器件及部件之間的導(dǎo)線布線、走線路徑與連接關(guān)系設(shè)計(jì)。

② 確保導(dǎo)線束的綁扎、輻射、彎曲、分支及其焊接及加固所需的空間、面積、距離與間隙。

③ 形成“整機(jī)導(dǎo)線走線圖”和“導(dǎo)線接點(diǎn)表”，保證整機(jī)導(dǎo)線及導(dǎo)線束的走線與安裝。

三、電子產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

電子產(chǎn)品的整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要考慮的要素很多，不僅要考慮單一要素設(shè)計(jì)的合理性，更要考慮各種設(shè)計(jì)要素的整體性。有些情況下，不同要素的設(shè)計(jì)要求甚至是相互矛盾的，這就要求根據(jù)產(chǎn)品的總體性能要求采用折中設(shè)計(jì)方法。

電子產(chǎn)品的整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般應(yīng)遵循以下基本原則：

（1）保證產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)

電子產(chǎn)品的性能體現(xiàn)為產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)指標(biāo)是研制與生產(chǎn)的最終目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能指標(biāo)，一方面依賴于電路設(shè)計(jì)，另一方面則依靠整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在有些情況下，某些技術(shù)指標(biāo)（與電路無關(guān)的）必須依賴于整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來解決。技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)應(yīng)以電子產(chǎn)品的總體技術(shù)指標(biāo)為主，不應(yīng)盲目追求個(gè)別指標(biāo)的先進(jìn)性，給設(shè)計(jì)、制造工作帶來額外困難。

（2）保證產(chǎn)品可靠性指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)

可靠性是電子產(chǎn)品的一項(xiàng)重要指標(biāo)。電子產(chǎn)品的可靠性包括元器件可靠性和整機(jī)（或系統(tǒng)）可靠性兩個(gè)方面。整機(jī)（或系統(tǒng)）可靠性是建立在元器件可靠性基礎(chǔ)上的。為了提高產(chǎn)品可靠性，在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要注意整機(jī)電路系統(tǒng)的可靠性和整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行載荷和應(yīng)力分析，充分估計(jì)工作時(shí)的最惡劣情況，精心設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證，這樣可靠性才有保障。

（3）保證產(chǎn)品使用要求的實(shí)現(xiàn)

電子產(chǎn)品的最終價(jià)值體現(xiàn)是滿足使用要求。因此在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證產(chǎn)品滿足使用要求。一般來說，使用要求包括產(chǎn)品的體積、質(zhì)量、產(chǎn)品的可維修性和產(chǎn)品的操縱控制性能等，具體要求如下：

① 盡量做到體積小、質(zhì)量輕。對(duì)于一些需要在對(duì)空間位置和產(chǎn)品質(zhì)量有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合下使用的產(chǎn)品，減小其體積和質(zhì)量具有重要意義。減小產(chǎn)品的體積和質(zhì)量還可以節(jié)約材料，有利于加工和運(yùn)輸；載荷產(chǎn)品質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，可以減小慣性，降低能耗。軍用電子產(chǎn)品的體積和質(zhì)量越小，其機(jī)動(dòng)性越高，越能充分發(fā)揮其作用。因此，在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須合理布局，提高其組裝密度，選用小型化元器件和輕質(zhì)材料，并盡量簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，最大限度地利用空間，以減少其體積和質(zhì)量。

② 盡可能提高電子產(chǎn)品的可維修性。提高可維修性可以縮短維修時(shí)間，減少維修費(fèi)用，延長(zhǎng)產(chǎn)品無故障工作時(shí)間，充分發(fā)揮產(chǎn)品的作用，這對(duì)于軍用產(chǎn)品更為重要。因此在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要采取各種措施，如采用模塊化結(jié)構(gòu)和快速拆卸結(jié)構(gòu)等，以便在發(fā)生故障時(shí)能迅速處理。

③ 充分考慮人機(jī)工程學(xué)。設(shè)計(jì)出符合人的生理、心理特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，使操作者感到方便、靈活、安全，從而更好地發(fā)揮人和機(jī)器的效能。如在使用電子產(chǎn)品時(shí)，一般都要通過控制器（各種旋鈕、開關(guān)等）和顯示器（圖像顯示、讀數(shù)、指示等）來進(jìn)行操縱和控制。對(duì)此，在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要合理安排，使其符合人的生理特點(diǎn)，做到簡(jiǎn)便、合理、可靠，符合人的操作習(xí)慣。

（4）保證產(chǎn)品具有良好的工藝性

設(shè)計(jì)工藝性是產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作中的一項(xiàng)重要因素，它直接決定了產(chǎn)品的可制造性，是采用經(jīng)濟(jì)、合理和可靠的方法制造產(chǎn)品的基礎(chǔ)。隨著自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用和智能制造技術(shù)的發(fā)展，可制造性設(shè)計(jì)的作用越來越重要。在設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品時(shí)，要從實(shí)際生產(chǎn)出發(fā)，使所設(shè)計(jì)的零件、組件、部件具有良好的工藝性，整機(jī)有良好的裝配工藝性。只有對(duì)新材料生產(chǎn)情況和新工藝發(fā)展情況及加工設(shè)備和工藝水平有較全面的了解，才有可能設(shè)計(jì)出具有良好工藝性的產(chǎn)品。

（5）通用化、系列化、模塊化

在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用模塊化結(jié)構(gòu)可以提高標(biāo)準(zhǔn)化程度。模塊化就是把一些通用性、重復(fù)性較大的單元，用成熟的電路和結(jié)構(gòu)形式固定下來，使之通用化、系列化。在設(shè)計(jì)整機(jī)產(chǎn)品時(shí)，通過使用這些通用化、系列化組件、單元，或稍加修改補(bǔ)充即可構(gòu)成新產(chǎn)品，可以縮短設(shè)計(jì)和試制周期，減少重復(fù)勞動(dòng)，使設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、操作維修方便，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。模塊化是一種新的設(shè)計(jì)方法，模塊化設(shè)計(jì)是按照標(biāo)準(zhǔn)化原理和系統(tǒng)工程原理及方法，采用頂層分析與底層需求相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，是一個(gè)自上而下的過程，合理劃分模塊、建立模塊體系是其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。實(shí)踐證明，采用模塊設(shè)計(jì)方法能顯著縮短研制周期，降低研制成本，提高產(chǎn)品的可靠性和可維修性。

（6）采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)

現(xiàn)代電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行大量的分析計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、圖形處理、模擬試驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)不能滿足要求，這就需要在設(shè)計(jì)上采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，如CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）、MDA（機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化）等技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品的電路和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，最大限度地利用空間，減小產(chǎn)品的體積。

四、電子產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的順序及要求

整機(jī)結(jié)構(gòu)牽涉面廣，要解決的矛盾多，很難遵循一套標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)流程，一般只能采用邊分析邊設(shè)計(jì)、邊設(shè)計(jì)邊調(diào)整，前后呼應(yīng)，多方照顧與協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)流程（即反復(fù)迭代的設(shè)計(jì)模式）。

根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可按以下順序進(jìn)行，如圖1所示。

圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

（1）分機(jī)或單元?jiǎng)澐?/span>

首先，根據(jù)產(chǎn)品的電路原理圖和方框圖，將產(chǎn)品劃分為幾個(gè)分機(jī)，若產(chǎn)品較簡(jiǎn)單也可劃分為幾個(gè)單元或部分。在劃分分機(jī)（或單元）時(shí)，一般應(yīng)注意以下要求：

① 各分機(jī)（或單元）在電路上應(yīng)具有一定的獨(dú)立性，以便于單獨(dú)裝配、調(diào)整和檢驗(yàn)。

② 高頻和低頻、高壓和低壓、輸入和輸出應(yīng)盡可能分開，電源系統(tǒng)建議劃分成獨(dú)立分機(jī)（或單元）。

③ 需要統(tǒng)調(diào)的元器件和統(tǒng)調(diào)機(jī)構(gòu)應(yīng)放在一個(gè)分機(jī)（或單元）內(nèi)，同一功能的控制部分和相關(guān)的顯示部分一般劃在同一個(gè)分機(jī)（或單元）內(nèi)。

④ 各分機(jī)（或單元）所使用（劃分）的元器件和零件、組件、部件，其體積、尺寸應(yīng)能為分機(jī)（或單元）所容納，以便采用統(tǒng)一尺寸的插箱或模塊單元。

⑤ 各分機(jī)（或單元）輪廓尺寸應(yīng)大體相近或相同。在劃分分機(jī)（或單元）時(shí)，電路設(shè)計(jì)人員和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)密切配合，并取得一致意見，獲得最佳方案。在這一過程中，應(yīng)結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)方法，盡量利用現(xiàn)有的成熟單元模塊。

（2）總體布局

在劃分分機(jī)（或單元）的基礎(chǔ)上進(jìn)行總體布局?？傮w布局時(shí)，一般應(yīng)注意以下要求：

① 質(zhì)量較大的分機(jī)（或單元）應(yīng)放在產(chǎn)品（設(shè)備）的最下部，力求降低產(chǎn)品（設(shè)備）重心。發(fā)熱量較大的分機(jī)（或單元）應(yīng)放在產(chǎn)品（設(shè)備）的最上部或便于散熱的部位，并遠(yuǎn)離對(duì)熱敏感的元器件，分機(jī)（或單元）內(nèi)的元器件的布局應(yīng)有利于散熱。

② 分機(jī)（或單元）的布局有利于各部分之間的電連接和布線，特別應(yīng)避免電連接和布線而引起耦合和反饋，從而形成干擾。

③ 分機(jī)（或單元）的布局應(yīng)有利于產(chǎn)品（設(shè)備）安裝、調(diào)試和維修，有利于操縱運(yùn)用，并滿足安裝空間要求及使用人員的工作習(xí)慣。

（3）整機(jī)各部分主要尺寸確定

在總體布局方案大致確定后，即可確定整機(jī)各部分主要尺寸，即確定各分機(jī)（或單元）的輪廓尺寸和整機(jī)總體尺寸。在確定這些尺寸時(shí)，一般要求盡可能做到通用化、系列化，并盡可能選用統(tǒng)一尺寸的插箱或模塊單元。

（4）整機(jī)防護(hù)措施的選擇和設(shè)計(jì)

在整機(jī)總體尺寸和各分機(jī)（或單元）主要尺寸確定后，總體設(shè)計(jì)師就可以進(jìn)行整機(jī)防護(hù)措施的選擇和設(shè)計(jì)了。整機(jī)防護(hù)設(shè)計(jì)包括整機(jī)散熱設(shè)計(jì)、隔振緩沖設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)和“三防”設(shè)計(jì)等。具體設(shè)計(jì)要求如下：

① 整機(jī)散熱設(shè)計(jì)：在進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)前，應(yīng)首先根據(jù)產(chǎn)品的功率、組裝密度、工作環(huán)境溫度和產(chǎn)品所允許的溫升（或最高工作溫度）等選擇適合的散熱形式。在保證產(chǎn)品正常升溫的條件下，散熱系統(tǒng)要求簡(jiǎn)單可靠，系統(tǒng)本身所消耗的功率要小，工作時(shí)不會(huì)或很少給產(chǎn)品帶來附加的振動(dòng)和噪聲等。

② 隔振緩沖設(shè)計(jì)：主要是根據(jù)機(jī)械環(huán)境條件確定相應(yīng)的隔振緩沖措施并布置減振器。

③ 電磁兼容設(shè)計(jì)：主要是進(jìn)行屏蔽設(shè)計(jì)和采取其他防干擾措施，合理布局布線及合理設(shè)計(jì)饋線和接地。

④ “三防”設(shè)計(jì)：主要是根據(jù)工作環(huán)境條件合理選擇“三防”材料和防護(hù)手段（包括結(jié)構(gòu)防護(hù)、工藝防護(hù)等），其中主要是進(jìn)行產(chǎn)品機(jī)箱的密封設(shè)計(jì)。

（5）整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是具有總成性質(zhì)的設(shè)計(jì)，它涉及的面很廣，要解決的矛盾也很多，其中有電氣和機(jī)械的矛盾、結(jié)構(gòu)和工藝的矛盾、整體和局部的矛盾，甚至還有經(jīng)濟(jì)上的考慮。

整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容包括：機(jī)箱/機(jī)柜設(shè)計(jì)、插箱/模塊單元設(shè)計(jì)、操縱控制和維修結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及緊固/聯(lián)接和其他附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合考慮各方面因素，綜合平衡妥善解決。

（6）整機(jī)機(jī)電連接設(shè)計(jì)

多箱式整機(jī)產(chǎn)品中，分機(jī)與分機(jī)、分機(jī)與整機(jī)的機(jī)電連接形式和質(zhì)量，對(duì)于保證產(chǎn)品的可靠工作是很重要的環(huán)節(jié)。一般說來，在保證使用要求的前提下，應(yīng)盡量減少連接點(diǎn)，因?yàn)檫B接點(diǎn)過多會(huì)使整機(jī)的可靠性降低。整機(jī)機(jī)電連接設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于合理確定連接形式和選擇連接件。

在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要選定連接形式，然后考慮整機(jī)走線，并確定連接點(diǎn)位置和連接件的型號(hào)、尺寸。整機(jī)機(jī)電連接可分為電氣連接和機(jī)械連接。

① 電氣連接：電氣連接包括兩種方式：一是電纜連接；二是接插件連接。電纜連接的質(zhì)量較高，工作可靠，分機(jī)抽出后電路仍然接通，便于帶電測(cè)試檢修；接插件連接的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，機(jī)箱（機(jī)柜）緊湊，但可靠性較低。

② 機(jī)械連接：機(jī)械連接包括緊固、導(dǎo)向和定位位置。在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要選定連接結(jié)構(gòu)的形式和尺寸，做到連接可靠、裝卸方便。

（7）試驗(yàn)驗(yàn)證及完善設(shè)計(jì)

完成上述整個(gè)過程后，通常會(huì)制作出一臺(tái)樣機(jī)產(chǎn)品，樣機(jī)制成后，必須對(duì)整機(jī)進(jìn)行電的和結(jié)構(gòu)的模擬試驗(yàn)或?qū)嵉厥褂脵z驗(yàn)。通常的做法是對(duì)樣機(jī)進(jìn)行例行試驗(yàn)，按照技術(shù)指標(biāo)的要求進(jìn)行逐項(xiàng)試驗(yàn)或綜合試驗(yàn)，通過試驗(yàn)暴露結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)和問題，分析其原因，并有針對(duì)性地進(jìn)行修改，使設(shè)計(jì)趨于完善，最后達(dá)到設(shè)計(jì)定型要求。

五、電子產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝性要求

電子產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)要求包含整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所必需的工藝要素及整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范性、可實(shí)施性、可檢測(cè)性、可靠性與安全性等要求。具體涉及整機(jī)及分機(jī)尺寸、整機(jī)的機(jī)電連接接口布局與接點(diǎn)分配、整機(jī)機(jī)械構(gòu)型、整機(jī)防護(hù)與加固、元器件及零（部/組）件的布局、整機(jī)布線等相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求、工藝技術(shù)參數(shù)、合理間隔尺寸、安全操作空間等工藝性要素。

1.機(jī)電連接接口設(shè)計(jì)

整機(jī)機(jī)電連接接口設(shè)計(jì)工藝要求涉及整機(jī)內(nèi)部機(jī)械連接和電氣連接設(shè)計(jì)的可實(shí)施性和可靠性，具體包括機(jī)械件的安裝固定、電氣連接方式的選擇、電纜網(wǎng)的設(shè)計(jì)與安裝等。

機(jī)電連接接口設(shè)計(jì)的工藝性要求包括：

① 在保證使用要求的前提下，應(yīng)按照簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)原則，盡量減少機(jī)械和電氣連接點(diǎn)，以提高整機(jī)的可靠性。

② 進(jìn)行結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，選定的連接結(jié)構(gòu)的形式和尺寸應(yīng)能保證連接可靠、裝卸方便。

③ 進(jìn)行電氣連接設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品性能和使用要求選擇最為可靠的連接方式，一般情況下優(yōu)選電纜連接方式，印制板組裝件的互連則優(yōu)選接插件連接方式。

④ 應(yīng)盡可能采用通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)，整機(jī)內(nèi)各分系統(tǒng)或單機(jī)的接口設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能保持一致。

⑤ 盡可能壓縮導(dǎo)線和電連接器的規(guī)格型號(hào)數(shù)量與生產(chǎn)廠家數(shù)量。

⑥ 電纜網(wǎng)設(shè)計(jì)中，連接點(diǎn)分配應(yīng)考慮安全冗余、導(dǎo)線應(yīng)與電連接接觸件/尾罩出線方式等匹配。

2.布局設(shè)計(jì)

電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮結(jié)構(gòu)總體布局設(shè)計(jì)，確定所有分機(jī)（或單元）的安裝位置和方式，進(jìn)而確定接口位置和連接方式，最終確定自制零部件、外購(gòu)零部件的形狀、尺寸及安裝方式。

整機(jī)布局設(shè)計(jì)的工藝性要求包括：

① 總體布局時(shí)應(yīng)力求按照整機(jī)方框的順序排列各組成單元，使各組成單元之間相互干擾最少或沒有干擾，各組成單元之間的連線走向合理，并有利于布線。

② 總體布局時(shí)要注意質(zhì)量分布應(yīng)均衡，產(chǎn)品重心應(yīng)盡可能降到最低，產(chǎn)品總體尺寸合理，各組成單元的尺寸協(xié)調(diào)。

③ 總體布局時(shí)要注意機(jī)電協(xié)調(diào)。

④ 控制系統(tǒng)應(yīng)盡可能和與其相連的電路布置在同一組裝單元，力求簡(jiǎn)化并便于操作。

⑤ 顯示、指示單元與相應(yīng)的機(jī)電部件應(yīng)就近布置，并與面板布置相協(xié)調(diào)。

⑥ 總體布局應(yīng)有利于抑制和減少干擾。應(yīng)保證敏感電路不受干擾。

⑦ 接地點(diǎn)和接地方式的選擇及地線系統(tǒng)的布局等都應(yīng)予以考慮。

⑧ 總體布局應(yīng)有利于散熱。應(yīng)處理好冷卻介質(zhì)的流動(dòng)途徑，做到以最有利的形式把各單元產(chǎn)生的熱量帶走，并且不影響熱敏元器件正常工作。散熱系統(tǒng)布局中，應(yīng)充分利用設(shè)備現(xiàn)有空間。

⑨ 總體布局時(shí)應(yīng)考慮減振緩沖方面的要求。

⑩ 總體布局應(yīng)有利于維修、調(diào)整、測(cè)試和裝配，在條件允許情況下布局密度不宜過大，要保證有足夠的維修、調(diào)整、測(cè)試和裝配空間。

3.尺寸設(shè)計(jì)

整機(jī)尺寸必須滿足產(chǎn)品的性能和使用要求，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)總體布局設(shè)計(jì)后，即可確定整機(jī)各部分主要尺寸，即確定各分機(jī)（或單元）的輪廓尺寸和整機(jī)總體尺寸。

確定這些尺寸的一般工藝要求是：盡可能做到通用化、系列化，并盡可能選用統(tǒng)一尺寸的插箱或模塊單元。

4.組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前，電子產(chǎn)品的組裝結(jié)構(gòu)多采用整機(jī)、分機(jī)、電路單元或整件、印制電路板或組件等分級(jí)組裝結(jié)構(gòu)形式，其組裝結(jié)構(gòu)形式和組裝工藝一致。這種分級(jí)組裝結(jié)構(gòu)不僅在電路上具有一定的獨(dú)立性，而且在結(jié)構(gòu)上和工藝上也具有相對(duì)獨(dú)立性。采用分級(jí)組裝結(jié)構(gòu)的好處是便于組織生產(chǎn)（裝配和調(diào)試），也便于維修檢驗(yàn)。

整機(jī)組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)不同的型號(hào)、不同的應(yīng)用環(huán)境，有不同的設(shè)計(jì)要求，但從整機(jī)生產(chǎn)的可實(shí)施性和使用的可靠性方面考慮，其設(shè)計(jì)工藝性的原則和要求是一致的，具體包括：

① 整機(jī)組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合整機(jī)組合化、模塊化的要求，應(yīng)滿足整機(jī)、分機(jī)、印制板組裝件、面板安裝元器件（下面簡(jiǎn)稱面板元器件）組合與安裝的層次性。

② 應(yīng)滿足印制板組裝件組合、面板元器件安裝、導(dǎo)線裝聯(lián)及結(jié)構(gòu)件安裝所必需的操作空間及安裝操作的可達(dá)性和可視性要求。

③ 禁止出現(xiàn)安裝操作、多余物控制與質(zhì)量檢驗(yàn)的盲區(qū)。

④ 整機(jī)內(nèi)各零（部/組）件（含導(dǎo)線束、屏蔽件、加固件）之間的間隔、距離，應(yīng)保證它們與電子元器件及電子部件、組件之間絕緣、耐電壓和防低氣壓放電的有效距離與空間。

⑤ 導(dǎo)線從整機(jī)接口電連接器到母（背）板（插板式結(jié)構(gòu)）或到各PCBA（支架等結(jié)構(gòu)）的布局，在滿足電源線、各種信號(hào)線電磁兼容性要求分類布線的條件下，應(yīng)保證導(dǎo)線束綁扎、分支、甩（并）線與焊接的操作空間。

⑥ 導(dǎo)線束敷設(shè)、分支伸展及導(dǎo)線走線的方向、順序、層次，應(yīng)按照印制板組裝件及面板元器件組合安裝的層次、每一層接點(diǎn)位置和接點(diǎn)順序，從上到下、從左到右（或反之）依次進(jìn)行安排，保證產(chǎn)品組合安裝方便和每塊印制板組裝件安裝、翻轉(zhuǎn)與拆卸的獨(dú)立性及可維修要求。

⑦ 應(yīng)避免導(dǎo)線束不規(guī)范敷設(shè)、導(dǎo)線不規(guī)范互聯(lián)而引起整機(jī)組合與安裝設(shè)計(jì)的不可操作、不可檢測(cè)、不可維修等問題。

⑧ 應(yīng)滿足整機(jī)的可調(diào)試性和可測(cè)試性要求。

六、典型機(jī)械結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)及工藝性要求

電子產(chǎn)品中的典型機(jī)械結(jié)構(gòu)件包括電子機(jī)箱（柜）、殼體、基座、底座與面板等，以及一些附件（如把手、導(dǎo)軌、鉸鏈、鎖緊裝置等），它們是電子產(chǎn)品中的重要載體和連接構(gòu)件。其設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞關(guān)乎產(chǎn)品的性能實(shí)現(xiàn)、使用體驗(yàn)和產(chǎn)品可靠性。其設(shè)計(jì)工藝性的好壞直接影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可制造性、可靠性、可維修性和經(jīng)濟(jì)性。因此其設(shè)計(jì)過程應(yīng)依據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)及工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在符合產(chǎn)品性能和使用要求的基礎(chǔ)上，合理完成零件選材、加工方法的選擇、表面處理工藝等相關(guān)工藝性屬性與要素的設(shè)計(jì)，以確保設(shè)計(jì)的合理性和可靠性。

一)機(jī)箱（柜）

1．機(jī)箱（柜）基本概念

在電子產(chǎn)品中，安裝了電子元器件及機(jī)械零部件，使產(chǎn)品成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)稱為機(jī)箱（機(jī)殼）結(jié)構(gòu)。機(jī)箱是把整個(gè)產(chǎn)品結(jié)合成機(jī)械整體的主體，靠它保證整機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

機(jī)箱通常用于尺寸較小和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的中、小型電子產(chǎn)品中，由于其外形往往是箱形的，因此稱為機(jī)箱。機(jī)殼與機(jī)箱類似，只是它的外形往往不規(guī)則，且尺寸較小。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大的電子產(chǎn)品，為了便于安裝、使用和檢修，往往將產(chǎn)品分為若干分機(jī)（插箱），安置在一個(gè)共同的安裝架上，這種用以組合方式安裝設(shè)備的安裝架稱為機(jī)架。封閉式的機(jī)架稱為機(jī)柜。機(jī)柜由骨架（框架）、插箱、導(dǎo)軌、外殼和蓋板等主要零部件組成。

從選材和加工方式上，機(jī)箱（柜）可分為鈑金結(jié)構(gòu)機(jī)箱、型材結(jié)構(gòu)機(jī)箱（圍框式、型板式、型材組合式）、壓鑄機(jī)箱、非金屬材料機(jī)箱（壓塑、木料）等；機(jī)柜可分為型材結(jié)構(gòu)機(jī)柜（鋼型材、鋁型材）、彎板結(jié)構(gòu)機(jī)柜（整板式、立柱式）。

2．機(jī)箱（柜）結(jié)構(gòu)形式

從組裝結(jié)構(gòu)上，機(jī)箱（柜）可分為插板式機(jī)箱、功能模塊式機(jī)箱、堆疊式機(jī)箱、支架式機(jī)箱、混合式機(jī)箱及箱式機(jī)箱、柜式機(jī)箱、臺(tái)式機(jī)箱和便攜式機(jī)箱。前五種多用于機(jī)載和星載等高可靠性產(chǎn)品中，后四種多用于地面產(chǎn)品中。

（1）插板式機(jī)箱

插板式機(jī)箱通常由裝有接插件的安裝板及結(jié)構(gòu)類似的插箱（單板）組成。每個(gè)插箱（單板）都是獨(dú)立的，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)形式上是一致的，共同組成一個(gè)機(jī)箱產(chǎn)品，如圖2所示。

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圖2 插板式機(jī)箱

（2）堆疊式機(jī)箱

堆疊式機(jī)箱也稱模塊組合式機(jī)箱。它由多個(gè)結(jié)構(gòu)類似的功能模塊，通過螺栓或板間連接器等簡(jiǎn)單方式組合到一起，組成一個(gè)機(jī)箱產(chǎn)品，如圖3所示。

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圖3 堆疊式機(jī)箱

（3）支架式機(jī)箱

支架式機(jī)箱通常為復(fù)雜系統(tǒng)所采用，它由導(dǎo)槽（軌）或支架結(jié)構(gòu)及單機(jī)（插箱）共同組成。支架式機(jī)箱與插板式機(jī)箱的主要區(qū)別在于是否通過帶有接插件的安裝板進(jìn)行機(jī)電連接。支架式機(jī)箱的機(jī)械連接由支架結(jié)構(gòu)完成，電氣連接則往往通過導(dǎo)線或電纜線實(shí)現(xiàn)。支架式機(jī)箱如圖4所示。

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圖4 支架式機(jī)箱

3．機(jī)箱設(shè)計(jì)基本步驟

進(jìn)行機(jī)箱設(shè)計(jì)，一般應(yīng)遵循以下步驟：

（1）技術(shù)指標(biāo)分析

產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)是設(shè)計(jì)、制造與使用的唯一依據(jù)，也是產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)和驗(yàn)收的客觀標(biāo)準(zhǔn)。因此進(jìn)行機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，應(yīng)詳細(xì)研究產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，全面了解市場(chǎng)上同類產(chǎn)品或相近產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與使用情況，并結(jié)合制造、生產(chǎn)條件及工藝成熟度等，最終確定產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式。

（2）繪制結(jié)構(gòu)框圖

根據(jù)產(chǎn)品復(fù)雜程度和功能需要，按照電路原理框圖，劃分插箱或組裝結(jié)構(gòu)并形成結(jié)構(gòu)框圖。結(jié)構(gòu)框圖繪制過程中應(yīng)綜合考慮電路性能、抗干擾、散熱、重心分配、操作性和制造工藝等多種要素。

（3）確定機(jī)箱的外形尺寸

機(jī)箱外形尺寸的確定有兩種方式：

① 一種情況是電子整機(jī)或用戶對(duì)機(jī)箱外形尺寸已經(jīng)限定。此時(shí)，應(yīng)按照電子整機(jī)產(chǎn)品的“三化”要求，選用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行插箱尺寸和電子元器件的安裝尺寸等的設(shè)計(jì)。

② 另一種情況是電子整機(jī)或用戶對(duì)機(jī)箱外形沒有嚴(yán)格限制。此時(shí)，應(yīng)先根據(jù)元器件尺寸和安裝要求確定插箱大小，進(jìn)而推算機(jī)箱的外形尺寸。

值得注意的是，不管采用哪種方式，最后都要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即選用與規(guī)劃尺寸接近的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。

（4）面板設(shè)計(jì)與元器件排布

機(jī)箱、插箱外形尺寸與元器件組裝方式確定后，即可進(jìn)行面板和機(jī)箱內(nèi)元器件的具體排布設(shè)計(jì)。

進(jìn)行面板設(shè)計(jì)與元器件排布設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)注意以下要求：

① 對(duì)于面板上各種操縱、顯示裝置的選擇布置，應(yīng)首先滿足電氣原理圖及電氣性能的要求，另外還要綜合考慮便于操作使用、人機(jī)工程和造型美觀等因素。

② 對(duì)于插箱內(nèi)元器件的排布，應(yīng)根據(jù)主要元器件的外形尺寸及連接關(guān)系，綜合考慮散熱、減振、屏蔽等要求確定。

③ 對(duì)于其他儀表和電氣元器件的排布，應(yīng)根據(jù)其安裝尺寸、安全間距、質(zhì)量大小以及可操作性和可維修性等因素綜合考慮確定。

4．機(jī)箱設(shè)計(jì)工藝性要求

（1）插板式機(jī)箱設(shè)計(jì)

插板式機(jī)箱是以機(jī)箱結(jié)構(gòu)框或箱為主結(jié)構(gòu)、以母板（底板）或背板（安裝板）為承接口，插箱（板）通過主結(jié)構(gòu)的導(dǎo)槽（軌）插入母（背）板的接口進(jìn)行組合的機(jī)箱結(jié)構(gòu)形式。

母板和插板如圖5所示。

插板式機(jī)箱設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下工藝性要求：

① 母（背）板的安裝結(jié)構(gòu)及尺寸，應(yīng)保證與插板（箱）對(duì)應(yīng)安裝面的垂直度或平行度匹配性要求，安裝尺寸的誤差不應(yīng)造成插板與母板間接插件的不正常插接（插不進(jìn)去或插入深度不夠）。

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圖5 插板式機(jī)箱的母板和插板

② 安裝過程不應(yīng)出現(xiàn)明顯的弓曲（插入過深）、扭曲（歪斜），其最大允許的翹曲不應(yīng)對(duì)接插件的插入造成機(jī)械應(yīng)力或造成接觸對(duì)的損傷。

（2）堆疊式機(jī)箱設(shè)計(jì)

堆疊式機(jī)箱是以多個(gè)帶有接插件（板間連接器）的功能模塊（單元）疊加并由連接螺桿組合在一起的機(jī)箱機(jī)構(gòu)形式。在這種結(jié)構(gòu)形式下，每個(gè)模塊具有相對(duì)獨(dú)立的功能，用螺接件進(jìn)行模塊之間的相互連接固定，或整個(gè)結(jié)構(gòu)使用數(shù)個(gè)長(zhǎng)螺栓連成一體，選用其中一個(gè)公共面作為安裝面。

采用堆疊式機(jī)箱結(jié)構(gòu)，各功能模塊可單獨(dú)設(shè)計(jì)、調(diào)試，使用靈活，因此該結(jié)構(gòu)是星載產(chǎn)品最常用的一種設(shè)計(jì)方式。

功能模塊和堆疊式機(jī)箱實(shí)物如圖6所示。

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圖6 功能模塊和堆疊式機(jī)箱實(shí)物

堆疊式機(jī)箱設(shè)計(jì)的工藝性要求包括：

① 應(yīng)盡可能保證參與組合的各模塊的外形尺寸一致性，模塊尺寸相差過大時(shí)，可采用不同外形，但相鄰模塊重疊部分的外形應(yīng)保持一致。

② 各模塊疊加面及其底面的平整度要求應(yīng)一致，以保證模塊組合后的組合體安裝面的平整度要求。

③ 對(duì)于需要通過板間連接器互連的功能模塊，接插件（板間連接器）在功能模塊內(nèi)的相對(duì)排布位置應(yīng)能保證模塊的插裝自由度。拔插自由度的判定，不應(yīng)以犧牲模塊外形的完全重疊為基礎(chǔ)。

（3）支架式機(jī)箱設(shè)計(jì)

支架式機(jī)箱中，由支架支撐數(shù)塊插板（箱）和面板（電連接器接口），每塊插板（箱）與面板接口之間采用導(dǎo)線或?qū)Ь€束相連。支架式結(jié)構(gòu)下一般電連接器數(shù)量較多，連線關(guān)系較為復(fù)雜，裝聯(lián)實(shí)施難度大。

支架式機(jī)箱實(shí)物如圖7所示。

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圖7 支架式機(jī)箱實(shí)物

支架式機(jī)箱設(shè)計(jì)的工藝性要求包括：

① 電連接器型號(hào)、規(guī)格、標(biāo)志、使用和布局應(yīng)注意“防誤差”設(shè)計(jì)。

② 電連接器布局的間隔應(yīng)能保證電纜網(wǎng)中電連接器的拔插操作與安裝的可操作性、可靠性與安全性。

③ 面板上相鄰電連接器法蘭盤邊沿之間的距離不應(yīng)小于15mm。

④ 支架內(nèi)部和面板的背面布局空間應(yīng)能保證電連接器接觸件與導(dǎo)線焊接及尾部線束處理、導(dǎo)線束的綁扎與敷設(shè)、導(dǎo)線與印制板組裝件焊接的可操作性，如圖8（a）所示。

⑤ 導(dǎo)線束敷設(shè)路徑上的金屬架、底板及PCB上應(yīng)設(shè)計(jì)導(dǎo)線綁扎孔、壓線卡安裝位置、尺寸和安裝孔，如圖8（b）所示。

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圖8 支架機(jī)箱內(nèi)部布局及布線

⑥ 支架結(jié)構(gòu)必須保證產(chǎn)品組裝的可實(shí)施性、可維修性（包括安裝、拆卸）及產(chǎn)品的可靠性。

⑦ 應(yīng)保證緊固螺釘與金屬結(jié)構(gòu)件的可安裝性，接地部位緊固件或連接器安裝的接觸電阻一般應(yīng)不大于2.5Ω。

二)底座

電子產(chǎn)品中的底座是安裝、固定和支撐各種電子元器件、機(jī)械零部件及插入單元等的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在電氣設(shè)備中底座一般起支撐作用，此外，在電路連接上還起公共接地點(diǎn)的作用。

1．底座結(jié)構(gòu)形式

底座按形狀可分為矩形底座、圓形底座和異形底座，如圖9所示。

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圖9 幾種典型的底座

底座從使用材料和加工工藝上可分為板料沖制折彎底座和鑄造底座。

（1）板料沖制折彎底座

板料沖制折彎底座由金屬板經(jīng)過落料、沖孔，然后折彎焊接成形而成。根據(jù)使用要求不同，還可多次折彎，經(jīng)點(diǎn)焊（或釬焊）、鉚接、螺裝成為較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)形式，如圖10所示。

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圖10 板料沖制折彎底座

板料沖制折彎底座的材料通常選用1～2mm厚的鋼板。當(dāng)產(chǎn)品有質(zhì)量限制或屏蔽要求時(shí)，可采用鋁合金板或銅板，此時(shí)其厚度可適當(dāng)增大，一般取2～3mm。為了在底座上安裝各種元器件和機(jī)械零部件，需要在底座上沖制出不同形狀的孔時(shí)，最好一次性沖出，如果孔的數(shù)量較多，面積較大，或限于沖床的沖壓力，也可分幾道工序分批沖出。

設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)金屬板料的厚度和材料的性能選擇折彎半徑。最小折彎半徑的計(jì)算公式如下：

R=K1×K2×D

式中，K1——與材料品牌、狀態(tài)、彎折線和材料壓制紋向間的相對(duì)位置等有關(guān)的折彎系數(shù)。

K2——與彎折角度有關(guān)的彎折系數(shù)。

D——材料的厚度。

（2）鑄造底座

當(dāng)需要安裝質(zhì)量較大、數(shù)量較多的零件，或者對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置有較高精度要求時(shí)，底座應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，以保證受到振動(dòng)、沖擊力作用時(shí)底座不發(fā)生變形，零部件間不發(fā)生相對(duì)位移。在這種情況下，一般采用鑄造底座。鑄造底座的鑄造方法有砂型鑄造、壓力鑄造和金屬型鑄造等。

為了提高鑄件的強(qiáng)度，采用砂型鑄造或金屬型鑄造的零件，一般需采用淬火失效處理的方式對(duì)鑄件的內(nèi)部組織進(jìn)行穩(wěn)固。同時(shí)為減少熱處理所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)根據(jù)不同材料選擇相應(yīng)的熱處理工藝。鑄件晶相組織致密，縮孔和針孔應(yīng)限制在一定范圍內(nèi)（直徑為0.1～0.2mm的，針孔數(shù)量每平方厘米不多于10個(gè)），以保證良好的氣密性。圖11是兩種較為復(fù)雜的鑄造底座實(shí)物圖。

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圖11 較為復(fù)雜的鑄造底座實(shí)物圖

2．底座設(shè)計(jì)工藝性要求

除了滿足力學(xué)性能要求外，底座類產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意以下工藝性要求：

① 應(yīng)有足夠的輕度和剛度，以經(jīng)受振動(dòng)、沖擊、加速度和運(yùn)輸中的應(yīng)力考驗(yàn)。

② 應(yīng)有較高的尺寸精度、形狀和位置精度及適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙?，以滿足安裝基準(zhǔn)的要求。

③ 毛坯零件，粗基準(zhǔn)選擇次數(shù)應(yīng)盡量少于3次，每個(gè)粗基準(zhǔn)只使用一次。

④ 基準(zhǔn)面盡量采用零件結(jié)構(gòu)中便于加工的平面或圓的軸心。

⑤ 有配合關(guān)系的零件，應(yīng)盡量采用“基孔制”原則。

三)面板

面板是指安裝控制裝置和指示裝置等的安裝板。在儀表、電氣控制柜中一般將前門作為面板。面板與底座、機(jī)架相連構(gòu)成機(jī)柜機(jī)箱，它起著保護(hù)和安裝內(nèi)部元器件的作用。另外，面板是整臺(tái)產(chǎn)品外觀裝飾的重要部件，如圖12所示。

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圖12 兩種面板實(shí)物圖

和整機(jī)設(shè)計(jì)的原則類似，面板的設(shè)計(jì)除了關(guān)注良好的機(jī)構(gòu)形式要素外，還應(yīng)綜合考慮面板上元器件的布局是否合理、操作是否方便、是否便于觀察、能否適應(yīng)操作者的生理和心理特性、外形是否美觀大方等要素。

1．面板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

面板從使用材料和加工工藝上可分為板料面板、型材面板和鑄造面板。

（1）板料面板

鋁合金是電子產(chǎn)品中常用的面板材料。鋁合金具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度和剛度適中、機(jī)械加工性能好、表面裝飾性處理方便等特點(diǎn)。鋁板材厚度一般為3～5mm，為增加其剛度或滿足密封及外形等要求，面板的四周邊緣可設(shè)有邊框。常用的鋁合金材料為L(zhǎng)Y12鋁合金板。對(duì)于小型設(shè)備也可采用厚度為1～2mm的鋼板，大中型設(shè)備可采用2～3mm厚的A3、A10板料。

板料面板可進(jìn)一步分為單一面板和組合面板。單一面板是指將所需標(biāo)準(zhǔn)的文字及符號(hào)說明直接標(biāo)示在板材上的面板，如圖13所示。

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圖13 兩種單一面板實(shí)物圖

組合面板由安裝板和附面板組成。其中，安裝板主要用于安裝固定元器件并承受負(fù)荷，附面板僅起文字說明和裝飾作用，如圖14所示。

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圖14 兩種組合面板實(shí)物圖

（2）型材面板

型材面板一般用在型板結(jié)構(gòu)機(jī)箱中，以適應(yīng)型板結(jié)構(gòu)機(jī)箱的需要和外觀裝飾的需要。

（3）鑄造面板

對(duì)于大中型設(shè)備或有密封要求、承重要求的面板，一般采用鑄造面板，如圖15所示。

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圖15 鑄造面板

2．面板設(shè)計(jì)的工藝性要求

面板作為電子產(chǎn)品人機(jī)交互的平臺(tái)，經(jīng)常暴露在外，因此對(duì)它的質(zhì)量要求比其他結(jié)構(gòu)件更高，具體包括：

① 除保證相應(yīng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度外，對(duì)表面質(zhì)量、元器件布局、人性化設(shè)計(jì)等更應(yīng)嚴(yán)格控制。

② 裝飾性面板在外形和孔位基準(zhǔn)與公差設(shè)計(jì)上應(yīng)與其對(duì)應(yīng)的背部元器件、儀表、指標(biāo)等支撐板一致，以保證安全性。

③ 標(biāo)識(shí)符號(hào)、文字、線條設(shè)計(jì)應(yīng)能滿足生產(chǎn)廠家的工藝與產(chǎn)品條件要求。

四)其他常見零件

機(jī)箱常用零件還包括安裝板、彎角件、固定夾、減振器和把手等。

設(shè)計(jì)工藝性要求如下：

（1）安裝板

① 外形應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單平整，便于元器件的布局。

② 對(duì)于振動(dòng)和沖擊較小的情況，安裝板可采用薄板材料通過鈑金成型進(jìn)行制造。

③ 對(duì)于需要進(jìn)一步加強(qiáng)和剛度需求的情況，應(yīng)設(shè)計(jì)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)（彎角邊、加強(qiáng)筋等）。

（2）彎角件

① 制造時(shí)應(yīng)盡量選擇與被加固件相同的材料和加工工藝。

② 外形應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，以保證加工的工藝性。

③ 優(yōu)選可展開結(jié)構(gòu)，盡量不選用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式，必要時(shí)可采用多個(gè)零件組合的方式，以滿足使用要求。

（3）其他零件

固定夾、減振器、把手等盡量設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)件，需要設(shè)計(jì)成特殊形式時(shí)，應(yīng)滿足性能要求，同時(shí)充分考慮人機(jī)工程要素。

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