模塊化設計在機箱機柜設計中的應用

倪華

摘 要：將模塊化設計的理念運用到某車載雷達機箱機柜結構設計中，從而縮短產品研制周期，提高了產品可靠性，也提高了生產效率，降低了研制成本。更好的適應新形勢下多品種、小批量、需不斷改型的軍事裝備的研制生產要求。

關鍵詞：模塊化設計；機箱；機柜；結構設計

1 概述

模塊化設計作為一種新的設計理論和方法，自上世紀70年代在發達國家興起以來，已滲透到設計的方方面面，形成了理論分析、設計生產、試驗標準及規范等一套完整體系。它是一種標準化方法，屬于標準化范疇，是標準化原理在設計方而的具體應用。模塊化設計就是將基準部件和功能部件（模塊）通過各種形式的組合，或通過增加、減少來實現產品的多樣化，是強調通用性和互換性的一種設計方法。

隨著高新技術在軍用雷達中的廣泛應用，軍用雷達的功能越來越先進，設備結構也日趨復雜，面對未來高科技與高集成技術的迅猛發展，傳統的設計模式已經無法適應產品多樣化，更新快的發展趨勢和市場競爭的需求。在這種形勢下，通用化、系列化、模塊化在設計中的應用就顯得尤為重要。

2 機箱機柜的模塊化設計

2.1 模塊化設計的必要性

機箱機柜作為雷達的重要組成部分，它的模塊化設計對于整個雷達系統有著舉足輕重的作用。不同的雷達有著不同的使用功能和應用環境，對機箱機柜的要求也是千差萬別，設計出一種能適應所有應用環境的產品是不現實的，但可以設計出有側重點的機箱機柜模塊化，針對不同的使用情況，靈活的組合、互換，這樣不僅縮短了研制周期，避免了重復設計，還提高了設備的可靠性和可維修性。

2.2 機柜模塊

機箱機柜結構的模塊化是通過結構形式模塊化、外形尺寸系列化、結構件的通用化來實現的。一般說來，機柜從外形可分為琴式機柜，立式機柜和臥式機柜三種，下面就某車載雷達立式機柜為例介紹機柜的模塊化設計。

機柜是機箱的載體，機柜的形式和尺寸由機箱的形式和尺寸決定。從GJB2825-97—《軍用雷達機柜、插箱、插件模塊化要求》中可以看到，機箱面板寬度尺寸系列為：482.6、540、609.6mm，其中，540mm僅限于艦船雷達使用。我們優先使用的是482.6mm寬的面板，也就是通常說的19″的面板。根據GJB2825-97機柜深度的尺寸系列為：500、550、600mm，優先采用550、600mm。實際工作中，考慮到機箱后面板的接插件要預留足夠的空間，所以深度600mm較常用。從GJB2825-97中可知，機柜高度可選1400、1600、1800mm，實際工作中可根據所裝機箱的多少來選擇機柜的高度，超出的部分可裝假面板，備附件抽屜或通風窗。遵循這樣的統一性要求，機柜基本統一了外形尺寸系列和與機箱的安裝連接尺寸。

某車載雷達立式機柜采用的是無前門列架式結構，由骨架、頂蓋板、兩側門、后門、導軌、減震器等組成﹙圖1﹚。骨架由立柱、上下圍框、包邊、導軌架等構件組成。其構件均采用鋼板通過數控折彎成型，再組合焊接。這種結構形式的機柜外形美觀，其強度也滿足車載要求，可以作為一種機柜模塊使用。機柜立柱上預留了一系列的安裝孔，通過這些安裝孔，任何高度的19″機箱都可以進行互換，如圖2所示。導軌架沒有焊接在骨架上，而是通過緊固件與骨架相連接，這種結構形式除了保證了機箱的互換性，還使機柜有了延展性，可以在需要時對機柜進行擴容。這樣即使產品需要改型時也無須一切從頭開始重新設計，從而縮短了設計周期，提高了產品標準化系數，減少了工模夾具種類，降低了成本。

2.3 機箱模塊

某車載雷達機柜上裝配的是整面板式機箱，這種機箱的前面板寬度為19″（482.6mm），高度為nU（U=44.45mm）。機箱與機柜間通過三節導軌連接，最后由前面板上的松不脫螺釘鎖緊。螺釘孔的位置有統一的尺寸要求，這樣可以與機柜上的系列安裝孔匹配，按需要互換、調整位置，使裝配更加靈活、機動。整面板機箱可分為框架式（圖3）和抽屜式（圖4）兩種。

框架式整面板機箱是由前面板、左右側板、后面板、底板、連接板等通用構件組成，通過緊固件連接。機箱底板上安裝所需的電子器件，如果有電磁屏蔽要求的還要另加蓋板，蓋板通常做成穿孔金屬板?？蚣苁秸姘鍣C箱模塊通常作為有一定功能性的分機的機箱模塊，如發射分機、接收分機、電源分機等。

抽屜式整面板機箱類似于存放抽屜，由前面板和底板（包括后面板、左右側板）等通用構件組成，底板用鋼板折彎而成，通過緊固件連接（圖4）。這種機箱模塊一般作為備份抽屜使用，通常用于存放一些備附件、文件及工具等。這兩種機箱有各自不同的功能，可根據實際需要分別作為機箱模塊使用。

3 結束語

機箱、機柜作為雷達的基礎結構體，對其內部的電子器件起著支撐和保護作用，對電路功能的實現起著至關重要的作用，在整個雷達系統中有著舉足輕重的地位。某車載雷達機箱、機柜由于采用了一系列的模塊化設計，不但減少了設計和制造中不必要的重復，大大簡化了設計，縮短了新品研制的周期，也使產品之間的互換性和統一性得到了保證，使產品的可靠性得到極大的提高，為整機調試、使用和維修等工作帶來了便利。使產品適應新形勢下多品種、小批量、需不斷改型的軍事裝備的研制生產的要求，從而提高了企業的市場競爭力。

[參考文獻]

[1]盧亮明.《系列化參數設計在機箱機柜設計中的應用》.電子機械工程，2001；93（3）.

[2]何華代.《機柜通用化系列化多功能優化設計新探索》.電子機械工程，1992；（2）.

[3]王鍵石，等.《電子設備結構設計手冊》.北京電子工業出版社，1993.2.

[4]GJB2825-97《軍用雷達機柜、插箱、插件模塊化要求》.