可搬移式機箱的創新結構設計

摘 要：機箱設計作為電子設備結構設計的主要內容，已經成為實現設備技術指標的重要環節。文章介紹了可搬移式機箱的結構設計，并且從五個方面闡述了搬移式機箱設計新技術及實際應用，五個方面分別為：機箱的設計、電磁兼容設計、抗振動與抗沖擊設計、熱設計及三防技術，并結合設計情況提出了一些建議。

關鍵詞：搬移式機箱；結構設計；電子設備

引言

機箱作為各種電子設備不可缺少的一個基礎組成部分，隨著電子技術的不斷發展，機箱的結構形式也在不斷推陳出新，小型化、模塊化、人性化是未來機箱的發展方向。另外，由于電子設備已經應用在不同的領域，其所處的環境也日趨復雜（如艦船、機載、地下、海上等），所以又有許多特殊的要求需要機箱的改進創新設計來滿足。

下面分別從設備機箱設計、電磁兼容性設計、熱設計、抗沖擊振動設計、以及三防設計五方面闡述一種新型可搬移式機箱的結構設計。

1 機箱設計a

電子設備依靠可搬移式機箱作為移動載體，具有結構緊湊，質量輕巧，攜帶方便的特點。機箱外形尺寸（寬×高×深）為：220mm×88mm×320mm，重量≤4KG。材料選用鋁合金板6061，經數控加工中心加工而成；結構創新采用了六面拼板式結構，前后面板、左右側板和上下蓋板兩兩相互搭接，在搭接面加工凹槽，安裝共擠出導電橡膠條，最后通過螺釘固定。右側配有把手，便于搬移攜帶 （外形圖見圖1）。設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；后面板安裝電源及業務功能接口。機箱內部有2塊功能板和一塊電源板，拆卸前面板即可實現印字板的安裝。采用帶有楔形滑塊的鎖緊機構對所有PCB板采用進行緊固，鎖緊機構可以提高PCB板的抗沖擊振動性能，對熱阻也可以有效的降低。

設備的另一個創新結構特點是采用組合式模塊化設計。在機箱底部留有4個M4的螺紋安裝孔（單機使用時用來安裝腳墊，組合時用來與托盤固定），后面板設計緊固安裝機構。配合專門設計的托盤、掛耳，可將2臺設備通過底板與托盤的螺紋連接，后面板與托盤的southco拉動式鎖扣鎖緊，3分鐘內便可組成2U標準19英寸機箱（滿足GJB100-1986尺寸及上架安裝要求），實現機柜安裝，也可快速分拆，獨立使用（如圖2所示）。

2 電磁兼容性設計

（1）具有一定深度的縫隙依據電磁場理論可以被等效看作波

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

（2）針對可搬移式機箱前面板含有液晶屏和薄膜按鍵，這類孔洞產生的電磁泄漏比較大，所以設計了屏蔽罩、帶金屬絲網的屏蔽玻璃、導電橡膠等對顯示屏進行單獨屏蔽設計。薄膜按鍵的出線孔也單獨設計了波導孔。并且指示燈、開關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計電磁密封襯墊，并且在輸入、輸出信號線處分別安裝鎳鋅磁環實現濾波設計；在電源連接器處安裝一個低通濾波器，實現對電源線的濾波處理。線纜均選用帶屏蔽層的屏蔽電纜，并針對屏蔽層單獨進行了接地設計。

3 抗沖擊振動設計

隔離技術、阻尼技術、去耦技術、剛性化技術這四種技術是抗沖擊振動中經常用到的技術。

為應對PCB板的抗沖擊振動，設計帶有楔形塊的鎖緊機構，在PCB板的左右兩次通過鉚釘將鎖緊結構進行連接固定，并在機箱左右側板加工導向槽，使鎖緊機構與之配合。拆卸設備前面板即可實現全部PCB板的插拔安裝。給鎖緊機構螺桿順時針方向施加預緊力，左右的楔形塊便會沿楔形表面移動，實現在左右方向與導向槽面接觸，直至鎖緊。

機箱的主要零部件選用鋁合金材質，螺釘孔采用鋼絲螺套工藝，避免了鋁件易滑絲的問題。鋼絲螺套的材質為高強度和高表面質量的鋼絲，從而減少與螺釘之間的磨擦和磨損，使因為螺釘磨擦而產生的扭力降低90%，用最小的力矩便可使預緊力矩和螺釘拉力達到最大，防止螺釘松脫；這樣使用鋼絲螺套大大提高了螺紋孔強度，同時還能節約材料，減輕重量，減小體積。并且鋼絲螺套選用耐熱、耐腐蝕優質鋼作為材料，加大程度避免了螺紋聯接的卡死、銹死、擦傷等不良問題，進一步提升了整機的抗沖擊振動性能。

4 熱設計

50W是該型號設備的最大功耗，待機功耗≤5W，在機箱的結構設計上，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壁，通過鎖緊機構將電源模塊反壓在殼體底部，通過底板將熱量導出機箱外（見圖4）。并為幾個比較熱的芯片單獨設計散熱片，芯片與散熱片間涂有導熱硅脂，對于與散熱片間隙較大的芯片，設計導熱橡膠板，以降低熱阻，提高散熱效率。

5 三防技術

三防主要是防止鹽霧、潮熱、霉菌三種環境因素對電子設備的影響。目前三防措施主要有以下四種方式：結構防護，材料防護，工藝防護，隔離防護。

可搬移式機箱采用六面拼板的結構防護形式，前后面板、左右側板、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；機箱內部噴涂TB06-9鋅黃丙烯酸聚氨酯底漆；前后面板的連接器與面板內表面結合處均設計了導電橡膠，保證了設備的密封性，防止了空氣中水汽和粉塵等對內部器件的腐蝕性危害，使設備達到“三防”要求，從而也提升了可搬移式機箱的屏蔽效能。

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；對機箱的主要零部件殼體、側板、面板等進行導電氧化處理，并噴涂褐綠色塑粉（GY05 GB/T3181）。在機箱的表面噴涂桔紋紋理的塑粉，可以有效彌補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板進行了涂覆三防漆的處理，這也大大加強了設備的穩定性和可靠性。

6 結束語

綜上所述，從元器件選型、機箱的結構設計、電磁兼容、熱設計等多個方面闡述了結構設計技術在可搬移式機箱中的實際應用和創新設計，這僅僅是從事電子設備機箱結構設計的一點經驗，是片面的，初步的。隨著材料科學研究的不斷深入以及科學技術的不斷發展，機箱的結構設計的內容和要求也不斷完善和豐富，科研設計人員需秉承科學發展的精神，不斷推陳出新，用新工藝、新技術、新方法來提升的機箱結構設計，來適應電子設備的發展需求。

參考文獻

[1]邱成悌，趙 殳，蔣全興.電子設備結構設計原理[M].南京：東南大學出版社，2001.

[2]朱世雄.抗惡劣環境計算機[M].北京：國防工業出版社，1986.

[3]董杰.機械設計工藝性手冊[M].上海：上海交通大學出版社，1991.

[4]任蘇中.航空電子設備結構設計[M].北京：航空工業出版社，1992.