论文部分内容阅读
[摘 要]本文通过分析了机箱设计的标准发现结构化、模块化的设计是未来机箱设计的发展趋势，采用模块化机箱能大大缩短研制周期，提高设计质量，为电子设备的新研及改型研制创造有利条件。并对机箱散热进行了研究，主要有自然散热、强迫风冷、冷板冷却及热管冷却这几种形式。
[关键词]机箱散热冷却
中图分类号：TN802 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）41-0085-01
机箱是安装和保护电子设备内部各种电路单元、元器件及机械零部件的重要结构，对于消除各种复杂环境对设备的干扰，保证设备安全、稳定、可靠地工作，提高设备的使用效率、寿命，以及增强设备安装、维修的方便等起着非常重要的作用。资料表明，电子设备的失效率有55%是由于温度超过了规定值而引起的，电子元器件的失效率随温度增加的变化规律表明，即便使温度降低1℃，也能使设备的失效率降低一个可观的数量。因此，研究散热方法，改善散热方式，提高冷却效果，对提高电子产品的运行稳定性，甚至于电子产品的更新换代都具有重要的意义。为此，设计人员应转变设计思路，从过去单一的功能性结构设计转变为结构设计与造型设计、模块化设计等同步设计的新思路。军用电子设备的使用环境较民品更为多样、复杂、恶劣，其机箱设计则更为重要、困难，这也是从事军用电子设备结构设计的设计师所面临并要加强研究的课题。
1机箱设计准则
（1）确保设备技术指标的实现，设计机箱时，应根据设备的使用环境，综合考虑设备内部的电磁干扰和热问题，以及外部的机械、电磁、电气和气候等因素的影响，以确保设备电性能的稳定性，并使机箱具有足够的强度、刚度，以确保设备机电连接的可靠性以及设备的防振冲能力，同时采取相应措施，确保设备各项技术指标的实现和可靠性要求。
（2）具有良好的结构工艺性，所谓结构工艺性好就是能优质、高产、低成本地进行设备的生产，包括加工、装配、调试、维修等。结构与工艺密切相关，结构不同则所采用的工艺也不相同。设计机箱时，应根据设备的使用要求综合考虑当时的生产水平，包括加工设备、人员、工艺方法以及检验手段、方法等，使设计的机箱符合当时的生产实际，并具有良好的装配工艺，从而确保设备质量。
（3）便于装配、操作、维修，为了充分发挥电子设备的效能，设计的机箱应便于操作使用，并符合使用者的心理和生理特点，同时结构上力求最简，便于装配、拆卸，使设备可达性、维修性好，另外，，设计的机箱应确保操作人员的使用安全，如避免锐边、棱角、采用漏电保护装置等。
（4）标准化、模块化、小型化机箱设计时，应尽可能地满足标准化、模块化要求，并采用模块化设计方法，所有尺寸均采用标准尺寸系列，并符合公差配合标准及有关通用标准，以确保设备机箱的互换性，这样，在研制类似设备或设备改型时，可以少改动甚至不改动设备的机箱尺寸即可完成新研或改型设备的机箱设计。所谓小型化就是尽可能地减小设备体积和重量。机箱的小型化不仅在设备的使用性能上有重大意义，在经济上也具有重要价值，因而在设计机箱时应予以重视。
（5）外形美观，设备的外形不仅关系到操作者的感官要求，而且关系到设备的销售。设计机箱时，应将工程设计与造型设计相结合，充分利用造型设计的手法，对机箱外形精心设计，以使设备外形美观。
综上所述 ， 确保设备技术指标的实现和便于装配 、操作、维修的准则体现了机箱设计的实用性要求 ，具有良好的结构工艺性体现了机箱设计的经济性要求 ，标准化、模块化和小型化既体现了机箱设计的创新要求又体现了经济性要求， 造型设计则体现了机箱设计的美观要求
2机箱的散热设计
在现代电子系统中，由于大量使用了通用综合处理器、高速数据总线和超大规模集成电路，使电子系统的功耗大大增加，必须对电子设备机箱进行热控制。目前电子设备常用的散热方式主要有以下几种：自然散热、强迫风冷、冷板冷却及热管冷却。对机箱结构进行分析，机箱内部和外部环境是隔离的，即密闭式机箱；机箱两侧壁内有通风道前后贯通。工作时，PCB和电源模块产生的热量通过传导散热传递到机箱壁上，再由后部风扇强迫吹风将传递到机箱壁上的热量带走。整个机箱和外部环境是以对流的方式进行热交换的，风扇强迫风冷带走机箱壁左右两侧的热量，机箱上下前后四个面通过空气自然对流的方式和外部环境进行热交换。
3机箱的结构设计
3.1机箱模块化设计
模块化设计作为一种新的设计理论、方法，在国外已广泛应用于各类电子设备的研制与生产中。电子设备机械结构的模块化首先是设备机箱的模块化，设计机箱时应认真贯彻并执行模块化设计的有关准则、要求和步骤，加强对机箱模块的研究设计工作，使电子设备的机箱标准化、模块化、系列化。采用模块化机箱能大大缩短研制周期，提高设计质量，从而为电子设备的新研及改型研制创造有利条件。电子设备的小型化、轻型化、薄型化 、迷你化一直是人们追求的目标 ，对于军用电子设备来说 ，其体积越小 、重量越轻 ， 其机动作战的能力越强 ， 战场生存能力也就越强 ，而且设备的小型化极有利于设备的现场级维修、基层级维修 。电子设备的小型化首先要解决机箱的小型化问题。设计机箱时 ， 把小型化设计与结构设计、模块化设计结合起来 ，并贯彻于整个设计的全过程，使设计的机箱既满足整机要求 ，又满足模块化和小型化要求。
3.2 钣金结构机箱
钣金结构主要利用弯曲工艺，将型材、板材弯曲成一定角度形成一定形状而成。弯曲是利用材料的塑性进行加工的一种工艺方法。设计钣金结构机箱时，要注意以下几个问题：回弹现象、弯曲形状和尺寸标注及公差的合理标注。钣金结构机箱尺寸变化灵活，便于标准化、系列化，而且加工、组装简单，但机箱的尺寸精度较差，而且机箱外形不易做到美观，因而，这种机箱主要用于单件多品种电子设备中。
3.3机箱的造型设计
随着时代的进步，人们对电子设备的质量要求已不仅是内在质量，现在又提出外观质量（包括产品的形态、色彩、装饰等）和使用质量（即产品的显示、操作的宜人性）要求，外观质量和使用质量就是造型设计需要解决的课题，造型设计可提高现代电子设备美学质量和市场竞争力，从而增加设备的附加值。电子设备造型设计的核心是设备机箱的造型设计，设计机箱时，充分利用美学原理和造型设计的手法，将造型设计融合到机箱结构设计中，使设计的机箱在满足整机要求的同时，其外形线条流畅，表面色彩柔和，机箱各尺寸比例协调，具有时代感，而且面板布局合理，美观大方，操作方便、舒服。
3.4铝型材结构机箱
铝型材结构机箱就是利用各种截面形状的铝型材弯曲成机箱的围框，在围框外面覆以铝板，借助铆钉或螺钉连接组装成的机箱。铝型材结构机箱主要采用弯曲工艺，其设计中的注意事项参见钣金结构机箱设计。
4结论
机箱作为电子设备一个重要的基础结构，其设计质量的好坏直接影响到设备的质量，本文通过分析了机箱设计的标准发现结构化、模块化的设计是未来机箱设计的发展趋势，采用模块化机箱能大大缩短研制周期，提高设计质量，为电子设备的新研及改型研制创造有利条件。并对机箱散热进行了研究，主要有自然散热、强迫风冷、冷板冷却及热管冷却这几种形式，
參考文献
[1]李彦山，王鹏举.某电子机箱散热系统设计研究[J].黑龙江科技信息，2017（02）：109.
[2]韦海波，梁增柱.基于Pitot模型的光端机新型散热器结构设计与优化研究[J].轻工科技，2016，32（05）：80-81.
[关键词]机箱散热冷却
中图分类号：TN802 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）41-0085-01
机箱是安装和保护电子设备内部各种电路单元、元器件及机械零部件的重要结构，对于消除各种复杂环境对设备的干扰，保证设备安全、稳定、可靠地工作，提高设备的使用效率、寿命，以及增强设备安装、维修的方便等起着非常重要的作用。资料表明，电子设备的失效率有55%是由于温度超过了规定值而引起的，电子元器件的失效率随温度增加的变化规律表明，即便使温度降低1℃，也能使设备的失效率降低一个可观的数量。因此，研究散热方法，改善散热方式，提高冷却效果，对提高电子产品的运行稳定性，甚至于电子产品的更新换代都具有重要的意义。为此，设计人员应转变设计思路，从过去单一的功能性结构设计转变为结构设计与造型设计、模块化设计等同步设计的新思路。军用电子设备的使用环境较民品更为多样、复杂、恶劣，其机箱设计则更为重要、困难，这也是从事军用电子设备结构设计的设计师所面临并要加强研究的课题。
1机箱设计准则
（1）确保设备技术指标的实现，设计机箱时，应根据设备的使用环境，综合考虑设备内部的电磁干扰和热问题，以及外部的机械、电磁、电气和气候等因素的影响，以确保设备电性能的稳定性，并使机箱具有足够的强度、刚度，以确保设备机电连接的可靠性以及设备的防振冲能力，同时采取相应措施，确保设备各项技术指标的实现和可靠性要求。
（2）具有良好的结构工艺性，所谓结构工艺性好就是能优质、高产、低成本地进行设备的生产，包括加工、装配、调试、维修等。结构与工艺密切相关，结构不同则所采用的工艺也不相同。设计机箱时，应根据设备的使用要求综合考虑当时的生产水平，包括加工设备、人员、工艺方法以及检验手段、方法等，使设计的机箱符合当时的生产实际，并具有良好的装配工艺，从而确保设备质量。
（3）便于装配、操作、维修，为了充分发挥电子设备的效能，设计的机箱应便于操作使用，并符合使用者的心理和生理特点，同时结构上力求最简，便于装配、拆卸，使设备可达性、维修性好，另外，，设计的机箱应确保操作人员的使用安全，如避免锐边、棱角、采用漏电保护装置等。
（4）标准化、模块化、小型化机箱设计时，应尽可能地满足标准化、模块化要求，并采用模块化设计方法，所有尺寸均采用标准尺寸系列，并符合公差配合标准及有关通用标准，以确保设备机箱的互换性，这样，在研制类似设备或设备改型时，可以少改动甚至不改动设备的机箱尺寸即可完成新研或改型设备的机箱设计。所谓小型化就是尽可能地减小设备体积和重量。机箱的小型化不仅在设备的使用性能上有重大意义，在经济上也具有重要价值，因而在设计机箱时应予以重视。
（5）外形美观，设备的外形不仅关系到操作者的感官要求，而且关系到设备的销售。设计机箱时，应将工程设计与造型设计相结合，充分利用造型设计的手法，对机箱外形精心设计，以使设备外形美观。
综上所述 ， 确保设备技术指标的实现和便于装配 、操作、维修的准则体现了机箱设计的实用性要求 ，具有良好的结构工艺性体现了机箱设计的经济性要求 ，标准化、模块化和小型化既体现了机箱设计的创新要求又体现了经济性要求， 造型设计则体现了机箱设计的美观要求
2机箱的散热设计
在现代电子系统中，由于大量使用了通用综合处理器、高速数据总线和超大规模集成电路，使电子系统的功耗大大增加，必须对电子设备机箱进行热控制。目前电子设备常用的散热方式主要有以下几种：自然散热、强迫风冷、冷板冷却及热管冷却。对机箱结构进行分析，机箱内部和外部环境是隔离的，即密闭式机箱；机箱两侧壁内有通风道前后贯通。工作时，PCB和电源模块产生的热量通过传导散热传递到机箱壁上，再由后部风扇强迫吹风将传递到机箱壁上的热量带走。整个机箱和外部环境是以对流的方式进行热交换的，风扇强迫风冷带走机箱壁左右两侧的热量，机箱上下前后四个面通过空气自然对流的方式和外部环境进行热交换。
3机箱的结构设计
3.1机箱模块化设计
模块化设计作为一种新的设计理论、方法，在国外已广泛应用于各类电子设备的研制与生产中。电子设备机械结构的模块化首先是设备机箱的模块化，设计机箱时应认真贯彻并执行模块化设计的有关准则、要求和步骤，加强对机箱模块的研究设计工作，使电子设备的机箱标准化、模块化、系列化。采用模块化机箱能大大缩短研制周期，提高设计质量，从而为电子设备的新研及改型研制创造有利条件。电子设备的小型化、轻型化、薄型化 、迷你化一直是人们追求的目标 ，对于军用电子设备来说 ，其体积越小 、重量越轻 ， 其机动作战的能力越强 ， 战场生存能力也就越强 ，而且设备的小型化极有利于设备的现场级维修、基层级维修 。电子设备的小型化首先要解决机箱的小型化问题。设计机箱时 ， 把小型化设计与结构设计、模块化设计结合起来 ，并贯彻于整个设计的全过程，使设计的机箱既满足整机要求 ，又满足模块化和小型化要求。
3.2 钣金结构机箱
钣金结构主要利用弯曲工艺，将型材、板材弯曲成一定角度形成一定形状而成。弯曲是利用材料的塑性进行加工的一种工艺方法。设计钣金结构机箱时，要注意以下几个问题：回弹现象、弯曲形状和尺寸标注及公差的合理标注。钣金结构机箱尺寸变化灵活，便于标准化、系列化，而且加工、组装简单，但机箱的尺寸精度较差，而且机箱外形不易做到美观，因而，这种机箱主要用于单件多品种电子设备中。
3.3机箱的造型设计
随着时代的进步，人们对电子设备的质量要求已不仅是内在质量，现在又提出外观质量（包括产品的形态、色彩、装饰等）和使用质量（即产品的显示、操作的宜人性）要求，外观质量和使用质量就是造型设计需要解决的课题，造型设计可提高现代电子设备美学质量和市场竞争力，从而增加设备的附加值。电子设备造型设计的核心是设备机箱的造型设计，设计机箱时，充分利用美学原理和造型设计的手法，将造型设计融合到机箱结构设计中，使设计的机箱在满足整机要求的同时，其外形线条流畅，表面色彩柔和，机箱各尺寸比例协调，具有时代感，而且面板布局合理，美观大方，操作方便、舒服。
3.4铝型材结构机箱
铝型材结构机箱就是利用各种截面形状的铝型材弯曲成机箱的围框，在围框外面覆以铝板，借助铆钉或螺钉连接组装成的机箱。铝型材结构机箱主要采用弯曲工艺，其设计中的注意事项参见钣金结构机箱设计。
4结论
机箱作为电子设备一个重要的基础结构，其设计质量的好坏直接影响到设备的质量，本文通过分析了机箱设计的标准发现结构化、模块化的设计是未来机箱设计的发展趋势，采用模块化机箱能大大缩短研制周期，提高设计质量，为电子设备的新研及改型研制创造有利条件。并对机箱散热进行了研究，主要有自然散热、强迫风冷、冷板冷却及热管冷却这几种形式，
參考文献
[1]李彦山，王鹏举.某电子机箱散热系统设计研究[J].黑龙江科技信息，2017（02）：109.
[2]韦海波，梁增柱.基于Pitot模型的光端机新型散热器结构设计与优化研究[J].轻工科技，2016，32（05）：80-81.