一種新穎便攜式機箱的結構設計

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

機箱作為電子設備一個重要的基礎結構，其結構形式隨著電子技術的不斷發展而發展，當今的機箱已朝著小型化、積木化、人性化方向發展。 另一方面，由于電子設備使用的范圍不斷擴大，其所處的環境愈來愈復雜（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構設計，主要從機箱的設計、電磁兼容設計、抗振動與抗沖擊設計、熱設計及三防設計五個方面來進行闡述。

1 機箱的設計

機箱的外形尺寸長×寬×高為：260mm×151mm×112mm，機箱結構主要由箱體、箱蓋和面板組成，由于產品有批產趨勢，故均采用鋁合金壓鑄成型，再經數控加工中心加工而成。鋁金屬的壓鑄技術具有生產效率高、尺寸精確、重量輕及一致性好等優點，并且將箱體壓鑄件設計成具有電池限位、自帶鉸鏈、印制板限位及導向等多種功能，大大提高了此鑄件的性價比。箱體左右兩側采用圓弧面凹形設計，既美觀大方又實現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。箱蓋的邊沿四周設有凹槽，箱體上設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。面板和箱體間設置導電密封膠條，既密封又利于電磁兼容。箱體內部印制板采用鎖緊機構固定，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備的右側，完全獨立于工作面板區域，更彰顯人性化與實用性設計。采用可調節限位把手，以便于設備的搬運。如圖1所示。

2 電磁兼容設計

2.1 根據電磁場理論，具有一定深度的縫隙均可看作波導，而波導在一定條件下可以對在其內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合處采用嵌入式設計，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 電子設備的觀察窗口包括指示燈、表頭面板、數字顯示器及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，采用了夾金屬絲網的屏蔽玻璃（見圖2）。在安裝時，可先將絲網屏蔽視窗粘在橡膠條上，同時用導電膠粘好金屬絲網邊；然后用減震墊及金屬壓板將金屬絲網屏蔽視窗壓緊，最后安裝顯示屏。安裝時，一定要將金屬絲網緊貼顯示窗內壁，保證其導電連續性。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計。

3 抗振動與抗沖擊設計

抗振動與抗沖擊設計主要采用的技術有隔離技術、去耦技術、阻尼技術和剛性化技術。

針對印制板的抗振動與抗沖擊，設計了楔形鎖緊機構（見圖3），將鎖緊結構通過鉚釘分別鉚裝于印制板的左右兩側，在箱體上已鑄有與之配合的導向槽，可以在垂直方向插入印制板，如圖4所示。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。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象，采用了鋼絲螺套的工藝。鋼絲螺套是高精度的內、外螺紋同心體，其自由狀態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螺紋，其各項性能均優于攻絲型的螺紋。鋼絲螺套使螺釘與安裝螺孔之間形成彈性聯接，從而消除了內、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，從而加強了內螺紋，增強了螺紋聯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緊力矩和螺釘拉力，防止螺釘松脫；同時，在與普通內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、耐腐蝕的優質鋼，可以防止螺紋聯接的銹死，卡死、擦傷等不良現象的發生，從而也進一步增加了整機的抗振動與抗沖擊性。

4 熱設計

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

5 三防技術

由于潮熱、鹽霧、霉菌三種環境因素對電子產品有較大影響，因而把它們稱為三防技術。目前主要采取四種三防措施：材料防護，工藝防護，結構防護，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電橡膠，更好的保護了機箱內部的所有元器件，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，提高了整機的穩定性和可靠性。

6 結論

上述，分別從機箱的設計、電磁兼容設計等五個方面講述了結構設計技術及各部分的實際應用，這只是本人從事電子設備結構設計的一點經驗，是初步的，不一定全面。隨著科學技術的不斷發展和材料科學研究的不斷深入，電子設備機箱設計的內容和要求也會越來越多，設計人員應秉承科學發展觀的精神，及時更新設計理念，用新技術、新工藝、新手段來指導具體的機箱設計，以滿足電子設備的發展需求。

[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.