采用鋁壓鑄盒設計小型電子設備的方法*

(成都天奧信息科技有限公司，成都 611731)

1 引 言

目前，電子設備的設計主要有兩個方向，一是采用機加成型或模制成型的方法進行設計，二是選用標準機柜、機箱或各種市場上現有的模制盒體進行設計。兩者比較，前者的優點是可設計性強，缺點是開模、機加的成本高，加工周期長；后者的優點是價格便宜，加工周期短，更換靈活，缺點是可設計性較差。

隨著市場競爭的加劇， 能否及時而有效地開發出適應市場需求的新產品已成為決定企業生死存亡的關鍵[1]。探索尋求制造成本低、研發周期短的產品設計方法已成為眾多電子設備生產研發企業當前所面臨的問題。對比兩類設計方法，選用標準機柜、機箱或各種市場上現有的模制盒體設計電子設備能夠更好地滿足上述要求，因此本文以市場上現有的鋁壓鑄盒為研究對象，著重論述了采用該盒體設計小型電子設備的方法。

2 鋁壓鑄盒介紹

鋁壓鑄盒又稱鑄鋁盒、防水鋁盒、鑄鋁防水接線盒、鋁防水盒等，一般采用ZL102鋁合金壓鑄成型，具有防腐性能好、使用溫度范圍廣、機械強度高、可攔截EMC電磁波等特點，其防護性能可達到IP65等級，特別適用于沿海周圍的環境。鋁壓鑄盒通常由上盒體、下盒體和密封條3部分組成，其結構如圖1所示。上、下盒體壁厚約為3 mm，為止口配合設計。上盒體的上端面設有6處直徑為Φ4.5 mm的通孔，下端面設有用于定位和放置密封條的溝槽，孔在溝槽的外側。下盒體的上端面設有6處M4 mm的安裝螺孔，孔的內側設有1 mm高的凸臺，用于與溝槽定位；下盒體的下端面仍然設有6處M4 mm的螺紋孔，專門用于固定安裝件。上、下盒體間裝有密封條，通過6件M4×20(mm)的不銹鋼螺釘進行螺裝。

圖1 鋁壓鑄盒的結構

3 小型電子設備的組成

電子設備是指由集成電路、晶體管、電子管等電子元器件組成，應用電子技術(包括軟件)發揮作用的設備[2]。小型電子設備通常是由輸入和輸出端口、功能模塊、顯示屏、按鍵、開關、電纜等組成。輸入和輸出端口一般為連接器插座，常用的有矩形插座和圓形插座；功能模塊通常為裝有電子元器件的印制板；顯示屏通常為液晶屏；電纜兩端通常裝有插頭或插座，方便與功能件插接互聯。利用鋁壓鑄盒設計電子設備，就是要將上述功能件合理安置到所選鋁壓鑄盒中，使其既具有特定的使用功能，又具有亮麗的外觀效果。

4 采用鋁壓鑄盒設計電子設備的方法

4.1 鋁壓鑄盒的選型

鋁壓鑄盒的選型應遵循以下4個步驟：

第一步，要明確功能件的數量、功耗、外形及安裝尺寸、接線關系等信息；

第二步，根據第一步所了解的信息確定各功能件具體的布置和安裝方式，進一步明確功能件組裝后的最大外形尺寸；

第三步，根據第二步所確定的最大外形尺寸來選擇鋁壓鑄盒，所選鋁壓鑄盒規格應在長、寬、高3個方向比所確定的最大外形尺寸長10 mm以上；

第四步，按照文獻[3]介紹的方法計算所選鋁壓鑄盒是否滿足自然散熱的要求。只有經過計算且滿足散熱要求的鋁壓鑄盒才能被最終選定。

4.2 具體的設計方法

4.2.1功能件的布置

結合鋁壓鑄盒的外形特點，可將設備設計成“橫式機”和“豎式機”兩種基本形式。

(1) 橫式機

橫式機是指長邊(L邊)處于橫向放置或安裝的電子設備。橫式機上的字符應與長邊方向一致，宜將插座設置在下盒體長邊所在立板上，將顯示屏設置在上盒體表面偏左的位置，將鍵盤設置在上盒體表面偏右的位置。橫式機要盡可能體現左右均衡的視覺效果。

(2)豎式機

豎式機是指短邊(W邊)處于橫向放置或安裝的電子設備。豎式機上的字符應與短邊方向一致，宜將插座設置在下盒體短邊所在立板上，將顯示屏設置在上盒體表面偏上的位置，將鍵盤設置在上盒體表面偏下的位置。豎式機要盡可能體現上下均衡的視覺效果。

4.2.2功能件的安裝

無論是橫式機還是豎式機，功能件的安裝方法是相同的：插座應根據自身的安裝方式，在下盒體適當的位置開孔進行安裝。單件印制板可通過壓鉚在盒體上的螺母柱進行緊定，多件印制板則可通過在壓鉚螺母柱上添加相應規格的六方銅螺柱進行緊定。顯示屏應安裝于上盒體內，采用703硅橡膠粘固在鋁合金托板上，而鋁合金托板則通過壓鉚在上盒體上面的螺母柱進行緊定。上盒體表面應粘貼有機玻璃板對顯示屏進行保護，有機玻璃板周圍應絲印約5 mm的黑色邊框，企業標志可絲印在有機玻璃板的正上方位置，推薦采用白色或銀白色。采用薄膜鍵盤非常有利于設備的“三防”[4]，推薦選用薄膜鍵盤，并將其粘貼在上盒體表面專門加工的安裝凹槽內，要保證安裝后的薄膜鍵盤與上盒體的表面基本齊平。

5 應用舉例

本文以成都天奧信息科技有限公司設計研發的SPAT-1400B船舶自動識別系統(Automatic Identification System,AIS)[5]船載設備為例，對上述設計方法加以說明。

5.1 設備功能件的組成

SPAT-1400B船舶自動識別系統船載設備的功能件由VJN1248主板、顯控模塊、VHF高頻電纜、GPS高頻電纜[6]、電源線、數據線和船形開關組成。VJN1248主板為一帶元器件的印制板；顯控模塊由一塊AT043TN24V.1液晶屏、一張薄膜鍵盤和一塊帶元器件的印制板組成；GPS高頻電纜一端為TNC-KY3Y-1插座，一端為SMA-JW3插頭，中間由180 mm長的SFF-50-1電纜連接；VHF高頻電纜一端為SL16-KY3Y-1插座，另一端為SMA-JW3插頭，中間由150 mm長的SFF-50-1電纜連接；數據線一端為19-12針座，另一端通過長100 mm的CH82-2.54-12W電纜與顯控模塊插接互聯；電源線一端為16-2針座，另一端通過兩根長60 mm的電纜與船形開關互聯；船形開關通過兩根100 mm長的電纜與VJN1248主板插接互聯。

5.2 設備的設計

根據SPAT-1400B船舶自動識別系統船載設備功能件的外形尺寸和功耗，通過計算后確定選用規格為140 mm×220 mm×90 mm的鋁壓鑄盒，并進一步確定將該設備設計成豎式機。

根據SPAT-1400B船舶自動識別系統船載設備功能件的接線關系，將VJN1248主板放置在下盒體內，通過6件M3×10(mm)壓鉚螺母柱進行螺裝；將顯控模塊放置在上盒體內，顯示屏采用703硅橡膠粘固在2 mm厚的鋁合金托板上，而托板則安裝固定在4件M3×8(mm)的壓鉚螺母柱上，顯控板通過6件M3×10(mm)的六方銅螺母柱進行緊定；有機玻璃板對顯示屏具有保護作用，將其上邊緣設計成圓弧形，底面邊框絲印成黑色，企業標識絲印成銀白色，采用703硅橡膠粘貼在上盒體表面；薄膜鍵盤上邊緣仍然設計成圓弧形，造型風格與有機玻璃板一致，通過自帶不干膠粘貼在上盒體表面的安裝槽內；船形開關、16-2針座、19-12針座安裝固定于下盒體短邊立板上，TNC-KY3Y-1插座和SL16-KY3Y-1插座安裝固定于下盒體另一短邊立板上，所有插座正上方位置印有與其相對應的名稱。

5.3 設備的色彩

設備整體色調力求簡潔美觀，能與使用環境相協調。上盒體的表面噴涂白灰色丙稀酸聚氨酯漆，下盒體的表面噴涂藍灰色丙稀酸聚氨酯漆，薄膜鍵盤的顏色為深灰色。整機的色彩效果如圖2所示。

圖2 SPAT-1400B船舶自動識別系統船載設備

6 結束語

采用上述方法設計的SPAT-1400B船舶自動識別系統船載設備具有良好的結構性、防水性和亮麗的外觀效果。該產品從立項到樣機研制成功，再到500套產品成功推向國內市場，總共用時僅3個多月，不但贏得了市場發展的先機，也為企業贏得了良好的經濟效益。實踐證明，采用鋁壓鑄盒設計制作電子設備確實是一種經濟實用、節約時間、簡單可行的設計方法，應該在設計研發電子設備的企業中大力推廣。

參考文獻：

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