電子產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)詳解總結(jié)

1、電子產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)詳解總結(jié)關(guān)于電子產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)通常包括電路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。電路設(shè)計(jì)就是根據(jù)產(chǎn)品的功能要求和技術(shù)條件，確定總體方案并設(shè)計(jì)原理框圖，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行必要的計(jì)算和試驗(yàn)，最終確定詳細(xì)電路設(shè)計(jì)圖紙并選定元器件及其參數(shù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則是根據(jù)電路設(shè)計(jì)提供的資料和數(shù)據(jù)，結(jié)合電子產(chǎn)品的性能要求、技術(shù)條件等，合理布置元器件、使之組成部件或電路單元，同時(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)和防護(hù)設(shè)計(jì)，將各零部件或電路單元互連，最后給出齊套的技術(shù)圖紙。設(shè)計(jì)和制造電子產(chǎn)品，除滿足工作性能的要求外，還必須滿足加工制造的要求，電路性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，要通過具體的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出來。由于產(chǎn)品向高集成度和小型化方向發(fā)展

2、，尤其是出于軍用電子技術(shù)的發(fā)展和野戰(zhàn)的需要，散熱、抗電磁干擾、防潮、防霉菌、防鹽霧開始成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮的內(nèi)容，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容也因此逐步豐富起來。目前，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中占有較大的比重，直接關(guān)系到電子產(chǎn)品的性能和技術(shù)指標(biāo)(條件)的實(shí)現(xiàn)。電子產(chǎn)品的整機(jī)結(jié)構(gòu)是指電子產(chǎn)品中由工程材料按合理的方式進(jìn)行連接，能夠安裝電子元器件及機(jī)械零部件，使產(chǎn)品成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)包括機(jī)箱機(jī)架和機(jī)柜結(jié)構(gòu)、分機(jī)插箱、底座和積木盒結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向定位裝置、面板、指示和操控裝置等。電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是解決產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形態(tài)如何與產(chǎn)品的功能相統(tǒng)一、與使用要求相統(tǒng)一、與由電子產(chǎn)品組成的工作環(huán)境和生活環(huán)境相統(tǒng)一，

3、并適合人的生理和心理特性等，以滿足用戶的要求。一、電子產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝的任務(wù)就是以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為手段，保證所設(shè)計(jì)的電子設(shè)備在既定的工作環(huán)境條件和使用要求下，達(dá)到技術(shù)條件所規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)，并能穩(wěn)定可靠地完成預(yù)期功能，即保證電子設(shè)備的可靠性。根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)和使用條件，整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下幾方面內(nèi)容：(4)典型機(jī)械結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)具體包括： 根據(jù)技術(shù)要求和所選定的結(jié)構(gòu)形式確定整機(jī)或分機(jī)(插箱)的機(jī)架、底座和面板結(jié)構(gòu)。 進(jìn)行剛強(qiáng)度分析或計(jì)算，周密地考慮可維修性及其設(shè)計(jì)，進(jìn)行造型、色彩設(shè)計(jì)。 各種附件設(shè)計(jì)等。 人機(jī)工程設(shè)計(jì)，以便于安裝、調(diào)試和操作、維護(hù)。(5)機(jī)電連接設(shè)計(jì)具體

4、包括： 分機(jī)或單元之間、整機(jī)與外部設(shè)備及電源之間、分機(jī)與天線之間的機(jī)電連接形式和安排。 連接元器件的選擇。由于連接元器件對(duì)保證產(chǎn)品正常工作有重要的作用，因此在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須做到連接可靠，不引入干擾，裝卸方便。(6)整機(jī)布線設(shè)計(jì)具體包括： 根據(jù)不同類型的整機(jī)電路結(jié)構(gòu)及其組合設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，從整機(jī)接口出發(fā)，按單向性布線的原則，合理完成接口、印制板組裝件、母板、面板元器件及部件之間的導(dǎo)線布線、走線路徑與連接關(guān)系設(shè)計(jì)。 確保導(dǎo)線束的綁扎、輻射、彎曲、分支及其焊接及加固所需的空間、面積、距離與間隙。 形成“整機(jī)導(dǎo)線走線圖”和“導(dǎo)線接點(diǎn)表”，保證整機(jī)導(dǎo)線及導(dǎo)線束的走線與安裝。二、電子產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基

5、本原則電子產(chǎn)品的整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要考慮的要素很多，不僅要考慮單一要素設(shè)計(jì)的合理性，更要考慮各種設(shè)計(jì)要素的整體性。電子產(chǎn)品的整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般應(yīng)遵循以下基本原則：(1)保證產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的性能體現(xiàn)為產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)指標(biāo)是研制與生產(chǎn)的最終目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能指標(biāo)，一方面依賴于電路設(shè)計(jì)，另一方面則依靠整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在有些情況下，某些技術(shù)指標(biāo)(與電路無關(guān)的)必須依賴于整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來解決。技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)應(yīng)以電子產(chǎn)品的總體技術(shù)指標(biāo)為主，不應(yīng)盲目追求個(gè)別指標(biāo)的先進(jìn)性，給設(shè)計(jì)、制造工作帶來額外困難。 (2)保證產(chǎn)品可靠性指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)可靠性是電子產(chǎn)品的一項(xiàng)重要指標(biāo)。電子產(chǎn)

6、品的可靠性包括元器件可靠性和整機(jī)(或系統(tǒng))可靠性兩個(gè)方面。整機(jī)(或系統(tǒng))可靠性是建立在元器件可靠性基礎(chǔ)上的。為了提高產(chǎn)品可靠性，在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要注意整機(jī)電路系統(tǒng)的可靠性和整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行載荷和應(yīng)力分析，充分估計(jì)工作時(shí)的最惡劣情況，精心設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證，這樣可靠性才有保障。 (3)保證產(chǎn)品使用要求的實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的最終價(jià)值體現(xiàn)是滿足使用要求。因此在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證產(chǎn)品滿足使用要求。一般來說，使用要求包括產(chǎn)品的體積、質(zhì)量、產(chǎn)品的可維修性和產(chǎn)品的操縱控制性能等，具體要求如下： 盡量做到體積小、質(zhì)量輕。對(duì)于一些需要在對(duì)空間位置和產(chǎn)品質(zhì)量有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合下使用的產(chǎn)品，減

7、小其體積和質(zhì)量具有重要意義。減小產(chǎn)品的體積和質(zhì)量還可以節(jié)約材料，有利于加工和運(yùn)輸;載荷產(chǎn)品質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，可以減小慣性，降低能耗。軍用電子產(chǎn)品的體積和質(zhì)量越小，其機(jī)動(dòng)性越高，越能充分發(fā)揮其作用。因此，在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須合理布局，提高其組裝密度，選用小型化元器件和輕質(zhì)材料，并盡量簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，最大限度地利用空間，以減少其體積和質(zhì)量。 盡可能提高電子產(chǎn)品的可維修性。提高可維修性可以縮短維修時(shí)間，減少維修費(fèi)用，延長(zhǎng)產(chǎn)品無故障工作時(shí)間，充分發(fā)揮產(chǎn)品的作用，這對(duì)于軍用產(chǎn)品更為重要。因此在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要采取各種措施，如采用模塊化結(jié)構(gòu)和快速拆卸結(jié)構(gòu)等，以便在發(fā)生故障時(shí)能迅速處理。 充分考慮人機(jī)工程學(xué)。

8、設(shè)計(jì)出符合人的生理、心理特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，使操作者感到方便、靈活、安全，從而更好地發(fā)揮人和機(jī)器的效能。如在使用電子產(chǎn)品時(shí)，一般都要通過控制器(各種旋鈕、開關(guān)等)和顯示器(圖像顯示、讀數(shù)、指示等)來進(jìn)行操縱和控制。對(duì)此，在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要合理安排，使其符合人的生理特點(diǎn)，做到簡(jiǎn)便、合理、可靠，符合人的操作習(xí)慣。(4)保證產(chǎn)品具有良好的工藝性設(shè)計(jì)工藝性是產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作中的一項(xiàng)重要因素，它直接決定了產(chǎn)品的可制造性，是采用經(jīng)濟(jì)、合理和可靠的方法制造產(chǎn)品的基礎(chǔ)。隨著自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用和智能制造技術(shù)的發(fā)展，可制造性設(shè)計(jì)的作用越來越重要。在設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品時(shí)，要從實(shí)際生產(chǎn)出發(fā)，使所設(shè)計(jì)的零件、組件、部件具有良好的工藝

9、性，整機(jī)有良好的裝配工藝性。只有對(duì)新材料生產(chǎn)情況和新工藝發(fā)展情況及加工設(shè)備和工藝水平有較全面的了解，才有可能設(shè)計(jì)出具有良好工藝性的產(chǎn)品。(5)通用化、系列化、模塊化在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用模塊化結(jié)構(gòu)可以提高標(biāo)準(zhǔn)化程度。模塊化就是把一些通用性、重復(fù)性較大的單元，用成熟的電路和結(jié)構(gòu)形式固定下來，使之通用化、系列化。在設(shè)計(jì)整機(jī)產(chǎn)品時(shí)，通過使用這些通用化、系列化組件、單元，或稍加修改補(bǔ)充即可構(gòu)成新產(chǎn)品，可以縮短設(shè)計(jì)和試制周期，減少重復(fù)勞動(dòng)，使設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、操作維修方便，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。模塊化是一種新的設(shè)計(jì)方法，模塊化設(shè)計(jì)是按照標(biāo)準(zhǔn)化原理和系統(tǒng)工程原理及方法，采用頂層分析與底層需求相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法

10、，是一個(gè)自上而下的過程，合理劃分模塊、建立模塊體系是其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。實(shí)踐證明，采用模塊設(shè)計(jì)方法能顯著縮短研制周期，降低研制成本，提高產(chǎn)品的可靠性和可維修性。(6)采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)代電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行大量的分析計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、圖形處理、模擬試驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)不能滿足要求，這就需要在設(shè)計(jì)上采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，如 CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)、MDA(機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化)等技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品的電路和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，最大限度地利用空間，減小產(chǎn)品的體積。三、電子產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的順序及要求整機(jī)結(jié)構(gòu)牽涉面廣，要解決的矛盾多，很難遵循一套標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)

11、流程，一般只能采用邊分析邊設(shè)計(jì)、邊設(shè)計(jì)邊調(diào)整，前后呼應(yīng)，多方照顧與協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)流程(即反復(fù)迭代的設(shè)計(jì)模式)。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可按以下順序進(jìn)行： (1)分機(jī)或單元?jiǎng)澐质紫龋鶕?jù)產(chǎn)品的電路原理圖和方框圖，將產(chǎn)品劃分為幾個(gè)分機(jī)，若產(chǎn)品較簡(jiǎn)單也可劃分為幾個(gè)單元或部分。在劃分分機(jī)(或單元)時(shí)，一般應(yīng)注意以下要求： 各分機(jī)(或單元)在電路上應(yīng)具有一定的獨(dú)立性，以便于單獨(dú)裝配、調(diào)整和檢驗(yàn)。 高頻和低頻、高壓和低壓、輸入和輸出應(yīng)盡可能分開，電源系統(tǒng)建議劃分成獨(dú)立分機(jī)(或單元)。 需要統(tǒng)調(diào)的元器件和統(tǒng)調(diào)機(jī)構(gòu)應(yīng)放在一個(gè)分機(jī)(或單元)內(nèi)，同一功能的控制部分和相關(guān)的顯示部分一般劃在同一個(gè)分機(jī)(或單元)

12、內(nèi)。 各分機(jī)(或單元)所使用(劃分)的元器件和零件、組件、部件，其體積、尺寸應(yīng)能為分機(jī)(或單元)所容納，以便采用統(tǒng)一尺寸的插箱或模塊單元。 各分機(jī)(或單元)輪廓尺寸應(yīng)大體相近或相同。在劃分分機(jī)(或單元)時(shí)，電路設(shè)計(jì)人員和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)密切配合，并取得一致意見，獲得最佳方案。在這一過程中，應(yīng)結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)方法，盡量利用現(xiàn)有的成熟單元模塊。 (2)總體布局在劃分分機(jī)(或單元)的基礎(chǔ)上進(jìn)行總體布局?？傮w布局時(shí)，一般應(yīng)注意以下要求： 質(zhì)量較大的分機(jī)(或單元)應(yīng)放在產(chǎn)品(設(shè)備)的最下部，力求降低產(chǎn)品(設(shè)備)重心。發(fā)熱量較大的分機(jī)(或單元)應(yīng)放在產(chǎn)品(設(shè)備)的最上部或便于散熱的部位，并遠(yuǎn)離對(duì)熱敏感的元器件

13、，分機(jī)(或單元)內(nèi)的元器件的布局應(yīng)有利于散熱。 分機(jī)(或單元)的布局有利于各部分之間的電連接和布線，特別應(yīng)避免電連接和布線而引起耦合和反饋，從而形成干擾。 分機(jī)(或單元)的布局應(yīng)有利于產(chǎn)品(設(shè)備)安裝、調(diào)試和維修，有利于操縱運(yùn)用，并滿足安裝空間要求及使用人員的工作習(xí)慣。 (3)整機(jī)各部分主要尺寸確定在總體布局方案大致確定后，即可確定整機(jī)各部分主要尺寸，即確定各分機(jī)(或單元)的輪廓尺寸和整機(jī)總體尺寸。在確定這些尺寸時(shí)，一般要求盡可能做到通用化、系列化，并盡可能選用統(tǒng)一尺寸的插箱或模塊單元。 (4)整機(jī)防護(hù)措施的選擇和設(shè)計(jì)在整機(jī)總體尺寸和各分機(jī)(或單元)主要尺寸確定后，總體設(shè)計(jì)師就可以進(jìn)行整機(jī)防護(hù)措施的選擇和設(shè)計(jì)了。整機(jī)防護(hù)設(shè)計(jì)包括整機(jī)散熱設(shè)計(jì)、隔振緩沖設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)和“三防”設(shè)計(jì)等。具體設(shè)計(jì)要求如下： 整機(jī)散熱設(shè)計(jì)：在進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)前，應(yīng)首先根據(jù)產(chǎn)品的功率、組裝密度、工作環(huán)境溫度和產(chǎn)品所允許的溫升(或最高工作溫度)等選擇適合的散熱形式。在保證產(chǎn)品正常升溫的條件下，散熱系統(tǒng)要求簡(jiǎn)單可靠，系統(tǒng)本身所消耗的功率要小，工作時(shí)不會(huì)或很少給產(chǎn)品帶來附加的振動(dòng)和噪聲等。 隔振緩沖設(shè)計(jì)：主要是根據(jù)機(jī)械環(huán)境條件確定相應(yīng)的隔振緩沖措施并布置減振器。 電磁兼容設(shè)計(jì)：主要是進(jìn)行屏蔽設(shè)計(jì)和采取其他防干擾措施，合理布局布線及合理設(shè)計(jì)饋線和接地。 “三防”設(shè)計(jì)：主要是根據(jù)工作環(huán)境條件合理選擇“三防”材料和防