時(shí)間：2023-05-28 08:21:34
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【關(guān)鍵詞】電子設(shè)備；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)
1 模塊化設(shè)計(jì)基本原理
所謂模塊，就是可組合成系統(tǒng)的、具有某種特定功能和接口結(jié)構(gòu)的、典型的通用獨(dú)立單元。這個(gè)定義揭示了模塊的如下特征：
（1）具有確定功能的單元
模塊雖是系統(tǒng)的組成部分，但它不是簡單對系統(tǒng)分割的產(chǎn)物，它具有明確的特定功能，這一功能不依附于其它功能而能相對獨(dú)立的存在，并不接受其它功能的干擾。沒有確定功能的單元不能算為模塊。由于模塊具有獨(dú)立的特定功能，因而它可以作為一個(gè)單獨(dú)的設(shè)計(jì)單元而分頭進(jìn)行設(shè)計(jì)?？梢詥为?dú)制造，甚至預(yù)制，儲備，以供急需及維修之用。當(dāng)由專業(yè)廠生產(chǎn)制造時(shí)，則成為單獨(dú)的商品。對模塊的功能及性能可以單獨(dú)的進(jìn)行檢驗(yàn)、調(diào)試、測試和試驗(yàn)。
（2）是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元
模塊結(jié)構(gòu)具有典型性、通用性，并且往往可構(gòu)成系列。這正是模塊與一般部件的區(qū)別，或者說模塊具有標(biāo)準(zhǔn)化的屬性。模塊是通過對同類產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)的分析而分解出來的，是運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化中簡化和統(tǒng)一化方法而得出的具有典型性的部件，這一典型性正是模塊具有廣泛通用性的基礎(chǔ)。模塊的通用性是通過其接口的標(biāo)準(zhǔn)化或通用化實(shí)現(xiàn)的。模塊還常常按照系列化原理使其功能和結(jié)構(gòu)形成系列，以滿足不同規(guī)格、不同產(chǎn)品的需要。
（3）具有能構(gòu)成系統(tǒng)的接口
模塊應(yīng)具有能傳遞功能以及組成系統(tǒng)的接口（輸入、輸出）結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)是一個(gè)有序的整體，組合成系統(tǒng)的模塊既有相對獨(dú)立的功能，又互有聯(lián)系。模塊通過接口進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)、輻射狀或網(wǎng)狀連接而構(gòu)成具有一定功能的系統(tǒng)。
2 電子設(shè)備結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路
系統(tǒng)應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的模型建立。首先對設(shè)計(jì)對象進(jìn)行模塊劃分，得到其模塊劃分方案。然后分析每一個(gè)模塊，得到其零件組成，最后以模塊為單位，逐模塊逐零件的組合，完成電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)建模工作。以機(jī)載電臺為例，經(jīng)過模塊劃分，得到其劃分方案：電臺=底座模塊十本振模塊+前面板模塊。分析各個(gè)模塊的零件裝配情況得到電臺的所有零件裝配信息。之后按模塊從零件庫中逐一提取這些零件進(jìn)行裝配，完成設(shè)備的整機(jī)模型生成。最后將描述整機(jī)模型的所有幾何及物性參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫，供各分析調(diào)用。
2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
根據(jù)現(xiàn)代CAD技術(shù)的發(fā)展情況以及所需解決具體問題的發(fā)展趨勢，提出在現(xiàn)CAD基礎(chǔ)上針對特定產(chǎn)品進(jìn)行二次開發(fā)。CAD部分進(jìn)行三維實(shí)體造型，為之的各種分析提供幾何模型信息。課題的開發(fā)遵循以下幾個(gè)原則：（l）采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?；?）采用三維參數(shù)化特征造型；（3）采用數(shù)據(jù)庫集成統(tǒng)一技術(shù)；（4）采用成本最省的設(shè)計(jì)方法。
為了節(jié)省開支，加速軟件的開發(fā)過程，在軟件設(shè)計(jì)過程中，除必須設(shè)計(jì)的程序之外，其它主要采用現(xiàn)有的軟件解決問題。這樣主要工作集中在建立系統(tǒng)及設(shè)計(jì)與各軟件之間的接口上。
2.3 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)總體分為兩個(gè)模塊：基礎(chǔ)信息維護(hù)模塊和快速模塊化建模模塊，
2.3.1 基礎(chǔ)信息維護(hù)模塊
電子設(shè)備結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息維護(hù)模塊完成系統(tǒng)公用信息的輸、顯示、存儲和轉(zhuǎn)換，該部分的模塊劃分及其關(guān)系如下。
（1）信息庫維護(hù)模塊
電子設(shè)備信息庫存儲的信息包括電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的三維模型、振動(dòng)分析模型、熱分析模型、電磁兼容分析模型、優(yōu)化分析信息以及系統(tǒng)信息庫和零件庫等。其中：三維模型庫存放電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的邏輯描述信息，包括設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)約束、概念模型、結(jié)構(gòu)參數(shù)、零部件選型、零部件尺寸與約束等描述電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的信息；振動(dòng)分析模型庫存放載荷、約束等信息；熱分析模型庫以及電磁兼容模型庫存放熱分析和電磁兼容分析時(shí)需要的結(jié)構(gòu)所有熱及電磁兼容信息。優(yōu)化分析模型庫存放優(yōu)化目標(biāo)、設(shè)計(jì)變量、設(shè)計(jì)約束、變量歸并等信息。系統(tǒng)信息庫模塊負(fù)責(zé)電子設(shè)備結(jié)構(gòu)信息庫數(shù)據(jù)的讀取、查詢和存儲。該模塊為系統(tǒng)其它的設(shè)計(jì)模塊提供方便、透明的數(shù)據(jù)操作方法。零件庫維護(hù)模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)所有零件的基本幾何及物性參數(shù)維護(hù)工作。
（2）接口模塊
本系統(tǒng)以現(xiàn)有的商品化CAD軟件為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)，系統(tǒng)中包括UG等多種異構(gòu)的商品化軟件，因此軟件之間的集成工作就非常重要。接口模塊完成本系統(tǒng)與基礎(chǔ)平臺之間的無縫集成，其內(nèi)容包括界面集成和信息集成。我們采用了類似OLE的開發(fā)方案，即以C + +Builder開發(fā)的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的界面作為主界面，將UG等商品化軟件作為系統(tǒng)的某個(gè)功能模塊，以類似OEL的方式嵌入到電子設(shè)備結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主界面。數(shù)據(jù)操作時(shí)，從C++Builder主界面發(fā)送信息到應(yīng)用軟件，完成操作。
2.3.2 快速模塊化建模模塊
（1）工程維護(hù)
主要負(fù)責(zé)完成工程信息的維護(hù)工作，包括：工程號、版本號以及工程名稱的新建、修改和刪除操作。
（2）節(jié)點(diǎn)信息維護(hù)
維護(hù)工程中所用到的所有零件節(jié)點(diǎn)信息。類別維護(hù)：存儲了零件的類別信息。對于不同的零件，之后的振動(dòng)等分析將進(jìn)行不同的處理；裝配關(guān)系維護(hù)：存儲零件在當(dāng)前工程中的零件號及其父零件號，根據(jù)這些信息可以唯一確定一個(gè)零件在當(dāng)前工程中的裝配情況；節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)讀寫：完成節(jié)點(diǎn)信息從數(shù)據(jù)庫的讀取及寫入工作。
3 結(jié)論
本文把模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)引入到電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建立了計(jì)算機(jī)輔助模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，力圖解決現(xiàn)階段電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法落后、設(shè)計(jì)效率低下等問題。在模塊化設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下，以通用CAD軟件UG為平臺，解決了UG內(nèi)外部環(huán)境聯(lián)合開發(fā)、異構(gòu)系統(tǒng)集成以及SQLSevrer數(shù)據(jù)庫操作三項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)，完成了電子設(shè)備結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)。
參考文獻(xiàn)：
[1]童時(shí)中.模塊化原理設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用.第l版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003年
關(guān)鍵詞：電子設(shè)備；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；熱設(shè)計(jì)
中圖分類號：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）22-0054-02
20世紀(jì)80年代中期，美國的機(jī)械電子學(xué)開始快速發(fā)展，并開始傳入我國，機(jī)械電子學(xué)是電子技術(shù)將機(jī)、電、磁、聲、光、熱、化學(xué)、生物等多門全新的獨(dú)立交叉的學(xué)科的融合，我們將它稱之為機(jī)電一體化。它研究多種學(xué)科各自特征參量相互間的關(guān)系，綜合處理與利用這些參量之間的耦合關(guān)系以解決電子設(shè)備在設(shè)計(jì)生產(chǎn)和使用中面臨的各種問題。這就是現(xiàn)代電子機(jī)械學(xué)原理的依據(jù)，它和傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或機(jī)械設(shè)計(jì)原理的根本區(qū)別在于，它不再依靠各自單一的技術(shù)，而是最大限度地綜合應(yīng)用各門學(xué)科最新技術(shù)成果的優(yōu)勢，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)得更合理、更可靠、更經(jīng)濟(jì)?，F(xiàn)對電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)做一簡述。
1 熱設(shè)計(jì)
電子設(shè)備的使用實(shí)踐證明，電子元器件的過熱是設(shè)備不穩(wěn)定乃至發(fā)生故障的主要原因。這個(gè)事實(shí)決定了熱設(shè)計(jì)的基本任務(wù)。近年來，隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，要求集成化器件的功能日趨復(fù)雜，輸出功率不斷加大，而電子設(shè)備，特別是軍用電子裝備由于小型化和機(jī)動(dòng)性的需要，要求縮小器件的封裝體積，器件的封裝密度也就隨之增高；加之不斷升級的嚴(yán)酷的軍用環(huán)境，使得熱設(shè)計(jì)對電子產(chǎn)品可靠性的影響舉足輕重。
熱設(shè)計(jì)研究的基本方向是如何減少元器件、部件和設(shè)備的內(nèi)部和外部熱阻，使其產(chǎn)生的熱量以盡可能短的途徑，迅速地傳至最終散熱器。
減小元器件內(nèi)部熱阻的努力可歸結(jié)為改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)和采用何種封裝材料的問題，這是元器件設(shè)計(jì)和制造廠家要解決的課題，而對電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師來說，熱設(shè)計(jì)的任務(wù)是在滿足環(huán)境條件和可靠性要求的前提下，選擇簡單、經(jīng)濟(jì)、有效的冷卻方法，并進(jìn)行必要的分析與計(jì)算。作為確保設(shè)備可靠工作的技術(shù)手段，要求在規(guī)定的使用期內(nèi)，冷卻系統(tǒng)的故障率應(yīng)比被冷卻元器件的故障率低。針對熱設(shè)計(jì)這一門技術(shù)，我國已制訂了一系列有關(guān)電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)的部標(biāo)、國標(biāo)、國軍標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)文件，為熱設(shè)計(jì)提供了技術(shù)依據(jù)，從而也將熱設(shè)計(jì)技術(shù)提高到一個(gè)新的高度。現(xiàn)代電子設(shè)備中，除了像發(fā)射機(jī)這樣的大功率放大電路和微功率的微波電路外，其他電路的組裝形式基本上實(shí)現(xiàn)了印制電路化，因此印制電路的冷卻成了人們關(guān)注的重點(diǎn)，適于印制電路組裝的ATR機(jī)箱也就應(yīng)運(yùn)而生。
關(guān)于熱設(shè)計(jì)過程的計(jì)算與試驗(yàn)問題，由于傳熱過程中各種參數(shù)存在著相耦合，使得計(jì)算與試驗(yàn)變得相當(dāng)復(fù)雜。盡管出現(xiàn)了用有限元預(yù)測溫度場的手段，但由于邊界條件復(fù)雜，計(jì)算的結(jié)果往往會(huì)不盡人意，唯一可靠的方法還是在嚴(yán)格的環(huán)境中經(jīng)受實(shí)際考驗(yàn)來驗(yàn)證設(shè)計(jì)。
2 沖擊、振動(dòng)隔離設(shè)計(jì)
在電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，往往會(huì)面臨一個(gè)頗為棘手的問題，就是如何在結(jié)構(gòu)的剛性與柔性之間取得適當(dāng)?shù)恼壑浴Ｔ谔囟ǖ臎_擊、振動(dòng)環(huán)境下，外界沖擊傳給敏感組件的能量（通常用加速度g來表示）是由支承結(jié)構(gòu)的固有頻率決定的。支承結(jié)構(gòu)的剛性小，其固有頻率就低，傳至敏感組件上的沖擊能量就?。铀俣萭?。?，使組件得到保護(hù)。但柔軟的支承結(jié)構(gòu)在頻繁的振動(dòng)中會(huì)遭到疲勞破壞。結(jié)構(gòu)破壞通常是由共振引起的，即當(dāng)一種結(jié)構(gòu)的固有頻率和外界的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率相重合時(shí)，其共振振幅在理論上可達(dá)到無限大。由于結(jié)構(gòu)阻尼對能量的消耗，振動(dòng)能量不可能被無限地放大，但放大十幾倍，甚至幾十倍則是完全可能的。所以在沖擊振動(dòng)隔離設(shè)計(jì)中首要的任務(wù)是防比結(jié)構(gòu)共振，其次在沖擊與共振的隔離之間進(jìn)行折衷考慮。有時(shí)還要兼顧到設(shè)備的體積、重量和造價(jià)等因素。所以沖擊振動(dòng)隔離設(shè)計(jì)往往不是一門單一的技術(shù)，而形成一門系統(tǒng)
工程。
在軍用裝備中，由于使用環(huán)境的不同而具有各自的特點(diǎn)。在艦船上強(qiáng)迫振動(dòng)頻率低，頻率范圍也小，通常在0～20Hz之間，一般能做到使結(jié)構(gòu)的固有頻率高于強(qiáng)迫振動(dòng)頻率的上限，最好是2倍，這是防比結(jié)構(gòu)共振最簡單有效的方法。而在飛機(jī)上振動(dòng)頻率要高得多，一般達(dá)500Hz，導(dǎo)彈上可達(dá)2000～2500Hz。這樣高的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率，要使結(jié)構(gòu)避開共振點(diǎn)是不可能的，只有利用阻尼技術(shù)來耗散共振時(shí)的能量，使其保持在許可的范圍內(nèi)。
在沖擊與振動(dòng)的隔離中，最普遍的方法是使用隔振器。伴隨隔振器的發(fā)展，隔振技術(shù)的另一門類，阻尼材料也取得了長足的發(fā)展。粘彈材料由于在隔振與降噪方面的獨(dú)特功能，自一出現(xiàn)起就倍受工程界的青睞。我國的航空航天部門首先研制出了國產(chǎn)粘彈材料，也首先在該部門得到了工程應(yīng)用。但由于生產(chǎn)成本太高，難于推廣普及，主要應(yīng)用在航空與航天工程中。還有一種叫減震鉻鐵鋁新材料。據(jù)有關(guān)資料介紹，該材料在受到打擊或振動(dòng)時(shí)，幾乎不發(fā)出聲音，它將機(jī)械能幾乎全部轉(zhuǎn)化成了熱能。當(dāng)材料受震時(shí)300%，10個(gè)周期后，在第一個(gè)振動(dòng)周期就使能量經(jīng)測消耗降到1%。如果這種奇特的材料能得到推廣使用，將其作為結(jié)構(gòu)材料，在這種場合，隔振器就會(huì)是多余的了。從日前的發(fā)展趨勢可以預(yù)見，今后沖擊、振動(dòng)隔離技術(shù)的發(fā)展不僅取決于隔振器新形式的出現(xiàn)，更是取決于新的、廉價(jià)的隔振材料的問世。
3 電磁兼容性（EMC）設(shè)計(jì)
現(xiàn)代電子設(shè)備的品種日益齊全，靈敏度不斷提高，發(fā)射功率愈來愈大，而頻段日趨擁擠的今天，使得電磁兼容性問題顯得尤其突出。電磁兼容性設(shè)計(jì)在技術(shù)上具有多學(xué)科交叉的特征，因此是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。我國在改革開放后，用巨資從國外引進(jìn)了各種監(jiān)測、實(shí)驗(yàn)手段，各種微波暗室相繼成立，加上有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)的制訂與頒布以及EMC預(yù)測軟件的發(fā)展，已將我國的EMC設(shè)計(jì)水平從定性推到定量的階段。
前幾年，諸如導(dǎo)電襯墊、導(dǎo)電膠、導(dǎo)電涂料、屏蔽玻璃、屏蔽通風(fēng)板、屏蔽不干膠帶、電源濾波器以及EMC元件等國外產(chǎn)品正式打入國內(nèi)市場，給EMC技術(shù)的工程實(shí)施提供了必要材料與元件。我國的EMC技術(shù)還處在起步
階段。
首先，工程技術(shù)人員具備的有關(guān)EMC方面的知識遠(yuǎn)不如其他如熱設(shè)計(jì)或沖擊、振動(dòng)隔離方面的知識普及和系統(tǒng)。這不但是該門技術(shù)比起其他的技術(shù)發(fā)展得要晚，更是由于這是一門介于電機(jī)之間的邊緣學(xué)科具有多種學(xué)科交叉的特征。其次由于測試設(shè)備的昂貴，它不可能像其他設(shè)備那樣普及，做一次實(shí)驗(yàn)往往不是一件輕而易舉的事。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也由于該門技術(shù)的重要性，它定能在一定時(shí)期內(nèi)發(fā)展起來。
4 互連技術(shù)
互連技術(shù)在電子設(shè)備中至關(guān)重要。如一部雷達(dá)的電觸點(diǎn)很多，從理論上講，這些觸點(diǎn)都是串聯(lián)在電路中的。每一個(gè)觸點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)電子元件，它的質(zhì)量好壞將直接影響設(shè)備的可靠性。
電接觸問題看似簡單，但實(shí)質(zhì)上是很復(fù)雜的，因?yàn)檫@不是兩個(gè)導(dǎo)體間的單一的機(jī)械接觸問題。電接觸問題實(shí)際上是以材料學(xué)為基礎(chǔ)的，金屬導(dǎo)體間、金屬導(dǎo)體與氣體及液體間通電后的接觸界面微觀的與宏觀的接觸狀態(tài)，且不僅僅是靜比的接觸狀態(tài)，還有在滑動(dòng)過程中的接觸狀態(tài)以及從閉合到開啟或從開啟到閉合的接觸狀態(tài)。在這小小的觸點(diǎn)中，機(jī)械力、電子運(yùn)動(dòng)、化學(xué)和電化學(xué)作用，還有熱的作用統(tǒng)統(tǒng)施加影響，最后以電的形式反映出來。前幾年，國內(nèi)生產(chǎn)出了線網(wǎng)型接觸式的插頭座，比起簧片式的，接觸可靠性要高出好多，而插拔力卻大為下降。這種插頭座已在軍用設(shè)備中得到普遍應(yīng)用。此外，電子液的使用也已從國外傳入國內(nèi)。它的功能保護(hù)膜是去除金屬表面的氧化層且在金屬表面形成一層膜，這層膜既有抗氧化作用，又有機(jī)械的作用。
5 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)
每一個(gè)裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求中，也必然要包括機(jī)動(dòng)性、可維修性及操作性等內(nèi)容，這些要求都是通過結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)來達(dá)到的。對軍用產(chǎn)品，這類問題尤為顯得重要，因?yàn)樵趯?shí)戰(zhàn)中，有些問題會(huì)變得很突出。首先是機(jī)動(dòng)性問題，其中包括運(yùn)輸性。對機(jī)動(dòng)式裝備，實(shí)戰(zhàn)要求快速轉(zhuǎn)移、展開、架設(shè)與折收，并可以多種手段進(jìn)行運(yùn)輸。要同時(shí)滿足這些要求，最重要的設(shè)計(jì)思想是實(shí)現(xiàn)小型化、輕便化，采用快速調(diào)平、快速連接技術(shù)，這對天線來說尤為重要。結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)和綜合設(shè)計(jì)入手，運(yùn)用新的設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)概念，善于移植其他行業(yè)已成熟的設(shè)計(jì)成果，采用新材料、新工藝，特別要貫穿機(jī)電一體化
思想。
參考文獻(xiàn)
[1] 張斌.電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中CAD技術(shù)的應(yīng)用研究
電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電磁兼容設(shè)計(jì)中，常見問題體現(xiàn)在PCB設(shè)計(jì)、屏蔽設(shè)計(jì)、濾波設(shè)計(jì)、接地設(shè)計(jì)等方面，它們的出現(xiàn)，不僅降低工作效率，還可能導(dǎo)致安全事故發(fā)生。為應(yīng)對這些問題，實(shí)際工作中應(yīng)該有針對性采取處理措施，并重視電子設(shè)備的養(yǎng)護(hù)管理，提高設(shè)備綜合性能。
關(guān)鍵詞：
電子設(shè)備；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；電磁兼容設(shè)計(jì)
1前言
電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)成比較復(fù)雜，它是由PCB、屏蔽系統(tǒng)、濾波、接地系統(tǒng)組合而成的綜合設(shè)備。隨著技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，綜合性能更為強(qiáng)大，功能更加多元化，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜。但不能否定的是，如果忽視設(shè)計(jì)和管理工作，往往容易出現(xiàn)故障，不僅影響工作進(jìn)度，還可能引發(fā)安全事故，降低電子設(shè)備的工作效率和綜合效益。文章結(jié)合電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)行作業(yè)的基本情況，探討常見的不足，并有針對性的提出設(shè)計(jì)對策，希望能為實(shí)際工作提供指導(dǎo)與借鑒。
2電子設(shè)備電磁干擾源分析
電子設(shè)備運(yùn)行過程中，往往受到內(nèi)部和外部干擾，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，需要提高設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)設(shè)備作用的充分發(fā)揮。
2．1內(nèi)部干擾
內(nèi)部各元器件之間相互作用，進(jìn)而產(chǎn)生干擾現(xiàn)象，對設(shè)備運(yùn)行帶來不利影響。常見形式如下:元器件發(fā)生漏電現(xiàn)象而引起干擾，無線電信號出現(xiàn)耦合，導(dǎo)線之間出現(xiàn)互感現(xiàn)象引起內(nèi)部干擾。元器件工作時(shí)間過長導(dǎo)致發(fā)熱，影響元器件運(yùn)行的穩(wěn)定性。公共地線上匯集電流，當(dāng)電子設(shè)備在運(yùn)營時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電壓降低現(xiàn)象，對設(shè)備產(chǎn)生不必要的干擾。
2．2外部干擾
外部電源及高電壓出現(xiàn)絕緣漏電現(xiàn)象，對電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。功率大的外部設(shè)備產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場，出現(xiàn)耦合進(jìn)而導(dǎo)致干擾現(xiàn)象發(fā)生。外部空間電磁波干擾電子設(shè)備正常運(yùn)行，設(shè)備在溫度不穩(wěn)定的環(huán)境下工作，導(dǎo)致設(shè)備參數(shù)改變，也會(huì)干擾電子設(shè)備正常運(yùn)行。
3電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電磁兼容設(shè)計(jì)的不足
電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有些設(shè)備存在質(zhì)量缺陷，操作人員的綜合技能不高，存在違規(guī)違章操作現(xiàn)象，可能導(dǎo)致電子設(shè)備出現(xiàn)相應(yīng)的故障，制約設(shè)備綜合性能的發(fā)揮，常見故障體現(xiàn)在PCB設(shè)計(jì)、屏蔽設(shè)計(jì)、濾波設(shè)計(jì)、接地設(shè)計(jì)等方面。
3．1PCB設(shè)計(jì)的不足
例如，PCB尺寸設(shè)計(jì)不合理，忽視對其綜合性能的考慮，PCB板和元器件布局設(shè)計(jì)不到位，未能對各項(xiàng)參數(shù)全面考慮，難以提高設(shè)備的抗干擾能力，也制約電磁兼容性能提升。
3．2屏蔽設(shè)計(jì)的不足
組合體之間的電接觸設(shè)計(jì)不合理，屏蔽材料選擇不到位。設(shè)備機(jī)箱縫隙的屏蔽設(shè)備設(shè)計(jì)不到位，制約屏蔽設(shè)計(jì)水平提升，也難以提高電子設(shè)備的抗干擾性能。
3．3濾波設(shè)計(jì)的不足
設(shè)計(jì)過程中忽視對設(shè)備性能進(jìn)行全面考慮，未能采取有效措施切斷電磁干擾源，出現(xiàn)電磁干擾現(xiàn)象。
3．4接地設(shè)計(jì)的不足
接地點(diǎn)位置不合理，忽視考慮接地工作需要。電路組合接地方案不科學(xué)，抑制接電干擾措施不到位，降低接電設(shè)計(jì)水平，對設(shè)備運(yùn)行也帶來不利影響。
4電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電磁兼容設(shè)計(jì)的對策
為避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的故障，提高施工作業(yè)效率，更好處理作業(yè)中遇到的問題，結(jié)合實(shí)際工作需要，筆者認(rèn)為今后應(yīng)該采取以下處理措施。
4．1PCB設(shè)計(jì)對策
首先，合理進(jìn)行PCB尺寸設(shè)計(jì)?？紤]抗噪音和抗串?dāng)_性能，提高尺寸合理性，避免出現(xiàn)尺寸過大或過小情況，使其更好發(fā)揮作用。其次，PCB板布局設(shè)計(jì)。盡量縮短高頻元器件之間的連線，合理布置電路各功能單位的位置，確保信號流通性良好，盡量讓信號流通方向保持一致。合理確定元器件參數(shù)，提高設(shè)備性能，并讓元器件平行排列，增強(qiáng)抗干擾能力。最后，元器件布局設(shè)計(jì)。采用集成電路元器件，增強(qiáng)其抗干擾性能，提高電磁兼容性能。
4．2屏蔽設(shè)計(jì)對策
合理設(shè)計(jì)屏蔽組合體各部分之間的電接觸，將接觸電阻降到最小。屏蔽材料選用導(dǎo)磁率和導(dǎo)電率較高的材料，可在高導(dǎo)磁材料表面增加一層高導(dǎo)電率材料，促進(jìn)材料的抗干擾能力增強(qiáng)。采取相應(yīng)措施，提高設(shè)備機(jī)箱縫隙的屏蔽效果。將帶背膠的鈹青銅簧片粘貼于機(jī)箱縫隙結(jié)合面處，促進(jìn)屏蔽效果提升。機(jī)箱制作時(shí)，應(yīng)該合理采用焊接措施，確保焊縫平滑和連續(xù)，讓接縫處和金屬板的射頻電阻盡可能相等，有效提升屏蔽效果。
4．3濾波設(shè)計(jì)對策
切斷沿導(dǎo)線傳播的干擾源，從而有效落實(shí)電磁兼容設(shè)計(jì)方法。采用兩個(gè)電容器和一個(gè)電感器組成π型濾波器，作為濾波形式，并消除電路間的耦合，促進(jìn)電磁兼容設(shè)計(jì)水平提升。將差模和共模濾波單元組合起來，抑制電流，降低高頻段噪聲衰減，提高兼容設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)設(shè)備綜合性能提升。
4．4接地設(shè)計(jì)對策
合理選擇接地點(diǎn)，提高電路組合接地方案科學(xué)性。采用多點(diǎn)就近接地方式，讓接地點(diǎn)間的電位差盡量接近，避免相互之間產(chǎn)生干擾。要確保接地線和接地面的直流搭接阻抗小于2．5mW，確保電氣連接的可靠性。注重接地面處理，提升抗氧化和抗腐蝕性能，促進(jìn)接地設(shè)計(jì)水平提升。
4．5電子設(shè)備結(jié)構(gòu)其他設(shè)計(jì)對策
重視接電保護(hù)工作，當(dāng)電子設(shè)備出現(xiàn)損壞現(xiàn)象時(shí)，要檢查各項(xiàng)設(shè)備，掌握設(shè)備的綜合性能，確保滿足要求。結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損失時(shí)，應(yīng)該及時(shí)更換新的設(shè)備，保證設(shè)備運(yùn)行的安全。還要提高電子設(shè)備設(shè)計(jì)和維修人員素質(zhì)，完善設(shè)計(jì)措施和管理制度，加強(qiáng)電子設(shè)備的性能監(jiān)測，及時(shí)排除故障，確保電子設(shè)備性能良好。
5結(jié)語
電子設(shè)備在日常運(yùn)行中，由于受到自身質(zhì)量狀況、所在環(huán)境、工作人員操作技能等因素的影響，可能出現(xiàn)相應(yīng)故障。如果未能及時(shí)處理，會(huì)影響作業(yè)順利進(jìn)行。實(shí)際工作中應(yīng)該認(rèn)真分析形成原因，有針對性的采取控制和完善措施，將故障及時(shí)排除，提高電磁兼容設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)電子設(shè)備有效運(yùn)行。
參考文獻(xiàn):
［1］張敏．電子設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)［J］．科技風(fēng)，2016(5)，86．
［2］劉麗平．電子設(shè)備電磁兼容設(shè)計(jì)研究［J］．信息與電腦，2013(1)，16～17．
［3］劉興?。娮釉O(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的電磁兼容［J］．中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015(3)，2～3．
【關(guān)鍵詞】電磁干擾；電子通信設(shè)備；機(jī)箱機(jī)柜；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
前言：
近年來，在通信技術(shù)不斷發(fā)展的環(huán)境背景下，通信技術(shù)的產(chǎn)品種類也在不斷的增多，其在發(fā)展的過程中，也面臨著很大的競爭壓力和更高的設(shè)計(jì)要求。針對于電子通訊設(shè)備的設(shè)計(jì)，我們不僅要保證其外形的美觀，更要保證其在應(yīng)用過程中的信號穩(wěn)定性，以及較強(qiáng)的抗干擾能力。為此，相關(guān)的人員必須對電磁干擾與電子通信設(shè)備機(jī)箱機(jī)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行認(rèn)真的研究和分析。
1.電子通信設(shè)備機(jī)箱機(jī)柜的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
眾所周知，美國是最早開發(fā)電子控制裝置機(jī)箱機(jī)柜的國家，其逐步發(fā)展和完善，并日趨成熟。隨著電子行業(yè)的日益發(fā)展，中國的電子控制裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也面臨著急需更新的局面。骨架主體是機(jī)柜構(gòu)成的重要組成部分，骨架也是其主要的荷載受力者。其整個(gè)強(qiáng)度和整個(gè)裝置的剛度直接影響設(shè)備的長期使用效果，其對設(shè)備使用的安全性和耐久性具有重要的意義和作用。通常情況下，機(jī)柜的骨架基本上在靜態(tài)的使用過程中不會(huì)出現(xiàn)問題，但是如果在起重、運(yùn)輸以及突然的外部沖擊的過程中，其剛性就會(huì)大大的降低，進(jìn)而產(chǎn)生不穩(wěn)定和變形的效果，這樣就會(huì)對元器件造成了很大的損壞，在一定程度上，阻礙了電路的正常工作[1]。
2.機(jī)箱機(jī)柜的電磁干擾相關(guān)設(shè)計(jì)研究
首先，我們在設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該加強(qiáng)對屏蔽體材料厚度的有效控制，我們?yōu)榱擞行У谋ＷC其屏蔽的效果，我們就需要對屏蔽體材料的厚度進(jìn)行有效研究，并且通過合理的公式來對其進(jìn)行科學(xué)的估算。通常情況下，我們將材料的厚度取值確定為鍍鋅鐵板相對導(dǎo)電率和鍍鋅鐵板相對導(dǎo)磁率的乘積。屏蔽材料的導(dǎo)磁率和導(dǎo)電率的成績越大，其干擾頻率也就及越強(qiáng)，其屏蔽的效果也就更好。通過材料的合理設(shè)計(jì)，我們就能夠更好的確定金屬屏蔽的厚度，進(jìn)而加強(qiáng)對電子設(shè)備的有效保護(hù)[2]。
其次，我們要能夠?qū)V波進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，我們要能夠?qū)﹄娫淳€的引出和引入信號線的傳導(dǎo)干擾進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。信號線和電源線是一個(gè)重要的載體類的干擾，其很容易通過兩個(gè)通道進(jìn)入機(jī)箱的內(nèi)部。因此，電源線的干擾應(yīng)該能夠根據(jù)頻率范圍的大小，按照相應(yīng)的規(guī)格和要求，有效實(shí)現(xiàn)對電路的保護(hù)。而且，電子設(shè)備的機(jī)箱接地是非常重要的，機(jī)箱本身是個(gè)掉電的物體，如果其干擾了發(fā)射體和接受體，就會(huì)直接嚴(yán)重的影響電子設(shè)備的運(yùn)行。
最后，我們還應(yīng)該對電磁兼容性的設(shè)計(jì)給予完善，電子通信產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作組成部分包含很多，影響其性能的因素也有很多。一方面，電路模塊本身具有較強(qiáng)的抗干擾能力，抗電磁干擾屏蔽能力強(qiáng)。另一方面，電磁泄露的部分主要是在房屋的連接結(jié)構(gòu)處進(jìn)行集中。
我們要想處理好相應(yīng)的設(shè)備，使其能夠具有良好的電磁兼容性，那么我們就應(yīng)該加強(qiáng)對相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的有效和合理的控制[3]。
3.加強(qiáng)對電子通信產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的散熱設(shè)計(jì)
我們在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該選擇具有較大的熱導(dǎo)率材料，有效的增大其傳熱的面積，這樣就能夠更好的縮短熱導(dǎo)傳出的路徑。其次，我們要能夠根據(jù)的實(shí)際的情況，設(shè)計(jì)具有一個(gè)特殊的通道，實(shí)現(xiàn)有效的通風(fēng)。我們主要采用的方法就是在機(jī)箱的相對面或者溫差較大的面上開設(shè)熱控裝置，通過這樣的方式，有效的增加風(fēng)扇的強(qiáng)制散熱能力。最后，我們可以采用一些鋁合金或者金屬材料，這樣能夠更好的提高熱輻射效率，使其具有更好的散熱效果。
4.機(jī)箱機(jī)柜的減震設(shè)計(jì)
我們在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)該對震源的強(qiáng)度進(jìn)行合理和有效的控制，為了有效的保證動(dòng)態(tài)平衡，我們可通過對降低整體設(shè)備的不平衡，提高其阻尼能力，對于天線的部分，我們應(yīng)該對相關(guān)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)有效的減震目的。針對于一些會(huì)產(chǎn)生摩擦的零部件，我們應(yīng)該其進(jìn)行一些緩沖設(shè)計(jì)，采用精密的軸承，有效的減少摩擦，更好的降低震源的強(qiáng)度。并且在設(shè)計(jì)的過程中，我們還要能夠?qū)ο鄳?yīng)的性能指標(biāo)參數(shù)給予合理的優(yōu)化，這樣就能夠?qū)τ?jì)算的方法和數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的治療，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)良好的設(shè)計(jì)效果[4]。
5.機(jī)箱機(jī)柜整體造型的設(shè)計(jì)
機(jī)柜的框架對于整體形狀是非常重要的，櫬耍我們也要對結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。當(dāng)對相應(yīng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，也要能夠充分的意識到工作的重點(diǎn)，合理的處理前門操作和人際交互，這也是機(jī)柜設(shè)計(jì)的核心。門前結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的，我們通過對統(tǒng)一的顏色特征和分割功能的顏色設(shè)計(jì)的使用，能夠更好的實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)造型的首要設(shè)計(jì)。
6.加強(qiáng)對機(jī)箱機(jī)柜的環(huán)境設(shè)計(jì)
我們在實(shí)際的環(huán)境設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該加強(qiáng)對室內(nèi)環(huán)境和室外環(huán)境的設(shè)計(jì)，針對于室內(nèi)的環(huán)境，我們要保證電子設(shè)備能夠正常工作，任何電子設(shè)備應(yīng)該能夠有效的抵抗一些電磁波，這樣才能夠減少對其它電子設(shè)備的電磁干擾。與此同時(shí)，我們還應(yīng)該意識到電子設(shè)備在戶外，其面臨的環(huán)境更加惡劣，我們在對其進(jìn)行使用的過程中要考慮雨水、陽光照射等多種因素的影響，這樣均能夠有效的降低損壞，更好的抵御惡劣的環(huán)境。如果外部的環(huán)境的較為惡劣，我們要能夠?qū)ζ浣o予特殊的保護(hù)，根據(jù)不同的環(huán)境對電子設(shè)備進(jìn)行防塵處理，使其更好的適應(yīng)環(huán)境的變化，從而在一定程度上，提高相關(guān)設(shè)備的可靠性。
結(jié)語：
綜上所述電子通訊設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠有效的保證相關(guān)產(chǎn)品的可靠性和適用，為人們的生產(chǎn)和生活提供便利的條件，使其更好的符合社會(huì)現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程。為此，相關(guān)的人員在研究和設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該對相關(guān)的問題環(huán)節(jié)給予合理的完善和優(yōu)化，更好的提高產(chǎn)品的電磁兼容性和散熱能力，協(xié)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)電子產(chǎn)業(yè)更快更好的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]葉志紅. 電子設(shè)備電磁干擾分析的高效時(shí)域算法研究[D].西南交通大學(xué)，2016.
關(guān)鍵詞：層次分析法；層次結(jié)構(gòu)；判斷矩陣；電子設(shè)備
電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合多學(xué)科的系統(tǒng)工程，范圍涉及力學(xué)、機(jī)械學(xué)、材料學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、電子學(xué)、環(huán)境科學(xué)、美學(xué)等多門學(xué)科，包含著相當(dāng)廣泛的技術(shù)內(nèi)容，是多門基礎(chǔ)學(xué)科的綜合應(yīng)用。隨著時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面臨著越來越多的要求和挑戰(zhàn)，如何得到綜合因素影響下的優(yōu)化方案，是追求的目標(biāo)。這里提出運(yùn)用層次分析法（AHP）對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評價(jià)，尋求將定性問題量化，從而得到更為直觀全面的評價(jià)結(jié)果。
1 方法基本思路
AHP（The Analytic Hierarchy Process），即層次分析法，是一種系統(tǒng)分析方法。它充分體現(xiàn)定性與定量相結(jié)合，把復(fù)雜問題分解為若干有序?qū)哟?，并根?jù)對一定客觀事實(shí)的判斷，就每一層次的相對重要性給予定量表示，利用數(shù)學(xué)方法確定出表達(dá)每一層次的全部元素相對重要性次序的數(shù)值，并通過各層次的分析導(dǎo)出對整個(gè)問題的分析[2]。
用層次分析法作系統(tǒng)分析， 首先要把問題層次化。根據(jù)問題的性質(zhì)及需要達(dá)到的總目標(biāo)， 將問題分解成不同的組成因素， 并按照因素間的相互關(guān)聯(lián)影響以及隸屬關(guān)系將因素按不同層次聚集組合， 形成一個(gè)多層次的分析結(jié)構(gòu)模型。并最終把系統(tǒng)分析歸結(jié)為最低層（供選擇的方案）， 相對于最高層（總目標(biāo)）的相對重要性權(quán)值的確定或相對優(yōu)劣次序的排序問題[1]。
本應(yīng)用的AHP模型由上至下共分四層次：目標(biāo)層（A）、準(zhǔn)則層（B）、基礎(chǔ)指標(biāo)層（C）和方案層（D）。
基本思路是：首先根據(jù)具體的用戶需求目標(biāo)，提煉結(jié)構(gòu)方案需要考慮的指標(biāo)因素，進(jìn)行兩兩比較評價(jià)，得到判斷矩陣A-B、B-C、C-D，并計(jì)算出它們的權(quán)重，然后根據(jù)得出的權(quán)重，對結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行打分量化，實(shí)現(xiàn)對多個(gè)方案量化評價(jià)和比較，最終得到滿意的結(jié)果。
2 目標(biāo)分析
某電子設(shè)備的用戶需求目標(biāo)如表1所示。
表1明確了電子設(shè)備的基本尺寸和組成，并對環(huán)境適應(yīng)性提出了具體要求。明確的用戶要求與潛在的研制需要，構(gòu)成了目標(biāo)層。而滿足目標(biāo)或需要優(yōu)化的指標(biāo)、因素就構(gòu)成了準(zhǔn)則層。
3 層次結(jié)構(gòu)
通過對目標(biāo)層的分析，提取出包括結(jié)構(gòu)形式、可靠性、工藝性、人機(jī)工程以及經(jīng)濟(jì)性等五個(gè)主要因素構(gòu)成準(zhǔn)則層，并且針對準(zhǔn)則層的每一個(gè)特征進(jìn)一步細(xì)化分解，盡量涵蓋影響設(shè)計(jì)目標(biāo)的主要因素，并且避免交叉和概念歧義。形成的層次結(jié)構(gòu)見圖1。
4 評價(jià)過程和步驟
依照層次分析法，評價(jià)過程分為：建立判斷矩陣、計(jì)算關(guān)鍵特征的權(quán)重、檢驗(yàn)一致性、層次排序等幾個(gè)步驟。
4.1 建立判斷矩陣
首先，組織包括設(shè)備總師、結(jié)構(gòu)師、工藝師等相關(guān)人員， 依據(jù)表2的比例標(biāo)度，對準(zhǔn)則層各因素在目標(biāo)層中的重要性以及指標(biāo)層各因素在其對應(yīng)準(zhǔn)則層的因素中的重要程度進(jìn)行兩兩比較打分，從而構(gòu)建判斷矩陣。
在層次分析法中，定量化是通過Saaty提出的1-9 比例標(biāo)度法實(shí)現(xiàn)的[3]，取1-9 之間的整數(shù)以及它們的倒數(shù)作為衡量bj對bk的相對重要程度的數(shù)值，用這些標(biāo)度來量化自然語言，各個(gè)數(shù)值標(biāo)度的含義如表2 所示。
建立準(zhǔn)則層相對于目標(biāo)層的判斷矩陣，見表3；建立指標(biāo)層相對于準(zhǔn)則層的判斷矩陣，見表4。
4.4 層次排序
經(jīng)過以上的評價(jià)計(jì)算過程，并對層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行總排序，可以得到方案評價(jià)體系。見表6。
對層次分析法獲得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行評價(jià)和研究，可獲得以下成果：
（1）通過對權(quán)重排序，可找出結(jié)構(gòu)方案中較為重要的設(shè)計(jì)因素，主要包括：外形要素、散熱性能、PCB安裝方式、加工工藝性、電磁兼容性等；
（2）針對分析出的重要設(shè)計(jì)因素，著重進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)仿真分析，可提高方案的整體水平；
（3）針對備選方案的各指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)和打分，分別與權(quán)重值相乘并相加獲得綜合得分，通過各方案的分?jǐn)?shù)比較，可直觀地得到較優(yōu)方案。
5 結(jié)束語
在多因素多方面影響的方案篩選中，層次分析法有著較為清晰的方法脈絡(luò)，可將復(fù)雜問題量化，將意見和建議用數(shù)字來表達(dá)。特別是對電子設(shè)備結(jié)構(gòu)這類涉及學(xué)科較廣、需要大量經(jīng)驗(yàn)積累的工程實(shí)踐活動(dòng)，可應(yīng)用層次分析法，采用頭腦風(fēng)暴法廣納眾人之力，收集相關(guān)信息和資料，完善目標(biāo)相關(guān)因素，建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，并利用科學(xué)的計(jì)算方法，可獲得較佳的決策。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：面向裝配的設(shè)計(jì)；簡化設(shè)計(jì)；虛擬裝配；模塊化設(shè)計(jì)
中圖分類號：TH136 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0094-02
隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)品的高度集成化和小型化，以及用戶對設(shè)備的可靠性、環(huán)境適應(yīng)性等提出的越來越嚴(yán)格的要求，使得電子設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不斷提高，也使產(chǎn)品的裝配面臨越來越多的困難，導(dǎo)致出現(xiàn)裝配質(zhì)量下降、裝配效率降低等一系列問題。在這一環(huán)境下，引入面向裝配的設(shè)計(jì)（DFA）這一產(chǎn)品開發(fā)模式，在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段即充分考慮產(chǎn)品的裝配環(huán)節(jié)以及各種相關(guān)因素的影響，采用簡化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、減少零件數(shù)量、使用標(biāo)準(zhǔn)件、零件裝配模塊化和減少裝配過程中的調(diào)節(jié)、裝配防錯(cuò)等方法，并利用分析、評價(jià)、規(guī)劃、仿真等各種技術(shù)手段，不斷地完善設(shè)計(jì)和改進(jìn)裝配性能，確保裝配工序簡單、效率高、質(zhì)量高、不良率低和成本低[1]。
1 基于SolidWorks的DFA應(yīng)用方法
將SolidWorks功能和DFA方法相結(jié)合，在SolidWorks的環(huán)境下，主要可以進(jìn)行以下三方面的應(yīng)用方法研究。
1.1 簡化設(shè)計(jì)
簡化設(shè)計(jì)就是在設(shè)計(jì)中遵循KISS原則。簡化設(shè)計(jì)過程往往是對已有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行提煉和優(yōu)化的過程，可以充分利用CAD的數(shù)據(jù)存儲和規(guī)劃優(yōu)勢，建立各種庫文件，選擇和調(diào)用成熟設(shè)計(jì)和模塊，構(gòu)建具有較高裝配性能的產(chǎn)品。
1.2 標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計(jì)
在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的設(shè)計(jì)方法，能大幅提高裝配質(zhì)量的可靠性，使裝配問題能更早、更容易被發(fā)現(xiàn)，從而提高產(chǎn)品裝配效率和裝配質(zhì)量。
1.3 虛擬裝配
以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為中心的虛擬裝配，是在虛擬環(huán)境下對CAD模型進(jìn)行裝配性能分析的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。基于DFA虛擬裝配的基本任務(wù)是尋求產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)的最優(yōu)解，即通過CAD模擬產(chǎn)品裝配、進(jìn)行定量或定性分析，找出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裝配性差的結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)行設(shè)計(jì)修改和完善的過程。
使用SolidWorks 等CAD軟件，可對產(chǎn)品的三維模型進(jìn)行虛擬裝配，并利用CAD提供的分析模塊，進(jìn)行包括靜態(tài)干涉、運(yùn)動(dòng)干涉分析以及裝配公差分析等裝配性能分析、判斷和改進(jìn)。
2 DFA應(yīng)用步驟
產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)是根據(jù)用戶要求、設(shè)計(jì)輸入定義產(chǎn)品的架構(gòu)，并將產(chǎn)品進(jìn)行模塊劃分；在此基礎(chǔ)上，建立產(chǎn)品裝配模型，將各類庫文件引入建模過程中，貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)理念；完成裝配模型建立之后，開始虛擬裝配，即對模型進(jìn)行裝配性能分析，運(yùn)用 DFA簡化設(shè)計(jì)等方法對裝配體及零部組件進(jìn)行簡化、合并等設(shè)計(jì)改進(jìn)，并且進(jìn)行裝配相關(guān)檢查，直到得到優(yōu)化模型。
根據(jù)DFA的應(yīng)用方法，制定出在SolidWorks環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程，見圖1所示。
3 DFA裝配建模
主要需要建立兩類模型，一類是建立一系列庫模型，一類是對產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)的建模，而前者是后者的基礎(chǔ)。在對產(chǎn)品建模的過程中貫徹標(biāo)準(zhǔn)化模塊化思想，為產(chǎn)品的簡化設(shè)計(jì)提供良好的土壤。
3.1 產(chǎn)品裝配建模
CAD裝配建模有自下而上和自頂向下兩種方法。自下而上設(shè)計(jì)法即首先完成零件設(shè)計(jì)建模，然后在裝配文件中逐一插入零部件，組合成裝配體模型，零部件之間無關(guān)聯(lián)；自頂向下法為在裝配文件中直接建立零部件模型，零部件之間往往存在幾何關(guān)聯(lián)以及配合限制。
綜合兩種設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢，在方案設(shè)計(jì)階段，采用自頂向下的設(shè)計(jì)思路，首先規(guī)劃產(chǎn)品裝配體的框架，劃分模塊類型，在此基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品主體零件在裝配圖中進(jìn)行初步建模或者將通用模塊裝入裝配體中，使產(chǎn)品具備基本的模型架構(gòu)，然后進(jìn)入自下而上的模式，對構(gòu)成裝配體的零件模型作細(xì)化處理以及建立相關(guān)的零件，將生產(chǎn)的零部件裝入裝配體中并進(jìn)行配合限制，逐步裝配形成產(chǎn)品最終的裝配模型。
3.2 庫文件建模
庫文件泛指CAD軟件可調(diào)用的所有子組件和模塊，它是構(gòu)建新研制產(chǎn)品的基礎(chǔ)，也是面向裝配的設(shè)計(jì)中標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)原則實(shí)施的基礎(chǔ)。
庫文件建立的原則是：
（1）庫文件歸屬文件夾應(yīng)層次分明，庫文件名應(yīng)簡潔明確地表示出庫集合的特征，以方便選用；
（2）庫文件中固化的組件和模塊，如緊固件、外購件等，盡量以零件形式建模，以便存儲和調(diào)用；
（3）分析同一系列模塊的主要安裝尺寸，形成尺寸系列表，以方便建模和擴(kuò)充；
（4）同一系列化零件的建模盡量采用一個(gè)模型、多個(gè)配置；
（5）模塊應(yīng)盡量包含安裝基準(zhǔn)、安裝尺寸等裝配信息，有助于選用和避免裝配加工錯(cuò)誤。
根據(jù)庫文件存放的位置和模塊的類型可分為兩類庫，一是存放于計(jì)算機(jī)本地的本地資源庫；另一種需要通過網(wǎng)絡(luò)管理可上傳和下載的ODM電子倉庫。
3.2.1 本地資源庫
根據(jù)電子設(shè)備的特點(diǎn)，在CAD環(huán)境中主要建立緊固件庫（螺釘、螺母等）、電子器件庫（連接器、顯示屏、鍵盤、濾波器等）、機(jī)械成品庫（風(fēng)機(jī)、減震器等）、材料庫（屏蔽材料、密封材料、鋁型材）以及通用件庫（機(jī)柜、機(jī)箱、控制臺、把手、導(dǎo)軌、走線架等）。建立各種庫后，將其存放地址添加到SolidWorks系統(tǒng)選項(xiàng)中的設(shè)計(jì)庫中，即可開始在CAD界面中直接調(diào)用設(shè)計(jì)庫文件。庫文件的設(shè)計(jì)、編輯、修改等較容易實(shí)現(xiàn)， 技術(shù)人員可以通過改變某些參數(shù)而不必改動(dòng)元件設(shè)計(jì)的全過程來更新設(shè)計(jì)。
3.2.2 PDM電子倉庫
SolidWorks Workgroup PDM作SolidWorks的插件，主要用于工作組的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，可以將本地成熟產(chǎn)品的數(shù)據(jù)檢入到電子倉庫，同時(shí)也可以分享工作組內(nèi)其他成員上傳到電子倉庫并共享的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)資源的充分利用，并且能確保設(shè)計(jì)版本和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件掛接關(guān)系得到有效管理。
根據(jù)電子設(shè)備結(jié)構(gòu)面向裝配的設(shè)計(jì)需要，以便于選擇和調(diào)用為建庫原則，電子倉庫可主要?jiǎng)澐譃楣觅Y料庫、設(shè)備資源庫和工藝資源庫等。將設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、資料放入公用資料庫中；將工藝相關(guān)規(guī)程、工具資料等放入工藝資源庫；設(shè)備資源庫可以根據(jù)電子設(shè)備使用的工作環(huán)境，如地面、車載、艦載、星載、機(jī)載等進(jìn)行分類，也可以按照結(jié)構(gòu)形式、密封性、抗沖擊振動(dòng)性和電磁兼容性等產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)置有利于搜索的關(guān)鍵詞。
4 裝配性能分析
4.1 直觀檢查
SolidWorks軟件界面中提供了裝配統(tǒng)計(jì)、對稱性檢查、質(zhì)量特性以及間隙檢查等命令，可以很方便、直觀地對已建立的產(chǎn)品模型進(jìn)行相關(guān)的統(tǒng)計(jì)和檢查，根據(jù)檢查結(jié)果對裝配體作進(jìn)一步簡化、合并、調(diào)整等減少裝配錯(cuò)誤、提高裝配效率的設(shè)計(jì)，直觀檢查一般包含以下幾項(xiàng)：
（1）考慮把相鄰、相似、對稱的零件合并成一個(gè)零件；（2）設(shè)計(jì)多功能零件，減少零件數(shù)量；（3）合并減少緊固件的種類、數(shù)量；（4）調(diào)整裝配體及主體零件重心，避免裝配時(shí)失穩(wěn)；（5）通過間隙檢查，避免零件過約束；（6）進(jìn)行防錯(cuò)設(shè)計(jì)，避免非對稱零部件具有一個(gè)以上的裝配位置。
4.2 干涉檢查
對產(chǎn)品裝配體的干涉檢查主要包括靜態(tài)干涉檢查和運(yùn)動(dòng)干涉檢查兩種方式。
SolidWorks命令項(xiàng)中的干涉檢查，能夠直觀、明確、定量地給出裝配體靜態(tài)情況下干涉的零件、部位和干涉幾何尺寸，有利于對干涉的零部件定位、定向進(jìn)行設(shè)計(jì)修正。
對實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)品，采用虛擬仿真工具SolidWorks Motion插件，對虛擬裝配體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的仿真，模擬產(chǎn)品的不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，檢驗(yàn)產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)性能及設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果的正確性，對運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干涉檢查，查看限位運(yùn)動(dòng)的干涉情況以及裝配情況和零部件模型的精確程度，有助于在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間布置的干涉和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的碰撞等問題。
更好地完成干涉檢查的關(guān)鍵點(diǎn)是完善裝配體模型，盡量詳盡真實(shí)地建模，特別是應(yīng)注重建立自制件以外的外購件、緊固件、附件等的真實(shí)幾何模型，往往一些看似微不足道的省略處會(huì)在實(shí)際裝配時(shí)出現(xiàn)干涉問題。
4.3 公差分析
SolidWorks有 DimXpert和TolAnalyst兩項(xiàng)與公差相關(guān)的插件。DimXpert可以直接在3D圖形中按照標(biāo)準(zhǔn)生成標(biāo)注，還可以幫助用戶查找圖形是否缺少尺寸；TolAnalyst主要作用是解決公差設(shè)計(jì)的問題。
將公差分析的結(jié)果與裝配體的簡化設(shè)計(jì)原則相結(jié)合，簡化裝配關(guān)系、減少尺寸鏈數(shù)量、減小累積公差，才能夠降低尺寸公差等級，實(shí)現(xiàn)寬松且合理的公差設(shè)計(jì)，提高裝配質(zhì)量和裝配效率。
4.4 動(dòng)態(tài)裝配
SolidWorks的爆炸視圖和animator插件可提供靜態(tài)和動(dòng)態(tài)裝配拆分效果圖，按需要對虛擬裝配體進(jìn)行拆分、分組，通過爆炸路徑和鍵碼對動(dòng)畫進(jìn)行編輯，生成各虛擬裝配體各部分的動(dòng)畫和圖樣文件?？梢杂糜陔娮釉O(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案評審中，提供直觀生動(dòng)的產(chǎn)品效果；也可以直接應(yīng)用于實(shí)際裝配生產(chǎn)，特別是對于復(fù)雜的產(chǎn)品的裝配具有指導(dǎo)作用。
5 結(jié)語
通過基于SolidWorks軟件及其插件對電子設(shè)備結(jié)構(gòu)面向裝配的設(shè)計(jì)作了一些研究和嘗試，體會(huì)到無論對軟件強(qiáng)大功能的應(yīng)用，還是對先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式的理解和運(yùn)用，都需要更加深入地探索。新的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思路在不斷涌現(xiàn)，CAD軟件的功能也在與時(shí)俱進(jìn)，設(shè)計(jì)師如何將兩者更好地結(jié)合進(jìn)而提升設(shè)計(jì)水平，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員面臨的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。
參考文獻(xiàn)
[1]鐘元.面向制造和裝配的產(chǎn)品設(shè)計(jì)指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.
【關(guān)鍵詞】溫度；電子設(shè)備；干擾影響；抑制方法
為了保證電子設(shè)備的使用功能和使用壽命，要盡量消除溫度對電子設(shè)備的干擾影響，結(jié)合溫度干擾因素，制定完善的溫度抑制解決方案，防止溫度過高造成電子設(shè)備的損壞，進(jìn)而為電子設(shè)備的安全高效運(yùn)行提供重要保障。在這樣的環(huán)境背景下，探究溫度對電子設(shè)備的干擾影響及抑制方法具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1溫度對電子設(shè)備的干擾影響
1.1發(fā)生設(shè)備故障
在電子設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中，產(chǎn)生熱量會(huì)帶動(dòng)環(huán)境溫度的變化，形成溫度波動(dòng)，改變電子設(shè)備內(nèi)部電子元器件參數(shù)，造成熱擾動(dòng)。這種熱擾動(dòng)現(xiàn)象和溫度成正比，溫度越高，熱擾動(dòng)就會(huì)越劇烈。在這樣的環(huán)境下，電子設(shè)備中的電子元期間發(fā)生故障的幾率會(huì)大大增強(qiáng)，甚至?xí)斐呻娮釉骷挠谰眯允В茐碾娮釉骷倪\(yùn)行穩(wěn)定性，進(jìn)而縮短電子設(shè)備的使用壽命，對電子產(chǎn)品綜合使用性能形成極大的抑制。從另一個(gè)角度上看，當(dāng)電流流經(jīng)阻值導(dǎo)體后，會(huì)產(chǎn)生一定熱量，盡管熱量很小，但這種熱量會(huì)逐漸累積，進(jìn)而造成溫度過高而發(fā)生電子設(shè)備故障。
1.2產(chǎn)生熱噪聲
除了引發(fā)電子元器件的故障和失效之外，過高的溫度會(huì)促使電子器件產(chǎn)生熱噪聲，從電阻元件上看，電阻器在實(shí)際運(yùn)行中產(chǎn)生熱量而提高環(huán)境溫度，而過高的環(huán)境溫度會(huì)形成噪聲電壓，噪聲電壓是電阻器運(yùn)行中的必然產(chǎn)物，屬于固有噪聲源。這種熱噪聲是連續(xù)性不規(guī)則寬頻譜噪聲，會(huì)隨著溫度的升高而加劇。除了電阻元件之外，半導(dǎo)體二極管和三極管也會(huì)產(chǎn)生熱噪聲，并隨著溫度的升高改變元件運(yùn)行參數(shù)，這種參數(shù)變化具有極大的危害性，破壞電路實(shí)際運(yùn)行，不利于工作效率的提升。
2抑制電子設(shè)備溫度升高的有效方式
2.1熱傳導(dǎo)
在電氣設(shè)備各個(gè)電器元件不發(fā)生相對位移的過程中，借助分子、原子和自由電子等微觀離子熱運(yùn)動(dòng)性而形成熱量傳遞，稱為熱傳導(dǎo)。一般而言，強(qiáng)化傳導(dǎo)散熱的的主要措施為：（1）選擇導(dǎo)熱系數(shù)較大的原材料進(jìn)行傳導(dǎo)零件制造：（2）增加和導(dǎo)熱零件的實(shí)際接觸面積；（3）減少熱傳導(dǎo)路徑，提高導(dǎo)熱效率。值得注意的是，在熱傳導(dǎo)路徑中杜絕絕熱元件或是隔熱元件的設(shè)置，防止影響導(dǎo)熱效果。特別是在線導(dǎo)熱過程中，單位時(shí)間內(nèi)面積固定面積熱量和該點(diǎn)溫度日度、垂直導(dǎo)向方向截面積存在成比例關(guān)系，即為傅立葉導(dǎo)熱定律，其向量表達(dá)為ф=-λA•аt/аx，其中，ф為熱流量；λ為導(dǎo)熱系數(shù)；A為垂直于熱流方向截面積；аt/аx表示在X方向上溫度變化率。
2.2對流散熱
對流散熱主要是流動(dòng)氣體或是液體和固體壁面接觸中，由于二者存在溫度差而引起的熱能傳遞，在實(shí)際應(yīng)用中包括自然對流與強(qiáng)迫對流兩種形式。自然對流是指流體的冷熱兩部分存在密度差而形成的熱量對流傳遞，其熱量對流的劇烈程度主要由流體溫差、類型和所處空間位置決定。若流動(dòng)氣體或是液體由于泵、風(fēng)機(jī)等外力因素影響，在流體內(nèi)部形成壓力差，則為熱量強(qiáng)迫對流，其對流激烈程度主要由流體內(nèi)部壓力差、流體類型和流道結(jié)構(gòu)環(huán)境等因素決定。針對電子設(shè)備而言，這種流體一般為空氣，強(qiáng)化對流散熱措施為：（1）加大空氣冷熱溫差；（2）加大空氣和固體壁面的實(shí)際接觸面積；（3）加大環(huán)境介質(zhì)的流動(dòng)速度，其對流換熱公式為ф=hcA(tw-tf)，其中hc為對流換熱系數(shù)；A為對流換熱面積；tw為熱表面溫度；tf為冷卻流體溫度。
2.3輻射散熱
輻射換熱和對流換熱、熱傳導(dǎo)等散熱方式存在本質(zhì)上的區(qū)別，主要將熱量以光速透過真空，實(shí)現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)移和傳遞。依據(jù)熱轄射研究理論，將波長為0.1μ-100μ線視為熱射線，其傳播過程極為熱輻射。強(qiáng)化輻射散熱具體措施為：一是在發(fā)熱體表面設(shè)置散熱涂層；二是提高熱射線和周圍間的溫度差；三是增加輻射體表面積，其中物體熱輻射能力計(jì)算公式為：ф=ßAσ0T4（tw-tf），其中，ß為物體表面黑度；A為輻射表面積；σ0為斯蒂芬-玻爾茲曼常，取值為5.67x10-8/m2•K4；T為物體表面熱力學(xué)溫度。
3電子設(shè)備熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1電子箱熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
電子箱熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要將自然對流散熱方式和熱傳導(dǎo)有效的結(jié)合在一起，將元件板與電子箱均熱化，為了提高設(shè)備檢測要求和檢修標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)人員要將電子設(shè)備中的元件板更換為可替換插入式印版，結(jié)合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)規(guī)劃插拔模塊，讓插入式印版可以對準(zhǔn)插座，進(jìn)而接電運(yùn)行。各個(gè)插拔模塊以楔形塊為主要鎖緊元件，降低插入式印版結(jié)構(gòu)熱阻，通過插拔模塊和印版間接觸壓力、面積進(jìn)行熱量傳導(dǎo)，形成導(dǎo)熱通道，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電子設(shè)備溫度干擾的抑制。
3.2元器件熱安裝
由于印板組裝密度高，為了提高導(dǎo)熱效率，除了使用散熱型印板外，還要在電子設(shè)備元器件進(jìn)行熱安裝，將元器件設(shè)置在導(dǎo)熱條中，減少元器件到印板之間的熱阻。在大功率熱器件安裝中，安裝人員要在元器件表面涂抹導(dǎo)熱脂，降低界面熱阻，進(jìn)而提高元器件導(dǎo)熱效率。由于電子設(shè)備工作頻率和工作范圍的不穩(wěn)定，使得元器件引線與印板熱系數(shù)存在差距。在這種溫度循環(huán)下，工作人員要盡量消除熱應(yīng)力，將軸向引線柱形元件熱應(yīng)力控制在2.54mm以下，如圖1所示，提高預(yù)留應(yīng)變量，采取各種有效的導(dǎo)熱途徑減少熱阻，方便各個(gè)器件的熱耗通過最小的熱阻傳遞到冷卻通道，提高電子設(shè)備散熱效果。
3.3元器件布局結(jié)構(gòu)
在進(jìn)行電子設(shè)備元器件熱結(jié)構(gòu)布局中，一般同一印板中的元器件要依據(jù)熱量大小和耐熱程度進(jìn)行排列，電解、電容等耐熱性較差的元器件要設(shè)置在冷卻氣流上游位置，即為進(jìn)風(fēng)口處；而電阻、變壓器等耐熱效果較好的元器件則要設(shè)置在冷卻氣流最下游，即為出風(fēng)口處。針對集成混合電路安裝環(huán)境而言，設(shè)計(jì)人員要將大規(guī)模集成電路設(shè)置在冷卻氣流上游處，而小規(guī)模集成電路則設(shè)置在冷卻氣流下游處，平衡印板元器件溫度，防止局部溫度過高的情況發(fā)生。一般在水平方向上，大功率器件要貼近印板邊緣位置，減少傳熱路徑，提高散熱效率；在垂直方向上，大功率器件要貼近印板上方位置，防止器件運(yùn)行中各個(gè)器件溫度干擾，遵循均熱化原理，進(jìn)而提高元器件布局的合理性，有效抑制溫度對電子設(shè)備的影響。
4結(jié)束語
本文通過研究溫度對電子設(shè)備的干擾影響及抑制方法，提出熱傳導(dǎo)、對流散熱、輻射散熱等溫度抑制方法，設(shè)計(jì)電子設(shè)備熱結(jié)構(gòu)，采取各種有效的途徑減少熱阻，方便各個(gè)器件的熱耗通過最小的熱阻傳遞到冷卻通道，提高電子設(shè)備散熱效果，為電子設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行提供重要的保障。
參考文獻(xiàn)
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3D打印技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。它無需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成多樣形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率并降低生產(chǎn)成本。在工業(yè)生產(chǎn)中3D打印技術(shù)的應(yīng)用已衍生到很多領(lǐng)域，裝飾行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、賽車零件、飛機(jī)零件以及為個(gè)人定制產(chǎn)品等可以用3D軟件刻畫的實(shí)體都可以用該技術(shù)制造出來。
3D打印快速成型技術(shù)，已經(jīng)出現(xiàn)幾十年，在生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用研究已經(jīng)取得了一些進(jìn)度，3D打印金屬的性能在某些領(lǐng)域已經(jīng)接近甚至超越傳統(tǒng)的常規(guī)加工。從材料角度講，傳統(tǒng)常規(guī)工藝采用原始的液體、固體、粉末等材料，材料本身無特殊處理；而3D打印使用的金屬粉末材料，是經(jīng)過特殊處理的，加入了更多成分元素，已經(jīng)具有了屈伸強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、延伸率、楊氏模量、硬度、斷裂拉伸界點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、彈性模數(shù)、熔度范圍、耐腐蝕性、粘合強(qiáng)度等幾十項(xiàng)指標(biāo)。而此類材料的性能是經(jīng)過研究、測試、引用，已經(jīng)證明是符合結(jié)構(gòu)件的需求。
目前3D打印技術(shù)雖然可應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，但其也有自身的局限性，主要體現(xiàn)在加工材料上，目前打印材料主要是塑料、樹脂和金屬，骨骼等有機(jī)原料的研究也正在進(jìn)行并有了初步成果。受材料限制，3D 打印最初的應(yīng)用局限在建模和工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。但如今，3D 打印技術(shù)逐漸開始被用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可定制個(gè)性化造型的各種產(chǎn)品，它適用于小批量加工，由于不需要模具，對產(chǎn)品的修改不會(huì)增加額外成本，只需修改設(shè)計(jì)圖即可。這也意味著，小批量個(gè)性化定制的成本被降低。未來，定制個(gè)性化的家具、食品、工藝品等商品將變得更加劃算。
二、民用雷達(dá)電子設(shè)備加工方式及現(xiàn)狀
在電子設(shè)備中，由工程材料按合理的連接方式進(jìn)行連接，且能安裝電子元器件及機(jī)械零部件，使設(shè)備成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，稱為電子設(shè)備結(jié)構(gòu)。目前電子設(shè)備技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，組成設(shè)備的元器件越來越多，體積越來越小，使用范圍也趨于廣泛，設(shè)備所處的工作環(huán)境也越來越復(fù)雜，對設(shè)備的使用精度和可靠性要求也越來越高。因此，電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)稱為產(chǎn)品研發(fā)的一個(gè)重要技術(shù)環(huán)節(jié)。
民用雷達(dá)電子設(shè)備主要包括機(jī)柜、機(jī)箱、插件及盒體，機(jī)柜機(jī)箱類通常采用的加工方式有鈑金折彎或運(yùn)用鋁型材進(jìn)行組合裝配。鈑金折彎的方式靈活多樣，適合單件多品種生產(chǎn)方式，其用料品種少，生產(chǎn)周期短，且成型件的強(qiáng)度與剛度能夠達(dá)到使用要求。但由于其外形尺寸的加工公差較大，且對鈑金工的要求較高，因此不宜于批量生產(chǎn)。型材組合的結(jié)構(gòu)形式可采用多種不同斷面形狀的鋁型材通過螺釘在轉(zhuǎn)角處連接組成機(jī)箱框架，再加前后面板及左右、上下蓋板組成機(jī)箱，其優(yōu)點(diǎn)在于外形尺寸變換方便，適應(yīng)于多品種及有一定批量的產(chǎn)品。但由于機(jī)加工的工作量大，且型材尺寸精度要求高，因此型材加工也具有一定的局限性。
盒體在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中屬于中小型器件，一般裝配在機(jī)箱及機(jī)柜內(nèi)，其外形規(guī)整，常用加工材料主要為鋁，盒體內(nèi)常裝配的零件有印制板、連接器、電源板等精密設(shè)備，且裝配精度要求較高，因此在這類盒體加工時(shí)需要特別注重加工精度。由于雷達(dá)電子設(shè)備的設(shè)計(jì)以模塊化為主，設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想是自上而下，層層嵌套，所以各種尺寸的盒體在整個(gè)雷達(dá)電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)中占有很大數(shù)量。完成一套電子設(shè)備器件需要經(jīng)過設(shè)計(jì)、投產(chǎn)、加工、質(zhì)檢、裝配等一系列過程，這些環(huán)節(jié)層層相扣但相互獨(dú)立，不同的環(huán)節(jié)由不同的人員負(fù)責(zé)，這就要求每個(gè)環(huán)節(jié)能夠銜接緊密且相互溝通順暢，但實(shí)際加工中往往很難無縫溝通，周期延遲和加工問題會(huì)頻頻出現(xiàn)。
三、3D打印與加工中心的優(yōu)勢對比
數(shù)控機(jī)床（Numerical Control Machine Tools）是指裝備了計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床，簡稱CNC機(jī)床或加工中心。它被廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械加工領(lǐng)域，其加工精度、強(qiáng)度等指標(biāo)都能夠達(dá)到當(dāng)今機(jī)械加工要求，是較為成熟的一種機(jī)械加工方式。與3D打印技術(shù)相比，CNC使用的時(shí)間較長，有著更深的技術(shù)積淀，但也同時(shí)存在很多問題，從機(jī)械加工長遠(yuǎn)的發(fā)展角度來看，3D打印技術(shù)如能得到普及，將會(huì)是工業(yè)加工生產(chǎn)的一次重要蛻變。
3D打印機(jī)以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，采用材料堆疊的方法將模型逐層打印成型，CNC加工則需要預(yù)先選擇尺寸合適的材料，以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，對選材進(jìn)行切削。 從材料利用率來看，3D打印機(jī)采用加法的方式，對材料進(jìn)行逐層堆疊，CNC加工中心則采用減法的形式，對材料進(jìn)行切削，3D打印的材料利用率更高。從工藝角度出發(fā)，3D打印機(jī)可以加工各種優(yōu)美曲面及復(fù)雜的工業(yè)造型，并且能夠一次成型，也無需考慮工裝夾具的使用。CNC加工中心加工復(fù)雜的工業(yè)造型難度很大，且需要專人設(shè)計(jì)，也需使用夾具，大多造型需要分多次才可加工完成。從加工流程來看，3D打印只需導(dǎo)入相應(yīng)格式的文件，即可完成打印，而CNC則需要專業(yè)編程人員對數(shù)字模型進(jìn)行編程后將數(shù)字輸入機(jī)器中才能完成整個(gè)模型的加工。在材料選擇上，3D打印目前選用較多，較成熟的為工程塑料，顏色可多樣化。CNC在用料上有著明顯的優(yōu)勢，以加工金屬原料為主，在材料運(yùn)用上更勝一籌。
從以上對比中可以得出，3D打印技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是無需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，三維打印技術(shù)通過摒棄生產(chǎn)線而降低了成本；大幅減少了材料浪費(fèi)；而且，它還可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無法制造出的外形，讓人們可以更有效地設(shè)計(jì)出飛機(jī)機(jī)翼或熱交換器；另外，在具有良好設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過程的情況下，三維打印技術(shù)還可以簡化生產(chǎn)制造過程，快速有效又廉價(jià)地生產(chǎn)出單個(gè)物品。
四、3D打印技術(shù)對民用雷達(dá)電子設(shè)備實(shí)際生產(chǎn)中的啟示
3D打印技術(shù)在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中能夠帶來首要的優(yōu)勢就是設(shè)計(jì)和制作的協(xié)同合作，電子設(shè)備設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)師的外觀設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法，決定了每個(gè)模塊都是獨(dú)立的，這意味著設(shè)計(jì)、制造、材料、維護(hù)、采購等不同的環(huán)節(jié)以及人員之間需要相互協(xié)作。在整個(gè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中設(shè)計(jì)師不得不協(xié)同合作，因此返工和拖延時(shí)間的事件也時(shí)有發(fā)生。
3D打印技術(shù)可在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中簡化設(shè)計(jì)流程，將設(shè)計(jì)和制造過程融為一體。電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流程一般為輸入―設(shè)計(jì)―交流―輸出，設(shè)計(jì)與交流階段往往是一個(gè)往復(fù)的過程，設(shè)計(jì)師在輸出產(chǎn)品之前通過模型、圖紙等方式與需求方進(jìn)行溝通，最終確定設(shè)計(jì)方案。接下來就是生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在這個(gè)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)師任然需要提供一定技術(shù)支持，產(chǎn)品加工完成后經(jīng)過質(zhì)量檢驗(yàn)最終到設(shè)計(jì)師手中。通過3D打印的方式在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，整個(gè)設(shè)計(jì)與加工流程可實(shí)現(xiàn)同步優(yōu)化，在設(shè)計(jì)完成后可以直接將模型文件導(dǎo)入3D打印機(jī)內(nèi)，實(shí)物很快就能呈現(xiàn)在設(shè)計(jì)師面前，這對設(shè)計(jì)與加工起到了關(guān)鍵的銜接作用。
在電子設(shè)備產(chǎn)品生產(chǎn)中，成本和效率是重要的因素，盒體加工生產(chǎn)在電子設(shè)備加工生產(chǎn)中占有很大的比例，通常采用加工方式為數(shù)控加工，但由于流程偏長導(dǎo)致其成本偏高，效率偏低。3D打印可在設(shè)計(jì)師的辦公室里直接運(yùn)用，隨用隨打，在設(shè)計(jì)研發(fā)初期能夠節(jié)省材料大量節(jié)省成本，大幅度提高生產(chǎn)加工效率，同時(shí)也縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期。
因此，隨著3D打印技術(shù)的興起并逐步走向成熟，它所應(yīng)用的領(lǐng)域會(huì)逐步滲透到工業(yè)生產(chǎn)的每個(gè)角落。民用雷達(dá)電子設(shè)備的加工生產(chǎn)，在不久的將來也一定會(huì)受3D打印技術(shù)的影響，實(shí)現(xiàn)加工方式和加工效率的改革。
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