一种新颖便携式机箱的结构设计

葛宏宇 刘霄海 黄 龙

（中国电子科技集团公司第三十四研究所，广西 桂林 541004）

引言

机箱作为电子设备一个重要的基础结构，其结构形式随着电子技术的不断发展而发展，当今的机箱已朝着小型化、积木化、人性化方向发展。 另一方面，由于电子设备使用的范围不断扩大，其所处的环境愈来愈复杂（舰船、车载、机载、地下、海中等），因此对机箱又提出了很多特殊的要求。

下面介绍一种便携式机箱的结构设计，主要从机箱的设计、电磁兼容设计、抗振动与抗冲击设计、热设计及三防设计五个方面来进行阐述。

1 机箱的设计

机箱的外形尺寸长×宽×高为：260mm×151mm×112mm，机箱结构主要由箱体、箱盖和面板组成，由于产品有批产趋势，故均采用铝合金压铸成型，再经数控加工中心加工而成。铝金属的压铸技术具有生产效率高、尺寸精确、重量轻及一致性好等优点，并且将箱体压铸件设计成具有电池限位、自带铰链、印制板限位及导向等多种功能，大大提高了此铸件的性价比。箱体左右两侧采用圆弧面凹形设计，既美观大方又实现了对锁扣防撞保护的功能。箱盖、箱体采用高度比为1：3.31，配以四角圆弧过渡，整机给人以和谐、视觉圆润的感受。箱盖的边沿四周设有凹槽，箱体上设计有与凹槽相配合的凸面，凹槽中装有开模制造的专用防水密封橡胶圈，且在箱体左右两侧配有southco 拉动式锁扣，采用双面锁紧方式，确保了整机的完全密封性。面板和箱体间设置导电密封胶条，既密封又利于电磁兼容。箱体内部印制板采用锁紧机构固定，抗冲击振动性能良好还可以降低热阻。为在使用时便于充电和接地，将充电口和接地柱置于设备的右侧，完全独立于工作面板区域，更彰显人性化与实用性设计。采用可调节限位把手，以便于设备的搬运。如图1所示。

2 电磁兼容设计

2.1 根据电磁场理论，具有一定深度的缝隙均可看作波导，而波导在一定条件下可以对在其内部传播的电磁波进行衰减，深度越深，衰减越多。故机箱面板与箱体结合处采用嵌入式设计，增加了缝隙的深度。且螺钉间距布局合理，又可能减小了间隙长度，从而减小电磁泄漏量。面板与箱体接触面间采用了铝/银导电橡胶条，这样既能进一步地阻止了电磁泄漏，同时达到了机箱的密封。

2.2 电子设备的观察窗口包括指示灯、表头面板、数字显示器及CRT(阴极射线管)等，这一类孔洞的电磁泄漏往往最大，因此必须加以电磁屏蔽。故在显示屏处，采用了夹金属丝网的屏蔽玻璃（见图2）。在安装时，可先将丝网屏蔽视窗粘在橡胶条上，同时用导电胶粘好金属丝网边；然后用减震垫及金属压板将金属丝网屏蔽视窗压紧，最后安装显示屏。安装时，一定要将金属丝网紧贴显示窗内壁，保证其导电连续性。指示灯观测处采用了镀ITO 膜屏蔽玻璃。

2.3 对显示屏下部按键处较大的贯通孔则采取了铜制屏蔽盒的设计。

3 抗振动与抗冲击设计

抗振动与抗冲击设计主要采用的技术有隔离技术、去耦技术、阻尼技术和刚性化技术。

针对印制板的抗振动与抗冲击，设计了楔形锁紧机构（见图3），将锁紧结构通过铆钉分别铆装于印制板的左右两侧，在箱体上已铸有与之配合的导向槽，可以在垂直方向插入印制板，如图4所示。给锁紧机构螺杆顺时针方向施加预紧力，左右的楔形块便会沿楔形表面移动，实现在左右方向与导向槽面接触，直至锁紧。对电池的固定，在箱体上铸有限位槽，并配以专用的固定架。

对于在铸铝件上攻丝易滑丝的现象，采用了钢丝螺套的工艺。钢丝螺套是高精度的内、外螺纹同心体，其自由状态下外径比安装螺孔直径稍大，从而使丝套装好后，可以牢固地固定在螺纹孔中，形成符合国标的高精度内螺纹，其各项性能均优于攻丝型的螺纹。钢丝螺套使螺钉与安装螺孔之间形成弹性联接，从而消除了内、外螺纹之间的螺距和牙型误差，使每圈螺纹上的负荷均匀分布，并能减振，从而加强了内螺纹，增强了螺纹联接的承载能力和抗疲劳强度；由于钢丝螺套是由高强度及高表面质量的钢丝制成，从而减少了螺钉与其的磨擦及磨损，可使螺钉上由于磨擦而产生的扭力减少90%，所以用最小的旋紧力矩即可得到最大的预紧力矩和螺钉拉力，防止螺钉松脱；同时，在与普通内螺纹同样的强度条件下，使用丝套使螺孔的强度大大提高，这样就可以节约材料，减少重量及体积。并且钢丝螺套的材料为耐热、耐腐蚀的优质钢，可以防止螺纹联接的锈死，卡死、擦伤等不良现象的发生，从而也进一步增加了整机的抗振动与抗冲击性。

4 热设计

整机的最大功耗为50W，待机功耗≤5W，采用自然散热方式。在机箱的结构设计上，将电路板上功率器件紧贴箱体内壁，将热量带出箱体外。为提高散热效果，在发热器件与机箱内壁之间配有导热橡胶，用以降低他们之间的热阻，并可提供电气绝缘。

5 三防技术

由于潮热、盐雾、霉菌三种环境因素对电子产品有较大影响，因而把它们称为三防技术。目前主要采取四种三防措施：材料防护，工艺防护，结构防护，隔离防护。

便携式机箱采用整体密闭式金属机箱，箱体和箱盖接缝处采用防水密封圈，并用southco 拉动式锁扣，采用左右双面锁紧方式，确保了整机的完全密封性，极大程度的减少了空气中杂质灰尘和水汽对元器件表面的腐蚀性危害；面板与箱体接缝处采用导电橡胶，更好的保护了机箱内部的所有元器件，使其各容易达到“三防”要求，也满足了此便携式机箱屏蔽的要求。

所有受力件如松不脱螺钉、把手和面板安装螺钉均采用不锈钢1Crl8Ni9Ti 材料；机箱的箱体、盖板、面板均进行Al/Ct.Ocd 处理，然后喷涂草绿色塑粉（GY04 GB/T3181）。为了弥补视觉上较暗淡的不足，机箱的涂覆采用了表面为桔纹纹理的喷塑方法，以此营造出类似于非金属材料的肌理，给人一种柔和、明快的感觉；对印制板也进行了喷涂三防漆的处理，进一步提高了各元器件的使用寿命，提高了整机的稳定性和可靠性。

6 结论

上述，分别从机箱的设计、电磁兼容设计等五个方面讲述了结构设计技术及各部分的实际应用，这只是本人从事电子设备结构设计的一点经验，是初步的，不一定全面。随着科学技术的不断发展和材料科学研究的不断深入，电子设备机箱设计的内容和要求也会越来越多，设计人员应秉承科学发展观的精神，及时更新设计理念，用新技术、新工艺、新手段来指导具体的机箱设计，以满足电子设备的发展需求。

[1]邱成悌，赵 ?殳，蒋全兴.电子设备结构设计原理［M］.南京：东南大学出版社，2001.

[2]朱世雄.抗恶劣环境计算机［M］.北京：国防工业出版社，1986.

[3]董杰.机械设计工艺性手册［M］.上海：上海交通大学出版社，1991.

[4]任苏中.航空电子设备结构设计［M］.北京：航空工业出版社，1992.