机壳的热设计
机箱结构设计技术规范
5.3.2.4部件图：在总装图不能完全表达设计意图时，还需做出部件图，部件图的要求同于总装图；
5.3.2.5零件图：是整套图纸的最根本单元，要求能按制图标准清楚表达零件，对于关键\重要尺寸，需在标示尺寸后分别标注“〔Gx〕〞与“〔Zx〕〞标示，“x〞表示处数，如：图上尺寸28±0.01是第3处关键尺寸，标示为“28±0.01〔G3〕〞，同时在标题栏中注明零件名称、数量、所属机箱、图号、材料、外表镀涂、零件版本以及关键\重要零件标示等，如果同时具有关键特性和重要特性的零件图，那么只在图纸标题栏内标注“G〞；
6.3箱盖组件
6.3.1箱盖：箱盖的外型尺寸：一般与箱体同宽，与箱体接触面有良好的电接触，单边间隙留0.3mm较适宜；
6.3.2箱盖压条：为便于箱盖与箱体固定，在箱盖内侧设计有压条，帮助箱盖卡在箱体上，一般压条与箱盖间的间隙等于面板支架的板厚加上0.3mm；
6.4箱体组件：箱体、面板与箱盖的根本尺寸〔见图1-7、表1-3〕；
5.2.5机箱内部元器件的排列是根据电原理图，主要元、器件的外形尺寸及相互关系，并考虑通风、减振、屏蔽及走线的方便美观程度等来确定的。
5.3确定机箱零、部件结构形式，绘制零件图纸
5.3.1图纸是工业的语言，再好的设计，也需用它表达出来，一套清晰完整的图纸是一个好的产品的前提和保证。我公司机械图采用【中国国家工程制图标准】，投影方式采用第一视角投影法，尺寸标注参照GB/T2822-1981，对于由主要尺寸导出的因变量尺寸和工艺上工序间的尺寸，不受此限制；对已有标准规定的尺寸，可按专用标准选用，机械组参照GB/T 14665-1998所做的【模板及图框使用说明】对CAD电子档、图框、图层、图线等也做了详细规定，详见【受控文件归档模板】。
钣金结构的机柜设计
钣金结构的机柜设计1钣金结构的机柜概述1.1钣金结构机柜的组成钣金结构机柜由底座、前后门、侧门、前后框架、上盖、角规及横梁组成，一般采用可组装结构方式，以便于组装、联接及移动。
钣金结构机柜的钣金件通过金属薄板冷加工而成，同一类型钣金件具备相同厚度，钣金结构机柜是一个联接牢固的整体结构，采用承重性较强的固定托盘，一方面能够使机柜更加稳固，另一方面也有利于控制设备稳定运行。
钣金结构机柜的角规，为确保机柜能够安全接地，一般采用镀彩锌加以处理。
钣金机柜前后门采用高密度网孔构造，能有效减少机柜内部设备的电磁辐射。
钣金机柜的风机外壳经过一次成型，有效减弱风机的震动。
钣金机柜的表面进行喷砂和喷塑加工，整体结构采用防腐喷塑技术，能有效抗腐蚀，抗酸碱。
1.2钣金结构机柜结构类型钣金机柜在结构方面，有两种分类方式，按照机柜框架划分，可以分为整板式和立柱横梁结合式；按照机柜角联的方式划分，又可以分为粘接联接、螺钉联接、销联接及焊联接等四种形式。
由这几种形式类型可以看到，钣金机柜在加工制造过程中主要涉及到了电焊、剪板及折弯这三种工艺，这三种工艺也是钣金工艺形式的主要工序。
1.3钣金结构机柜的主要联接方式随着技术进步和工艺水平的提高，钣金机柜在加工制造上也有着多样的制作方式，既可以采用整面板制作而成，又可以使用具备相应尺寸规范的插件加以组合而成。
通常情况下，前、中、侧横梁及立柱构成了钣金机柜的主体结构，一般来说，前、侧横梁和立柱主要是通过折弯及与折弯工艺相结合的避位穿插应用技术加以联接，同时，前、侧横梁的联接还可以采用焊接的方式；中横梁的联接主要依靠立柱带有的工艺槽。
2钣金结构机柜设计应满足的设计要求在进行钣金结构机柜设计时，要首先明确钣金机柜的设计性能，在此基础上，运用各种新工艺设计草图、规定尺寸及结构、确定强度，使机柜的技术参数达到设计要求。
具体地说，钣金机柜在设计中需要遵循的设计规范为以下几方面：首先，充分发挥钣金机柜在抗震、抗腐蚀、防冲击、防水防尘及防辐射等方面的性能，确保控制设备安全运行。
Icepak在电子设备热设计中的应用
Icepak在电子设备热设计中的应用文章明确了热设计在产品设计过程中的重要性，介绍了电子设备散热的若干方法；对热分析软件Icepak的功能特点、应用范围以及仿真步骤进行了介绍，并利用Icepak软件进行了实例仿真。
标签：Icepak；热设计；热仿真1 概述图1给出了基于Icepak （实线）和传统设计（虚线）的两种产品开发模式的比较。
产品开发人员通过Pro/E等大型三维CAD设计软件进行产品的三维设计，建立产品的虚拟样机，基于Icepak的产品设计用在虚拟样机上的仿真替代了在物理样机上的测试，这样能够减少甚至取消物理样机的制造，大幅度地缩短研发流程，降低研发费用，提高设计质量。
因此特别适合于物理样机制造周期长、费用昂贵的复杂产品的开发。
图1 两种开发模式的比较2 电子设备的散热方法2.1 传导传导是由于动能从一个分子转移到另一个分子而引起的热传递。
传导可以在固体、液体或气体中发生，它是在不透明固体中发生传热的唯一形式。
对于电子设备，传导是一种非常重要的传热方式。
利用传导进行散热的方法有：增大接触面积、选择导热系数大的材料、缩短热流通路、提高接触面的表面质量、在接触面填导热脂或加导热垫、接触压力均匀等。
2.2 对流对流是固体表面和流体表面间传热的主要方式。
对流分为自由对流和强迫对流，是电子设备普遍采用的一种散热方式。
产品设计中提到的风冷散热和水冷散热都属于对流散热方式。
2.3 辐射辐射是在真空中进行传热的唯一方式，它是量子从热体（辐射体）到冷体（吸收体）的转移。
提高辐射散热的方法有：提高冷体的黑度、增大辐射体与冷体之间的角系数、增大辐射面积等。
3 Icepak软件介绍3.1 功能及特点Icepak软件是专业的、面向工程师的电子产品热控分析软件，可以解决各种不同类型和尺度的热流耦合仿真问题，在航空和航天电子设备、通讯、汽车、电气、电源设备、通用电器及家电等诸多领域得到广泛应用。
Icepak具有以下技术特点：（1）建模快速，具有多种模型直接接口、现成的模型库、各种形状的几何模型。
电气控制柜设计制作-机柜设计-机柜的结构设计要求-功能要求
功能要求功能要求主要是满足系统的结构、强度、屏蔽和通风散热的要求、接地导电性能要求等。
1．结构要求机柜系统的结构是一个系统的硬件、PCB、线材、电源、管路、仪器设备等空间放置的位置、形式、连接装配方式等。
机柜钣金件由于其良好的强度、刚度、加工性、导电性，通常用于负责支撑系统大部分的硬件、PCB、线材、电源等。
硬件的放置形式多种多样，其要求也会有所不同。
例如，装配PCB时，可以考虑在钣金件上压铆螺柱来支撑，也可以在钣金件上冲压出突台来支撑，再用螺钉装配。
线材的固定可以考虑用绑线带扎在钣金件上，钣金件上只需要冲压绑线带规格要求的孔；也可以考虑在钣金件上冲压出绑线的结构。
2．强度和刚度要求机械强度是机柜结构设计中最重要的一环，因为机柜中大部分的重量靠其结构件来支承，结构件的机械强度出现问题，机柜的整个强度就会出问题。
机柜一般需要做振动测试、跌落实验、碰撞实验、冲击实验等，有的机器甚至要求强度做到能承受100kg的冲击，这就需要足够的机械强度和刚度。
尤其是那些需要支撑悬空硬件的结构件和起主要支撑作用的支架等，更必须有高的强度。
根据机柜产品的负荷大小、抗振、抗冲击要求来进行强度、刚度设计验算。
在进行强度和刚度设计时要考虑结构件的连接方式，整体是拼装还是焊装等；还要考虑结构件的结构形式，通过增加折弯或压筋来增加结构件的强度和刚度等。
通常设计大型的机箱、机柜时，应先设计起支撑作用的支架框架。
这样的支架框架优先选用封闭异形管型材，也可选用比较厚的板材并折弯成“∏”或“□”形。
一般情况下，增加一个折弯会使刚度增加几倍。
3．机柜的安全防护要求机柜应具有良好的使用性和安全防护设施，并能保证操作者安全，因此须根据设备的使用环境以及设备对防雨、防尘、防异物进入的要求来确定其防护等级。
户外设备、在恶劣环境中使用的设备以及对湿度和灰尘、盐雾敏感的设备的防护等级要求较高。
防护等级的设计要根据实际需要而定。
（1）机柜的结构设计应能保证安装在机柜内的电气组件及连接导线安全可靠地工作，不会受到风霜雨雪、沙尘及小动物等的侵害。
电子产品热设计及数值分析研究
引言
随 着 微 电子 技 术 、 高 密 度 三 维 组 装 技 术的 迅速 发展 ，集 成 电路 得到 了广 泛应 用 ， 各种大 功 率元 器件 的应 用 越来 越 多 ，电子 器 件 的封 装 形式 及性 能也 不 断提 升 。集成 电路 不断 向复 合化 和集 成化 的 方 向发展 ，可以 说 现 代 电子 产 品正 日益成 为 由高 密度 组装 、微 组 装 所形 成的 高 度集 成 系统 。在 电子产 品 广 泛应 用的 今 天 ，人们 对 电子 产 品也越 来越 追 求 多功能 、便 携和 高 可靠 性 。这种 电子 产 品 功 率 上升 、设备 小型 化 的发展 趋 势使 得 电子 元 件 内部 整体 功耗 及 热量 增加 ，电子元 件 及 产 品系统 内部 的温 度 上升 。统 计 资料表 明 ： 电 子 元 器 件 温 度 每 升 高 ２ ， 可 靠 性 下 降 ℃ ｌ％，温 升 ５ ￣时 的 寿命 只有温 升 ２ ℃时 的 ０ ０Ｃ ５ １６ ／ …，所 以 说 高 温 因 素 大大 地 增 加 了电 子 产 品的故 障率 。因此 ，热 设计 是 电子 产 品可 靠 性 及其 性能 的基 础 。
一
２ 电子产 品 的热设 计和 热 分析
工程 中的热 设计 首先 要进 行需 求分 析 ， 这 包 括 设 备 基 本 类 型 、使 用 环 境 、整 机 功 耗 、内部 板卡 功耗 和外 观要 求 ，然后 根据 需 求分 析选 择冷 却方 式 。当然 在 很多情 况下 冷 却方 式是 唯一 的 。例如 ，大 部分 军 用产 品 中 只能 通过 热传 导的 方式 进行 散 热。在 确定 冷 却 方 式后 就可 以进 行建 模 、热 分析 等后续 步 骤 。 图１ 热 设 计的 一 个 基 本流 程 。 下面 通 是 过 一个实 例来 了解 电子 产 品的热 设计 过程 。 一
高效简洁的电子产品热设计(软件篇)6sigmaDC
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6SigmaET的常见问题
怎样申请、导入License
1.申请License
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6SigmaET的常见问题
模型 标签切换到 不同方案 纠错 属性栏 标签切换 到库
结构树
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6SigmaET
即时纠错
例无虚发
调校
• 即时纠错 例无虚发：纠错窗口实时显示错误信息，鼠标点击信息即可定位
另外也可 通过 按钮检查 模型 鼠标点击错误信息，即高亮显示模型错误部位
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前赴后继 左右逢源
建模
• 左右逢源：可在左侧模型节点上右键点击新建模型，也可用右侧的工具栏图标新建
可在左 侧模型 节点新 建下一 级模型
也可在 右侧工 具栏上 直接新 建下一 级模型
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6SigmaET 模型材料 应有尽有
• 多种模型：
建模
模型
说明
自动生成结构树 求解域、机壳 通风口 PCB（PCB打孔）
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6SigmaET
动画报告 以逸待劳
• 报告生成 以逸待劳：
后处理
HTML兼容PPT格式报告
HTML格式报告
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6SigmaET的常见问题
1. 2. 3. 4.
典型的密封式电子设备结构热设计研究
从此人手 ， 确 定各设计 环节 ： 可
・
Ｐ Ｂ优 化 设 计 。 在 完 成 功 能 前 提 下 ， 器 件 Ｃ 元
布 局 合 理 ， 于 耗 散 热 均 匀 散 出 ， 利 于 采取 结 构 散 利 并 热措施 。
・
动 ： 弦 波 ５ ５ ～５ ， 速 度 幅 值 正 ～ ５ Ｈｚ 加
ｗ ａ ｅ ｗ ｅ ｅ ｃ ｒ ｉ ｄ ｏｕｔ ｒ ｒ ａ ｒｅ ．
Ｋｅ Ｗ ｏ ｄ Ｔ ｈｅ ｍ ａ ｓｇｎ； ａ ｅ ａｂｉ ｔ Ｈ ｅ — ｃ ｎｄｕｃ ｉ ａ ｅ ｙ ｒ ｓ： ｒ ｌｄｅ ｉ Ｓｅ ｌ ｄ ｃ ｎｅ ； ａｔ ｏ ｔｎｇ ｐｌ ｔ
热设计在 无线 电结构 设计 中 占有重 要地 位 ， 实 践表明 ， 电子 元 件 的 故 障 率 随 元 件 温 度 的 升 高 呈 指 数 关系而增加 ， 电子 设 备 线 路 的 性 能 则 与 温 度 的 变 化 成 反 比 。 对 于 环 境 条 件 较 为 苛 刻 情 况 下 的 热 设 计
更 需 精 心 分 析 与 计 算 。这 里 ， 某 工 程 用 密 封 机 箱 就
重
量＜２ｋ ５ｇ
分 析 以 上 指 标 ， 设 备 为 长 期 工 作 环 境 湿 度 过 该
大的野外 设备 ， 就 决 定 了本 机 箱 为 全 密 封 机 箱 。 这
而箱 内有 电源 、 Ｕ 等 高 热 器件 ， 此机 箱的热 设 ＣＰ 故 计 成 为 设 备 能 否 正 常 工 作 的 关键 。在 设 计 论 证 过 程 中首 先 否 定 了机 箱 外 安 装 风 扇 的 方 案 ， 然 强 迫 风 虽 冷 可 较 迅 速 带 走 机 壳 表 面 热 量 ， 安 装 风 扇 必 将 提 但 高 电 源 输 出功 率 、 加 了 热 耗 ， 主 要 原 因 是 高 热 、 增 更 高 湿 环 境 无 法 保 证 风 扇 正 常 工 作 。 由此 可 设 定 本 机
小型化设备热设计实践
（ ）盒 体 紧 密 接 触 ，减 少 传 导 热 阻 ３
模 块 通 过 楔 形 锁 紧 器 与 盒 体 中 段 连 接 ，利 用 锁 紧 器 的 锁 紧 力 保 证 模 块 与 盒 体 之 问 的紧 密
接触 ，从而减少传 导热阻 。
（ ）边 界 条 件 设 置 ２ 采 取 保 守 设 计 的 思 想 ，仿 真 时 按 照 较 恶 劣
③
电池 盒 体 内 ， 电池 组 也 与 金 属 电池 盒 体直接 接触 （ 图 ｌ ） 见 ｄ。
（ ）涂 敷 散 热 硅 胶 ２ ① 在 盒 体 三 段 之 问 以 及 模 块 底 面 与 盒 体
之 间 的接 触 面 处 涂 覆 导 热 硅 胶 ，增 加 热传 导效果 ；
３１热 分 析 ．
・５ ８・
壳 体 材 料 选 用 铝 合 金 （ ｕａｕ ｎ ｍ） 导 ｄ ｒｌｍｉｕ ， 热 系 数 ｌ ０ ｍＫ。 ８ Ｗ／ 图 ２是 已经定 义 了热 源 的截 图 ， 中 ， 其 深黄色
（ ｍｐ ｔｔ ｎ ｌ ｌｉ ｙ ａ ｃ 计 算 流 体 动 力 Ｃｏ ｕａｉ ａ ＦｕｄＤ ｎ ｍｉ： ｏ 学 ） 和 数 值 传 热 学 仿 真 技 术 ， 并 结 合 Ｆ ＯＭＥ Ｃ 公 司 在 电子 设备 传 热 方 面 的 大 量 Ｌ ＲＩ Ｓ 独特 经验和数据 库开发而成 。
（ 图 １） 见 ｂ；
进 行 三 个 守 恒 方 程 的求 解 。在 有 限 体 积 法 的应
用 过 程 中 ，首 先 将 整 个 求 解 域 细 分 为 若 干 个 有 限 体 积 ， 就 是 所 谓 的 网格 ， 对 每 一 个 网格 ， 也 针
②
印 制交流：小型化设备热设计实践
小 型 化 设 备 热设 计 实践
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机壳的热设计
电子设备的机壳是接受设备内部热量，并通过他将热量散发到周围环境的一个重要热传导环节。
机壳的
热设计在采用自然散热和一些密闭性的电子设备中显得格外重要。
由试验证明，不同结构形式和涂覆处
理的散热效果差异较大，经验证明：
1。
增加机壳内外表面的黑度，开通风孔（百叶窗）等都能降低电子设备内部元器件的温度。
2.机壳内外表面高黑度的散热效果比两侧开百叶窗的自然风冷对流效果好。
内外表面高黑度时，内部平
均降温20度左右，而两侧开百叶窗时（内外表面光亮），其温度只降8度左右。
3.机壳内外表面高黑度的散热效果比单面高黑度的效果好，特别是提高外表面的黑度时降低机壳表面温
度的有效办法。
4。
在机壳内外表面黑化基础上，合理的改进通风结构，加强空气对流，可以明显降低设备的内外温度。
5。
通风口的位置应注意其流短路而影响散热效果，通风口的进出口应设在温差最大的两处，进风口要
低，出风口要高。
风口要接近发热元件，使冷空气直接起到冷却元件的作用。
6.在自然散热时，通风孔面积计算很重要。
可根据设备需由通风口的散热两计
算：S0=Q/7.4*10^5*H*t 其中：S0为进风口或出风口的种面积cm^2
Q为通风孔自然散热的热量（设备的总功耗减去壁面自然对流和辐射散去的热量）w
H 为进出风口的高度差 cm
t=t2-t1 设备内部空气温度t2与外部空气温度t1之差
7。
通风口的结构形式很多，由金属网，百叶窗等等，设计时要根据散热需要，既要结构简单，不易落灰，又要能满足强度，电磁兼容性要求和美观大方。
8。
密封机壳的散热主要靠对流和辐射决定与机壳表面积和黑度，可以通过减少发热器件与机壳的传导热阻，加强内部空气对流（如风机）增加机壳表面积（设散热筋片）和机壳表面黑度等来降低内部环境温度
(2)强迫风冷设计
当自然风冷不能解决问题时，需要用强迫空气冷却，即强迫风冷。
强迫风冷是利用风机进行古风或抽风，提高设备的空气流动速度，达到散热目的。
强迫风冷在中大功率的电子设备中应用广泛，因为它具有比自然风冷多几倍的热转移能力。
与其他形势强迫风冷比较有结构简单，费用低，维护简便等优点。
整机强迫风冷有两种形式：鼓风冷却和抽风冷却。
鼓风冷却特点是风压大，风量集中。
适用于单元内热量分布不均匀，风阻较大而元器件较多的情况。
当单元内风阻较大，需要单独冷却的元件和热敏元件较多，且各单元间热损相差有较大时，建议用凤管冷却，以便控制各单元风量的需要。
当旨在机柜底层具有风阻较大元件，中上层五热敏元件的情况下，建议用无风管形式来降低成本。
抽风冷却特点是风量大，风压小，风量分布比较均匀，在强迫风冷中应用更广泛。
他也可分为有管道和无管道两种情况。
对无管道的机框抽风，整个机框相当于一个大风管，要求机柜四周密封好，侧壁也不应开空，只允许有进出风口，考虑热空气上升，抽风机常装在机框上部或顶部，出风口面对大气，进风口装在机柜底部，这种无管道风冷方式常用于机柜内各元件冷却表面风阻较小的设备。
对于在气流上升部位又热敏元件或不耐热元件则要必须用风管使气流弊开，并沿需要的方向流动，其进风口通常在机框侧面，出风口在机柜顶部。
对某些发热较大的功率管，整流管等器件可以单独风冷或用管道风冷。
由于在强迫风冷时灰尘，油雾，水蒸气和烟等会被气流带进设备而滋生内部污染，以及如何提高制冷效果等，因此，在进行强迫风冷设计时，应遵循以下基本要求；
1.强迫空气的流动方向应于自然对流空气的流动方向尽量一致.
2.在气流通道上，应尽量减小阻力，并避免大型元器件阻塞奇六。
要将气流合理分配给给单元和元器件。
使所有元器件，部件都能顺利冷却，并使其在稍低于额定温度下工作，可利用分流片和调整气片使气流直接流过发热元件。
3.要合理排列元器件，应尽可能把不发热与发热小的和耐热性能低的及热敏的元件排在冷空气的上游（靠近进风口），其余元件尽量按他们的温度高低以递增的顺序排列，对那些发热量大而导热性差的器件必须暴露在冷却空气中，必要时进行单独冷却。
4.在不影响电性能的前提下，将发热量大的元器件集中在一起排列，并与其他元器件热绝缘，这样可以减少风量，风压，而减少风机功率。
5.赠机通风系统的近出风口应尽量远离，要避免气流短路，且入口空气温度与出口温度之差一般不要超过14度。
6.用于冷却电子设备内部元器件的空气，必须经过过滤，要安装防尘口。
7.在湿热环境下，为避免潮湿空气对元器件直接影响，可采用空芯印制板组装结构。
8.为保证通风系统安全可靠工作，必要时要在冷却系统中社控制保护装置。
9.应尽量减少强迫风冷系统的气流噪声和风机的噪声。
10.通风孔应满足电磁兼容性及安全性要求。
11.在一些大型电子设备中为提高电子线路对电磁干扰的屏蔽能力常将多块印制板在一个用金属板构成的密封小盒内，让元件产生的热量通过盒内的对流，传导，和辐射传给盒壁，再有盒壁传给冷却空气把热量散掉。
12.当机柜或机箱内有多块印制板平行排列时，印制板的间距不宜相差太大，否则，气流将直接从间距大的地方流过，而降低对其印制板的冷却效果。
13.再强迫风冷冷却的设计中，正确选择风机很重要。
风机有离心式和轴流式，其中离心式风机特点是风压高，风量集中，风量小；轴流式风机是风压小，风量大。
选择风机时要根据空气流量，风压大小，风道的阻力特性，体积，重量和噪声等等进行综合分析。
其余冷却方式：1.液体冷却 2.蒸发冷却3.半导体冷却4.热管散热等。