电子设备造型与结构设计2017精华版

电子设备造型与结构设计2017精华版第一页，共73页。2.工业造型设计必须进入产品设计之中第二页，共73页。4.工程技术设计与造型设计的关系3.造型设计的内容造型设计是工程技术与美学艺术的结合。在产品设计中必须应用工程设计的有关知识、技术，合理地解决产品造型艺术表现的有关技术问题；又必须应用艺术表现法则和造型设计构思原理，部分应用美术设计技能，共同为产品的造型设计服务。第三页，共73页。5.造型设计的美学原则A.比例与尺度a.黄金矩形比与黄金矩形黄金比：直线被分割后的长段为全长的0.618倍；黄金矩形：使矩形的宽度为矩形长度的0.61倍b.平方根比与平方根矩形平方根比：以正方形的一条边与此正方形对角线所形成的矩形比例关系；平方根矩形：由正方形形成1:﹙2﹚1/2，1:﹙3﹚1/2，……这些内平方根组成的矩形。c.模数法则高宽比相同的一系列矩形，它们具有共同的对角线，因而产生了统一、和谐的美感。第四页，共73页。B.均衡与稳定a.均衡：指造型各部分之间前后、左右的相对轻重平衡关系，是力和重心两者矛盾统一所产生的形态。有：对称均衡－将相同的形状、相同的体量和相同的纹样等距离地配置在对称面、对称轴或特定的支点两侧。不对称均衡－均衡中心的每一边在形式上虽不对等，但在美学意义上都有着某种等同，视觉上感到平衡。不对称均衡是积极的均衡，是一种富于变化的、生动的现代造型感觉。在电子设备的造型设计中，不仅要注意大形体之间的均衡感，还要注意一些结构细节，如装饰条、面板、标志安装、色彩等对均衡感的影响。第五页，共73页。图1-1增量调制复接器面板示图图1-1是某研究所研制的增量调制复接器的面板示图。该图利用均衡与不均衡造型设计的原则对面板进行布局。面板上的电话手柄是体积较大且经常需要操作的突出器件将其放置于中部靠左的位置，主要是便于左手接听，其次不会因为放得太靠边而失去稳定感；将一些体形较大连接插座和操作旋钮放在面板右侧，使之与于手柄对比有均衡感，同时还能使右手便于操作旋钮。不过，左侧的两个看似电源开关，如果不采取自锁结构的话，可能在接听电话时误碰。第六页，共73页。b.稳定稳定是指造型整体上下之间的轻重关系。稳定的造型给人以轻松感，不稳定的造型则给人以紧张感。有：实际稳定－指产品实际质量的重心符合稳定条件所达到的稳定。视觉稳定－指人的心理对形体外部形态关系的稳定感受。C.统一与变化只有统一而没有变化造型势必单调、沉闷、呆板；只有变化没有统一造型势必杂乱无章。美的造型应在变化中求统一，在统一中求变化。统一－将性质相同或类似的造型要素并置在一起，造成一种一致性或一致趋势的感觉。变化－将性质相异的造型要素并置在一起，造成一种明显的对比感觉。第七页，共73页。图1-2跟踪控制台面板示图图1-2为某研究所研制的一种通信设备的面板布局图。其面板布局比较协调、统一，虽然面板上的显示器件和操作器件繁多，但经过设计师的调和与组合，再加上一些丝印指示，使面板的外观清析、一目了然，而且又有整体统一感。第八页，共73页。D.主从与重点重点突出是指造型设计中对产品各部分的体量、形状线条、线型、色彩、材质和装饰等方面的艺术处理绝不能轻重不分、主从不清，而是对造型物主要部分加以重点的表现和刻画。突出主体的方法主要有：◆运用形体对比来突出主体。◆运用色彩、材质的对比来突出主体。◆运用精细或特殊工艺，获得特别的面饰效果来突出主体。◆采用特殊的外观件和装饰件来强调重点。◆利用造型中的方向性和透视感等因素，引导人们的视线集中于主体。第九页，共73页。图1-3所示是某研究所研制的一种通信设备的面板设计模型。设计师将波段开关的传统指示方法变为更加形象化的丝印有机玻璃的指示和显示方法，使面板获得特别的装饰效果，显得更加直观、明快和形象。如图所示，面板中部分别装有两个三位和四位的波段开关，设计师设计了两个铝合金并经缎面亮氧化的旋钮，取代了传统的塑料旋钮；在旋钮的上方配置一长矩形有机玻璃显示窗，有机玻璃用丝印的方法只显露出字符。当波段开关旋到一个档位，装在有机玻璃后面的相应的发光二极管点亮，使显示有一种跳动感，感觉十分舒适。图1-3面板设计模型第十页，共73页。6.产品的形态设计工业产品是具有三维空间的立体，它的造型是将功能、结构等物质因素和艺术因素有机组合的空间形象。所以产品造型的实质是依据一定的科学技术原理和美学原则实现产品的立体造型。大多数工业产品的形态是由简单的几何形体采取不同的方式构成的，形态的要素是点、线、面、体。点是位置的所在；点的移动轨迹为线；线的移动轨迹为面；线、面的移动与组合构成体。把一些几何体采取堆砌、拼合或在一个几何体上进行切割，就可以塑造出新的产品。堆砌法造型切割法造型第十一页，共73页。7.色彩设计色彩是造型艺术中不可缺少的元素作为工业造型设计中的色彩设计同样是不可缺的。A.电子产品造型色彩的特点：它的特点是美观、大方、单纯、概括、筒洁、明快，要富有装饰性，对其色彩的功能要素考虑的较多，色彩设计时还受工艺方法、材质选取、产品功能的制约。B.电子产品的色调选择一般产品主色调以一色到二色为隹，三色则较小。色调主要根据产品功能以及产品使用者的喜恶爱好，并结合用户要求和商品性，认真选择。例如，小型电子产品色调爽朗、雅致、明快；大型的、组合型的产品就要色泽稳重均衡，美观又协调。第十二页，共73页。C.电子产品色彩设计的基本原则a.要遵循美学原则。即“统一与变化、调和与对比、均衡与稳定、节奏与韵律、主从与重点、过渡与呼应、比拟与联想”等。b.应符合产品功能要求和外形结构。c.要根据使用环境，选择合适的色彩。d.色彩要有时代感。e.色彩要符合使用者、民族的生活习惯与爱好。f.色彩设计要考虑涂复工艺和色质并重。g.人机关系要谐调。h.极色(黑、白色)和光泽色(指金、银、镀铬等光泽的色)要合理使用。第十三页，共73页。图1-1是某研究所研制的ATM节点交换机的面板示图。由于该机为宽19″，高10U的标准插箱，为了使面板的外观生动活泼、过于单调和使它看起来并没有那么高，将面板按两个矩形区域分割，并将下面的矩形设计得较高，配以上下的横向线条装饰；在面板下方设计几条等宽的横槽，贴上兰色的聚碳酸脂薄膜，再加上经艺术处理的产品的名称和厂家等标签的丝印以及镀亮镍拉手等点缀，使面板显得更富有变化。图1-4ATM交换机面板示图第十四页，共73页。D.采用薄膜按键的面板造型设计薄膜按键作为数据输入结构己经被电子设备广泛应用，现在的薄膜按键已经做到可以防水；在绝缘层下增加金属丝网可以做到电磁屏蔽。同时，采用薄膜按键作面板的造型设计，可以获得其他工艺难以取得的效果：a.外形美观，面板色彩丰富，图案设计可以随心所欲；规格、形状可自由选取，字符、标志、显示窗可以任意搭配。b.具有耐磨、密封、防尘、防油污、防蚀和易清洗等特性。c.装配方便，粘贴牢固，还可及时更换。d.适用范围广，使用寿命长。按键上的簧片使用寿命可达107次，因此在电子设备机箱面板的造型设计中成为首选。不过，由于固定夹层上框架的双面胶在高温时容易软化，并容易产生气泡，因此最好在按键面板加上框架压紧。第十五页，共73页。8.产品设计通过设计分析和设计构思，在满足功能、结构、材料、工艺、宜人性等因素的前提下，将造型构思方案用产品预想效果图的形式，直观形象地将产品构思的形象表现出来，则所谓效果图。效果图中对产品造型的形态、色彩、质感、标志等进行逼真的表现。同时对造型有关的形态、色彩、装饰等方案进行分析，以论证造型的合理性、新颖性和时代感。在效果图基础上，对所有装饰进行具体的图形和结构及尺寸方面的设计，以及造型材和工艺的选择，再经过对新方案的功能、经济(包括成本、效益等)以及社会的评价，然后作出对最隹方案的修正和决策。第十六页，共73页。上图是某研究所研制的手持通信装置，图中(a)预想的效果图；图(b)是通过装饰进行具体的图形和结构及尺寸方的设后，最终得出的三维造型示意图。可以看出，三维图中多了一块可翻转的遮阳板，这是考虑到手持机的显示需要保护，同时也是军用通信设备必须具有的遮光防尘措施。此外，三维图上的装饰曲线也有一些变化以及增加连接螺钉让位孔等。(a).外观造型示意图(b).三维造型示意图第十七页，共73页。第二章人机工程设计人机系统的设计，是使设计的机器能充分适应人的操作和使用要求，以排除不良环境对人机系统的影响，保证操作者安全、舒适和高效地工作，从而合理地分配人机系统中人和机器的职能，提高人机系统的效能和可靠性，并有利于发展生产和降低成本。据统计，人们所获得的全部信息的80%是通过视觉感受获得的，因此视觉是传递信息的主要通道。其次是听觉，在不宜或无法利用视觉的场合，听觉是获得信息的一种重要通道。此外，触觉也是获得信息的一个通道，它是由外来信号（力、热、电）对皮肤的刺激而获得的信息，由于所获得的信息比较简单，因而只是在特定的场合下才使用。因此，人机工程设计主要偏重于解决视觉方面的问题。第十八页，共73页。1.显示器的选择显示器是设备将信息传给操作者的装置，显示就是信息对人体某一感官的刺激。A.视觉显示器a.符号显示器：是以编码形式显示的信息，常用发光二极管(LED)、液晶显示器(LCD)、场致发光显示器(ELD)作为符号显示器。b.图象显示器：它所显示的情况近于真实的图像，如照片、示波器和电视图像等。它能清楚地显示相对位置、相对运动和空间定向等。图像显示器可根据产品的技术指标、环境照度等情况选用不同的器件，常用的器件有CRT显示器、液晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)等。第十九页，共73页。c.数字指示器：以数字形式显示，它直接反映被测量值，故可以用于定量阅读指示，但度盘、刻度尺(或计数器)必须经过标准校验。它也可用于定性、调整和跟综指示。选用数字指示器应根据不同的使用方法进行选择，如定量显示时，选用计数器或数码管好；在定性显示或跟综显示时及一般应用时，则选用刻度盘(指针转动)好；在调定显示时，则选用刻度盘(指针转动)及计数器都合适。d.指示灯显示：以亮度或颜色显示，常用于传送常规信息、报警、危险情况的警告或故障的通报。选用指示灯的颜色种类应尽量少，选取容易区别的颜色，避免选用混淆的颜色，如橙红色易与黄色相混淆，蓝绿色易与蓝色相混淆。此外，在使用规定指示灯的颜色时，应符合操作者原有的习惯，如红、绿、黄三色指示在配电板上表示为三相电源的相序状态。第二十页，共73页。B.听觉显示器在下列情况下可选用听觉显示器：操作人员经常走动而且需要及时处理事件和告急信息时，视觉系统负担过重；设置视觉显示器的部位太亮或有暗适应要求时；或者原始信号是声音及完全使用语言通道等。听觉显示器有：a.蜂鸣器：它声压级最低，频率也较低。它的特点是柔和，一般不会使人紧张或惊恐，适用于较宁静的环境。b.铃：它比蜂鸣器有较高的声压级和频率，常用于具有较高强度的噪音环境中。c.声笛：有吼声和尖叫声两种声笛，常用于高噪音环境中。d.报警器：声音强度大，频率由低到高变化，发出的音调有升降，不受其他噪声干扰。第二十一页，共73页。C.触觉显示器(控制器)在特定情况下，信息传递依靠触觉更为有利时，可选用触觉显示器。不同形状的旋钮，可认为是以形状编码作信息传递的触觉显示器，它主要用于控制器多、视觉负担过重或有暗适应要求的设备上。为此，对不同用途的控制器应设计成不同类型的形状，并使其形状与控制功能相联系。例如，图2-1所示为空军常用的控制器，其中以轮形作为飞机起落架控制器等。实践证明，这些控制器仅产触觉就可辨认，且很少被混淆。图2-1形状编码控制器举例第二十二页，共73页。2.控制器的选择控制器是操作者将自己的决定及动作传给设备的装置。控制器选择的因素包括：人体特性；操作时间长短对工作效率、体力和耐久性的影响；控制目的，控制动作的精度、速度、范围，控制力的大小；操作者所需要的信息来源和控制空间限制等。A.控制器选择的一般原则a.对于手控制器作非连续操作时，其掺控制力不超过90N。b.对于综合显示，可用一只多位开关来控制。c.操纵一个控制器所需的力量、速度和准确性不要超过人能承受的最低限。d.控制器的形状和尺寸应满足动作和控制力的要求。e.作用不同的控制器应易辨别。第二十三页，共73页。B.控制器的运动方向选定控制器的运动方向的一般原则：a.同一台设备上的控制器的运动方向必须一致。b.控制器与显示器的运动方向尽可能一致。例如要增大方位角，控制手轮应顺时针方向转动。c.控制器的运动方向应和被控制对象或指针的运动方向有明显的对应关系，如表2-1所示。d.“开－关”或“增－减”控制器的运动方向应由其安装位置决定，见图2-2。e.应选取一个最佳控制显示比(C/D)，见图2-3。控制显示比：控制元件运动速度与指示(或显示)装置运动速度的比值(C/D)。第二十四页，共73页。表2-1控制器与显示器运动方向的相合性图2-2控制器的运动方向图2-3控制显示比第二十五页，共73页。3.面板的构成与布置面板设计是电子产品设计的重要组成部分。面板上涉及到各种仪器、仪表、显示器、指示器、键盘、旋钮、开关等器件位置的确定和分组排列。面板是人机系统信息传递的桥梁，是监视、调谐设备工作状态的主要部位。因此在面板布置时，要全面考虑，合理布局，整齐美观，便于观察和操作。A.面板布置原则a.内外要协调：面板上的控制器、显示器布置必须满足观察、操作使用和内部结构布置的要求。对于设备内部元器件在不影响工作性能的前提下，应服从面板布置的要求，面板上的各种器件选用及布局应考虑美观，并符合美学法则。第二十六页，共73页。b.显示器应布置在最佳视觉区域，排列要紧凑，符合视觉的运动规律。视距一般为300～700mm范围，以500mm左右为最佳。安装面板应与视线垂直。应根据操作者的工作状态选定面板的高度和面板与视线的夹角。如图2-4所示。c.控制器应安装在最佳工作区域。控制器安装要按主次、经常使用与非经常使用及重点等来布置。要把重要的和经常使用的放在最佳工作位置，如图2-5所示。图2-4眼晴的视区范围图2-5坐着操作时的最佳空间第二十七页，共73页。控制器的排列要符合人机学要求，条理要清晰，以便使操作准确、及时。排列的间隔应符合有关规定，避免操作错误。人坐着操作时，对控制器位置适度，随其离开最佳控制区的距离增加而减小，如图2-6所示。图2-6显示与控制区的布置站着操作控制器，其最佳安装位置，如图2-7所示。图2-7站着操作的最佳显示控制区第二十八页，共73页。控制器不宜布置在妨碍操作的区域。例如坐着操作时，手臂肘弯400mm空间范围内；坐靠椅操作时，不应布置要求肘关节向后运动的操作器，如图2-8所示。图2-8坐着操作时妨碍手肘向后运动的区域图2-9控制器布置举例d.控制器与显示器的布置要有对应关系。控制器应尽量布置在被控制的有关显示器附近，手的动作不应妨碍操作者对显示器的观察，如图2-9所示。第二十九页，共73页。B.面板的分区显示器与控制器在面板上布置可按系统、功能、操作顺序、主次等分区排列，如下图所示。a.按操作顺序排列，即按从左而右的操作顺序排列。b.按系统排列，即Y轴系统(1～5旋钮)，X轴系统(6～13旋钮)，显示系统(14～17旋钮)，并在面板上用分界线加以区别。c.按主次排列，将主要控制器和显示器安排在面板中间，重要和需经常操作的控制器布置在紧靠主要控制器的右侧。第三十页，共73页。C.面板对文字、符号、色彩的要求控制器和显示器面板上(一般在其下方)说明用途和运动方向所用的文字、字符和标记要简洁、工整，要符合有关标准，对刻度应标出最大和最小范围。面板布置和色彩要遵循美学原则，美观、整齐，按色彩规律进行必要的装饰，以增加美感给人以美的享受。面板上的色彩还要考虑操作者的视觉和视力等因素，注意面板上各种元器件色彩的多样化。面板一般以冷色调和中性色调多。面板的色调可以分为单色调、双色调和多色调，通常以单色调为主。D.面板照明a.侧光照明：用于开窗式度盘，如图(a)；b.背光照明：常用于透明度盘，如图(b)；c.导光板照明：如图(c)所示。度盘照明(c)导光板照明第三十一页，共73页。3.控制台设计控制台的形状、尺寸设计，首先由其允许安装的空间尺寸决定，此外还要考虑到显示和操作的要求及操作者的人体特性。另外，控制台的最大尺寸还决定于视线和手所达到的范围，最后国家标准来确定其尺寸。常见的控制台的形状和尺寸如图2-10、表2-2所示。图2-10常见的控制台表2-2控制台各部分尺寸表第三十二页，共73页。4.安装维修时对设备结构设计要求为了维修和恢复设备的正常工作，必须进行必要的维护修理。在结构设计时，必须根据操作、维修人员的人体特性和实际情况对安装维修的结构作出当考虑。a.便于迅速寻找和确定故障部位，元件装拆方便；b.应考虑保护安装、维修人员的安全措施；c.设置必要的安装维修出入孔和观察窗口；d.应考虑便于安装维修的插箱结构。第三十三页，共73页。第三章电子设备结构设计在电子设备中，由工程材料按合理的连接方式进行连接，且能安装电子元、器件及机械零、部件，使设备成为一个整体的基础结构，称为电子设备结构（简称机箱机柜）。1.机柜机箱结构设计的基本要求a.保证产品技术指标的实现。b.便于设备的操作使用与安装维修。c.良好的结构工艺性。d.贯彻执行标准化。e.体积小、重量轻，造型美观大方。第三十四页，共73页。2.电子设备的基本类型及其组成A.电子设备的组装级：电子设备组装是由单个元器件、机电元件及结构件组成具有一定功能的部件，至最后组装成完整电子产品的过程。根据组装单元的尺寸和复杂程度不同，将电子设备的组装分成不同等级，称为电子设备组装级。右图给出电子设备组装级示意图，对某个具体设备不一定各组装级都具备，要根据具体情况而定。第三十五页，共73页。B.电子设备的基本类型及其含义a.机架：用以组合安装设备的安装架称为机架。b.机柜：以门和盖板所复盖的机架称为机柜。c.台式机箱：台式设备完整的外壳称为台式机箱。d.插箱：用于机架上组合安装的机箱称为插箱。e.插件：插入插箱、台式机箱或直接插入机架、机柜的具有独立面板的单元结构插件。C.常见机箱机柜分类a.箱壳类机箱：通常用于尺寸较小和结构简单的中、小型电子设备。b.机柜类：对于结构复杂、尺寸较大的设备，把它分成具有独立结构的若干插箱，安置在机架机柜上。第三十六页，共73页。3.机柜机箱设计的基本步骤a.详细研究产品的技术指标—它是设计、制造与使用的唯一依据，也是检验产品质量的客观标准。b.划分插箱数并画出方框图—将电原理方框图合理地过渡到结构方框图，它是确定结构方案的关键。c.确定机柜机箱类型和外形尺寸—根据产品的不同侧重点，制定各种不同方案，必要时画出造型效果图，经过分析比较、讨论和评审后确定。d.进行面板设计与各插箱内部元、器件的排列。面板应根据电原理图、人机工程和造型等进行设计；各插箱内元、器件的排列是根据电原理图，主要元、器件的外形尺寸及其相互关系，并考虑通风、减振、屏蔽等要求来确定。e.确定机柜及其零、部件的结构形式，绘制结构草图。第三十七页，共73页。4.机柜机箱的标准化和模块化A.标准化的意义标准化是国家的一项重要经济政策，它是组织现代化生产建设和实现科学管理的重要手段。a.标准化：是指使用要求相同的产品和工程，按照统一的标准进行投产。b.通用化：是指同一类型不同规格或不同类型的产品中，提高部分零部件或整件彼此相互通用程度的工作。c.系列化：是指在同一类型产品中，根据生产和使用的技术要求，经过技术和经济分析，适当加以归并和简化，将产品的主要参数和性能指标按照一定的规律进行分档，合理安排产品的品种规格，以形成系列。第三十八页，共73页。B.模块化a.模块特征：它的基本特征是具有相对独立的特定功能。模块具有典型性、通用性、互换性或兼容性。由于其特征是以模块为主构成产品，因此采用通用模块加部分专用部件和零件则可构成新的产品系统，可构成系列化。b.模块的分类：按其形态可分为软件模块和硬件模块。软件模块一般指用于计算机的程序模块；硬件模指的是实体模块，根据其互换性特征可分为功能模块、机械结构模块和单元模块。c.模块化与标准化的关系：模块本身是一种典型的结构部件，是经过精选、归并简化而成。它的核心是优化，并具有最佳性能，最佳结构和最佳效益。因此，模块化是标准化的发展，是标准化的高级形式。第三十九页，共73页。5.机箱类结构设计A.机箱结构a.型材钣金结构机箱如图3-1所示。它由型材和钣金构成，图中上方的机箱的两侧四根型材和四根横向型材构成框架，上、下盖板及左、右侧板用钣金制作；下方的机箱只有箱内四根横向型材，再配以经喷砂亮氧化的铝板零件构成。这种机箱标准化程度很高，结构简单，可设计成各种尺寸及形式，灵活多样。它是威图(Rittal)公司的产品，适用于用机箱，单件或批量均可。图3-1型材钣金机箱第四十页，共73页。b.型材组合台式机箱这种机箱也是威图公司的产品，其标准化程度很高。构成机箱的都是标准结构件，由4个专用型材、4个型面导轨、4个带螺纹的的板条、2个角板、2个盖板(通风的或不通风的)和1个后板组成。适用于台式机箱。图3-2型材组合台式机箱第四十一页，共73页。c.型材、压铸和钣金结构机箱这是一种采用多种结构方式组合的台式机箱。其两侧采用铝压铸侧框，型材横梁和钣金盖板。这种结构由于采用压铸和型材，加工量小、工艺简单，机箱强度与刚度较好，但由于受压铸侧框高度的限制，故适用于扁平形状机箱。图3-3型材、压铸和钣金机箱第四十二页，共73页。d.铝板焊接密封机箱如图3-4所示，机箱壳体采用四块板铝板焊接而成。四角焊接的结构见a；如果需要构成5面体的箱筒，只要将后盖用同样的方法焊接，如b所示；如果需要密封或电磁屏蔽，只要在面板槽中放入密封圈或导电衬垫，如c所示。这种结构适用于军用台式机箱或野战背负式设备的外壳，也适用于有特殊要求的环境中。这种机箱结构简单，强度和刚度好，但要求工艺性程度高。图3-4铝板焊接机箱第四十三页，共73页。e.压铸铝机壳现代许多产品都要求小型化，有时候甚至是单板结构，但其战技要求高，此时采用铝压铸外壳可以满足各项性能指示要求。图3-6是一种手持式控制设备，其外壳是采用铝压铸成型的。由于可以作成形状复杂的外形，灵活多变，因此，被广泛用于军用手持式通信设备中。不过，这种结构需要投入大，所以适用于大批量生产。图3-6压铸铝外壳第四十四页，共73页。f.工程塑料机箱由于新的高性能塑料的出现和新工艺的开发，使工程塑料在机箱上得到广泛应用。工程塑料具有尺寸稳定、表面光泽好、较好的机械强度、耐热阻燃、易成型、生产效率高、质轻、耐腐蚀等优点，使塑料机箱迅速进入电子设备的结构领域。如图3-7所示，箱体采用比较经济的注塑工艺(内有印制板的导轨)制成的矩形筒体，三块印制板用支柱连成一体并与后盖板连接，插入机壳，即构成完整的仪器。图3-7全塑结构机箱第四十五页，共73页。g.全塑手持机外壳移动电话手机的外壳基本都是采用全塑压注出来的。如图3-8所示的一种超小型手机外壳示图，整个手机机身是由前外壳、后外壳和无线单元组成。无线单元是由上、下盖围着一块电路板构成，其上、下盖采用注塑后表面镀Cu/Ni进行屏蔽处理。前外壳、后外壳塑压成型后喷塑料漆表面处理。(a)前外壳(b)无线单元(后外壳)图3-8全塑手机外壳第四十六页，共73页。B.插箱、插件的结构插箱与插件是电子设备支承结构的基本部件，属于第二及第三组装级。a.型材与薄板插箱这是典型的印制电路板插箱，由可按标准尺寸安装插件导轨和插件面板的型材作作横梁，两块带法兰的侧板则构成了插件插箱。图3-9型材与薄板插箱这种插箱由专业化厂家（Ｒｉｔｔａｌ公司）生产，标准化、系列化和通用比程度高，可以灵活多样地组合，因此值得推广应用。第四十七页，共73页。ｂ.型材组合插箱图3-10为型材组合的插箱，它的前横梁、侧面的支承和前面两个拉手都是标准型材，后横梁和四角立柱由钣金折弯而成。在拉手两侧加装两件“L”形支架，也可将机箱拉手换成能上架的拉手，即构成插箱。图3-10型材组合两用插箱第四十八页，共73页。C.各类插件示例a.无面板插件：它主要由印制板组成，前端可安装拉手，后端可安装连接器，亦可直接在印制板出连接插头，如图3-11所示。b.薄板插件：是由轧制钢板经弯折焊接而成的，见图3-12(a)。最简单的薄板插件可在印制板上安装支架后再装上面板，见图3-12(b)。图3-11无面板插件图3-12薄板插件第四十九页，共73页。c.铸造插件：是用铝合金铸造的框架，电路元件被放置在空腔内，印制板直接与插接件连接(插接件放在图中的下部)。框架的两面复以金属盖板，并沿接合处的四周密封。这种插件多用于高频或恶劣环境中，如图3-13所示。d.薄板与型材组合插件：图3-14为组合插件，图中(a)为两根型材及前后面板构成的插件；图(b)为用四根型材及前后面板构成的插件。图3-13铸造插件图3-14薄板与型材组合插件第五十页，共73页。6.机柜结构设计A.结构形式机柜的几何形状一般为长方体，它由底座、机柜框架、盖板(指左、右侧盖板，顶盖板、底盖板，前、后盖板或相应的门)及机柜附件组成，见图3-15。图3-15机柜的组成第五十一页，共73页。B.机柜的分类a.钢型材机柜：以钢型材为立柱构成的机柜框架，再加盖板组成如图3-16所示。框架由四根壁厚1mm的异型无缝钢管为立柱与铸铝合金的底座与顶框用螺栓连接而成。为了便于连接，在立柱的端部焊接有带芯的法兰，在立柱上设有标准的系列安装孔，以便安装面板、导轨等。盖板(或门)是用薄钢板折弯加筋而构成的这种机柜强度及刚度都很好，适用于重型设备。但这种机柜的外表不够美观。图3-16框架式机柜第五十二页，共73页。图3-17是某研究所设计的钢型材机柜，它的骨架由顶框、底座、前后立柱焊接而成。顶框和底座用2mm钢板折弯焊接而成，并在承载部位设置了加强筋以提高强度及刚度。前后立柱则分别采用型号为D-58和D-57的钢型材(见图3-18)，顶框、底座和前后立柱通过焊接形成一个不可拆的机架。这种机架强度和刚度好，构件种类少，取材方便。但立柱内壁清洗和涂复困难，抗蚀性差；型材质量不易保证，易变形，难校正。图3-17钢型材机柜外形

图3-18型材截面尺寸第五十三页，共73页。b.铝型材机柜以铝和铝合金型材为立柱(包括横梁)构成机柜机架，再加盖板组成如图3-19所示的机柜。框架由角钢焊接而成的底座与三种不同截面的铝型材为前后立柱、横梁，用螺钉连接构成。在铝型材立柱上，设有标准的系列安装孔。盖板是用薄钢板加铝型材包边而构成的，在盖板的四周边缘装有橡胶密封防尘圈，这种机柜具有一定的刚度和强度，适用于一般或轻型设备。这种机柜重量轻，如果其立柱和横梁采用喷砂亮氧化，盖板采用谈雅色彩，做出来的机柜是很美观大方的。图3-19铝型材机柜第五十四页，共73页。图3-20是某研究所设计的铝型材机柜。它采用高强度铝合金型材作骨架，骨架的立柱、上下横梁和上下侧梁均为铝型材，通过铝合金三通接头粘接为一体，粘接过程使用特制夹具来保证骨架的强度和尺寸的精度。在骨架上安装左、右侧板、顶盖板、导轨、走线装置、通风散热装置等组装成完整的机柜。立柱的截面见图3-21。这种型材机柜应用比较普遍，它具有重量轻、接地电阻小和易于形成标准化、系列化等优点。但由于型材截面的几何尺寸精度低和长度方向易变形，因此，应用时要注意选材。图3-20铝型材机框图3-21型材截面尺寸第五十五页，共73页。C.铝合金型材组合机架如图3-22所示，这种结构的型材机柜在现代电子设备中被广泛应用。特别在大型电子设备机房中用得最多它的侧板和顶盖均是可拆的，机柜的型材宽度可调整，标准化、系列化程度高，外观素雅、整洁、美观。图3-22铝合金型材组合机柜第五十六页，共73页。D.机柜底座及顶框设计机柜底座是支承整机全部重量的部件，它的结构选择对整机的强度、刚度和稳定性影响极大。顶框的结构与底座相似，但由于不承重，故其强度和刚度可以略低一些。a.用型钢经焊接组成底座。(a)为用不等边角钢；(b)为用槽钢。b.用钢板折弯焊接而成。(c)为底座；(e)为顶框。c.用铸铝或铸铝经铸造而成。(d)为铸造底座；(f)为铸造顶框。图3-23机柜底座及顶框的结构形式第五十七页，共73页。E.立柱、横梁、侧梁的设计a.封闭式结构：若柱或梁的断面为封闭形，则它的强度及刚度较大，但内壁清洗及涂复困难且封闭空间无法利用。这种结构常为钢或铝型材，也可用薄钢板折弯焊接而成，见图3-24(a)。b.开口式结构：若柱或梁的断面为开口形，则其强度及刚度较封闭式结构差。由于开口内部可以布线用，节省了空间。这种结构常为铝型材或薄钢板折弯而成见图3-24(b)。图3-24立柱、横梁、侧梁的结构第五十八页，共73页。框架的拼装方式a.螺装：拆装方便，有利于通用化，但连接处刚性较差，见图3-25(a)。b.焊装：加工方便，强度高，刚性好，但焊后变形大，见图3-25(b)。c.粘接：用粘接剂粘合，图3-25（c）为三向接头与框架用粘接剂(改性环氧树脂)粘接后再用销钉穿入。(a)(b)(c)第五十九页，共73页。F.机柜门及侧盖板的设计a.单折弯：一般用1.5mm薄板四周折弯，弯边高10～20mm，在转角处焊接，见图3-26(a)。b.双折弯：一般用1mm薄板，四周折弯两次，弯边高15～20mm，在转角处焊接，见图3-26(b)。c.设计时应考虑：当门和侧板的长度及宽度大于500mm×500mm时，应考意加强筋，见图3-27(a)；侧板可考虑在板上压凸，以便起加强作用，见图3-27(b)。图3-26门与盖板折弯形式图3-27门或侧板的加强筋第六十页，共73页。G.导轨设计导轨分滑动式导轨和滚动式导轨两类，见图3-28。设计导轨应考虑：a.刚性：导轨应考虑较好的刚性，尤其在受振动情况下(如车载)更为重要。b.导轨与机柜架的连接：一般多采用螺装或挂装的方式，也可采用焊接的方式，如图3-29所示。图3-28导轨形式图3-29导轨连接方式第六十一页，共73页。H.控制台的结构电子设备控制台的形式有各式各样，但供人操作的面板部分的高度、宽度和纵深尺寸必须符合人体特性，以保证工作人员能正常工作。控制台的种类有：a.高立柜控制台：立柜高度在1.36m以上，见图3-30。图3-30高立柜控制台第六十二页，共73页。b.低立柜控制台：立柜高度低于1.36m，如图3-31所示。c.控制桌：高度在1m以下的控制台，如图3-32所示。图3-31低立柜控制台图3-32控制桌(台)右图为某研究所设计的控制台。采用钣金结构，在先进的数控机床的加工方法辅助下，可以加工出形状复杂、外形美观的各种钣金产品。第六十三页，共73页。7.附件设计A.面板设计面板是人们观察与操作最频繁的部位(人机界面)，也是产品的核心。面板造型设计的要点是构图匀称、清晰大方、具有时代感；面板上的字迹及图形应简单易懂，符合操作者思维规律和视线流动规律；面板的色彩对比要鲜明、和谐。面板的结构形式有