​机箱机柜中的模块化设计

模块化设计作为一种新的设计理论和方法，自上世纪70年代在发达国家兴起以来，已渗透到设计的方方面面，形成了理论分析、设计生产、试验标准及规范等一套完整体系。它是一种标准化方法，属于标准化范畴，是标准化原理在设计方面的具体应用。模块化设计就是将基准部件和功能部件（模块）通过各种形式的组合，或通过增加、减少来实现产品的多样化，是强调通用性和互换性的一种设计方法。随着高新技术在军用雷达中的广泛应用，军用雷达的功能越来越先进，设备结构也日趋复杂，面对未来高科技与高集成技术的迅猛发展，传统的设计模式已经无法适应产品多样化、更新快的发展趋势和市场竞争的需求。在这种形势下，通用化、系列化、模块化在设计中的应用就显得尤为重要。机箱机柜的模块化设计模块化设计的必要性机箱机柜作为雷达的重要组成部分，它的模块化设计对于整个雷达系统有着举足轻重的作用。不同的雷达有着不同的使用功能和应用环境，对机箱机柜的要求也是千差万别，设计出一种能适应所有应用环境的产品是不现实的，但可以设计出有侧重点的机箱机柜模块，针对不同的使用情况，灵活的组合、互换，这样不仅缩短了研制周期，避免了重复设计，还提高了设备的可靠性和可维修性。机柜模块机箱机柜结构的模块化是通过结构形式模块化、外形尺寸系列化、结构件的通用化来实现的。一般说来，机柜从外形可分为琴式机柜、立式机柜和卧式机柜三种，下面就某车载雷达立式机柜为例介绍机柜的模块化设计。机柜是机箱的载体，机柜的形式和尺寸由机箱的形式和尺寸决定。从GJB2825-1997—《军用雷达机柜、插箱、插件模块化要求》中可以看到，机箱面板宽度尺寸系列为：482.6mm、540mm、609.6mm，其中，540mm仅限于舰船雷达使用。我们优先使用宽为482.6mm的面板，也就是通常使用的19″的面板。根据GJB2825-1997机柜深度尺寸系列为：500mm、550mm、600mm，优先采用550mm、600mm。在实际工作中，考虑到机箱后面板的接插件要预留足够的空间，所以深度600mm较常用。从GJB2825-1997中可知，机柜高度可选1400mm、1600mm、1800mm，实际工作中可根据所装机箱的多少来选择机柜的高度，超出部分可装假面板，备附件抽屉或通风窗。遵循这样的统一性要求，机柜基本统一了外形尺寸及与机箱的安装连接尺寸。某车载雷达立式机柜采用的是无前门列架式结构，由骨架、顶盖板、两侧门、后门、导轨、减振器等组成﹙图1﹚。骨架由立柱、上下围框、包边、导轨架等构件组成，其构件均采用钢板通过数控折弯机成形，再组合焊接。这种结构形式的机柜外形美观，其强度也满足车载要求，可以作为一种机柜模块使用。机柜立柱上预留了一系列的安装孔，通过这些安装孔，任何高度的19″机箱都可以进行互换，如图2所示。导轨架没有焊接在骨架上，而是通过紧固件与骨架相连接，这种结构形式除了保证机箱的互换性，还使机柜有了延展性，可以在需要时对机柜进行扩容。即使产品需要改型也无须一切从头开始设计，从而缩短了设计周期，提高了产品标准化系数，减少了工模夹具种类，降低了成本。图1某车载雷达立式机柜的架式结构图2机柜立柱的安装孔机箱模块某车载雷达机柜上装配的是整面板式机箱，这种机箱的前面板宽度为19″(482.6mm)，高度为nU(U=44.45mm)。机箱与机柜间通过三节导轨连接，最后由前面板上的松不脱螺钉锁紧。螺钉孔的位置有统一的尺寸要求，这样可以与机柜上的系列安装孔匹配，按需要互换、调整位置，使装配更加灵活、机动。整面板机箱可分为框架式和抽屉式两种，分别如图3、图4所示。图3框架式整面板机箱图4抽屉式整面板机箱框架式整面板机箱模块通常作为有一定功能性的分机，如发射分机、接收分机、电源分机等。抽屉式整面板机箱类似于存放抽屉，由前面板和底板（包括后面板、左右侧板）等通用构件组成，底板用钢板折弯而成，通过紧固件连接(图4)。这种机箱模块一般作为备份抽屉使用，通常用于存放一些备附件、文件及工具等。这两种机箱有各自不同的功能，可根据实际需要分别作为机箱模块使用。结束语机箱、机柜作为雷达的基础结构体，对其内部的电子器件起着支撑和保护作用，对电路功能的实现起着至关重要的作用，在整个雷达系统中有着举足轻重的地位。某车载雷达机箱、机柜由于采用了一系列的模块化设计，不但减少了设计和制造中不必要的重复，大大简化了设计，缩短了新品研制的周期，也使产品之间的互换