时间：2023-07-21 17:13:31
导语：在电子产品的结构设计的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
1电子产品开发概述
电子产品的开发离不开企业这个实体，开发项目管理理念需要结合企业的自身实际情况，如企业的行政组织架构，开发项目团队的组织架构等来制定最适合企业的一套产品开发项目管理流程。本文以图1所示的开发项目团队组织架构框来阐述电子产品开发项目管理流程。产品开发整体流程实际上包含一系列阶段步骤，把一组需求和思想转化为市场上成功产品的流程。本文介绍的电子产品开发项目整体流程框图如图2所示。由图2所述，电子产品开发首先要进行市场调研阶段对产品作出准确的市场定位，项目管理者需要进行产品评估设计阶段仔细分析产品功能指标、性能指标、技术参数、系统规格确定准确的项目开发文档作为产品开发的输入，需要对整体设计进行开发计划的制定，系统规格等进行产品开发目标的确定，同时组织设计开发项目团队成员分配，设计开发人员项目责任分配，制定团队各成员的详细准确的设计参数任务书，设置各个阶段时间节点，进行产品成本、时间的控制目标和措施，生产过程中文件控制的实施，产品标准化制定计划等。随后进行产品设计实施阶段，进行设计评审、开发执行，接着进入制作ES样机阶段制作样机进行测试，测试成功随后进行产品小批量生产阶段进行生产小批量样机测试，产品大批量生产阶段，产品更新维护阶段直至产品全生命周期结束。
2电子产品开发技术的详细流程
2.1硬件设计流程
产品硬件设计流程如图3所示，硬件项目组根据产品的技术定义，准确的系统技术参数规格、功能指标、电气性能指标等，进行硬件电路实现方案的设计工作，方案的设计可以提出几套实现方案，最好能引用原有生产产品上的经典的电路模块从而更有力保证产品的设计的稳定可靠性，项目协调员组织相关责任人进行硬件电路设计的评审，评审的原则是以最低的成本最可靠的方案为原则进行方案选定。选定后由硬件工程师进行原理图的设计，设计完成后需要进行原理图的评审工作，评审合格后再进行PCBlayout设计，在进行PCB设计的同时硬件工程师需要与结构工程师一同协调确定产品的开口，孔位，接口位置等信息进行PCB设计。PCB设计完成后需要进行PCB图的评审，PCB评审成功后再进行BOM表的整理，进行元器件的采购，焊接PCB后与软件设计人员进行硬件单板功能调试工作，与结构设计人员进行装配组装调试，发现问题填写问题报告，反馈协调到具体的相关设计人员进行整改工作。最后输出的原理图、PCB、BOM表等资料归档作为下一阶段产品ES样机资料发放的输入。
2.2软件设计流程
产品软件设计流程图如图4所示，软件项目组软件系统需求分析得出的系统需求说明按软件设计流程进行软件方面的设计工作，设计的方案首先根据具体的硬件设计电路模块进行各个模块的软件设计驱动及测试工作，如发现问题及时反馈给硬件设计人员进行协商修改，如果没问题则提出系统软件框架的设计方案，项目协调员组织相关责任人进行软件方案评审，评审的时候需要仔细根据需求实现的技术细节来核实软件是否能达到相应的技术指标。评审成功后则根据具体的功能实现模块逐个进行软件设计，每个功能模块设计完成后，再进行软件整体模块代码兼容软件集成设计调试工作，调试成功后需要在几套硬件上进行反复的测试，测试完成各方面达到系统要求指标后进行程序整理归档及初次发放版本管理。最后输出的软件说明文件、源程序、烧录程序等作为下一阶段ES样机资料发放的输入。
2.3结构设计流程
根据产品的技术定义，提出的准确的系统参数规格，结构项目组进行结构设计工作，根据产品的外观要求，整体尺寸大小、开孔位置、按键、LED灯、屏的位置、端子开孔、电气要求等，选择合适的壳体，进行结构图纸的绘制，绘制的过程中需要与硬件设计人员一同确定产品的一些细节问题，绘制完成后通过软件模拟，模拟成功项目协调员协调相关责任人进行结构设计方案的评审，评审成功后进行结构图纸的释放进行快速成型制作一套结构结合PCB板、结构开孔、按键、屏、端子等进行组装测试。测试没有问题后进行结构图纸的归档工作，最后输出的结构装配图、部装总装文件等作为下一阶段ES样机资料发放的输入。
2.4产品ES样机流程
产品ES样机流程如图6所示，技术工程部在产品开发设计实施阶段完成了硬件、软件、结构设计之后，将硬件设计的输出、软件设计的输出、结构设计的输出作为产品ES样机的输入文件，相关技术设计工程师完成ES样机的测试、调试、组装、装配工作，同时将遇到的问题记录到样机问题反馈表中，随后进行产品功能测试、产品电气测试、产品整机测试，测试过程中如发现问题及时反馈给相关责任技术设计人员进行修改，如果没问题则将产品设计文件，ES样机反馈问题，功能测试报告，电气测试报告，ES样机整机检验报告等进行归档工作，同时将ES样机进行拍照录像存档工作作为下一阶段小批量生产的输入，完成产品ES样机流程。
2.5产品的小批量生产
产品ES样机阶段结束后，接下来的阶段就是进行产品的小批量生产试制阶段，工艺部门与技术工程部门进行输入输出文件交接工作，工艺部门根据产品ES样机流程阶段的输出得到的各种归档资料作为产品小批量生产的输入。产品小批量生产试制其流程如图7所示。工艺部门独立按计划按流程制作小批量样机，完成后质检部门QC对小批量样机进行整机全检，并公布遇到的所以问题，工艺部门完成解决相关问题无法解决的问题反馈到技术部门相关设计人员解决相关问题，解决完成后公布处理结果，工艺、质检进行协调测试直至一致通过，接着进行修改完善相关资料，最后进行工艺、质检、技术三部门共同认证小批量生产的样机是否合格，合格则完成产品的小批量生产流程。
2.6产品的大批量生产
电子产品经过工艺部门小批量生产后完善了产品的配套的工艺生产指导文件，但是有时在大批量生产会暴露出批量的相同的问题如电子元器件采购出错，芯片批次不同造成性能不同，结构件的加工误差无法组装等等，所以在大批量生产之前除了需要根据工程样机及配套的工程样机文件来指导大批量生产之外，在大批量生产进行头几台生产时仍然需要仔细进行整机制造后进行整机全检，持续修改完善工艺资料后，接着就将完善后的工艺资料正式转为生产指导资料指导流水线进行大批量生产进程。大批量生产的流程图如图8所示。
2.7产品维护阶段
产品开发大批量生产阶段结束后，整个项目并未结束，此后由于客户需求，技术更新，降低成本等因素进行产品修改更新，都会在原产品基础上提出些设计的更新变更方案，这个阶段就是项目产品维护更新阶段，需要对项目设计更新，设计人员修改设计文档，在ES样机上进行测试，测试合格是否正式，正式发放升级通知及更新套件处理等，以及进行产品更新升级批次的管理工作等一系列跟踪直到项目生命周期的结束。其中产品修改更新流程如图9所示。
3结束语
本课程作为工业工程专业的一门实践性强的专业核心课程，其主要任务是学习产品功能的设定、常用材料的种类和特性以及加工工艺、产品结构设计的原则以及与产品造型有关的通用结构设计知识，使学生掌握与产品设计相关的基本知识，具有产品结构设计的基本技能，能够完成简单产品设计中从功能定义到材料选择以及最终的结构设计。
1.1本课程的知识模块包括：①产品材料与表面处理工艺常识；②塑料件结构设计的基本原则；③钣金类产品结构设计基本原则；④模具基础知识；⑤产品结构布局设计；⑥产品典型结构。其目的是使学生掌握结构设计的基础知识，培养学生的三维空间想象能力，在实际应用中培养学生的新产品开发以及应用计算机绘图的能力。
1.2课程的重点内容包括：①常用塑胶材料基本知识；②常用金属材料基本知识；③常用表面处理知识；④产品结构设计总原则；⑤产品结构关系分析与结构绘图的基本要求。
二、《产品结构设计》课程的教学思路
2.1选用教材。目前还没有适合工业工程专业使用的《产品结构设计》教材，所以国内普遍做法是选用产品结构设计方面教材，暂定的教材是黎恢来编写的《产品结构设计实例教程》。该教材将作者十几年的产品结构设计经验总结而成，系统、精细、全面地介绍了产品结构设计知识及设计全过程，明确了产品结构设计的概念和岗位职责，并通过讲解一款电子产品的全套产品结构设计的整个过程，帮助学生融会贯通，更加高效地学习和掌握实用技巧。
2.2教学内容。依据工业工程专业的整体人才培养方案和教学大纲的具体要求，将《产品结构设计》分为六大模块，每个模块里面包括若干的章节，各章节之间既自成体系，又互相有衔接，条理清晰，通俗易懂。①“产品材料与表面处理工艺常识”模块，主要介绍注塑工艺理论、常用塑胶材料和金属材料基本知识，以及注塑件、钣金件表面处理方法。塑胶的定义及分类方面，介绍ABS、PS、PP、PVC等的应用范围、注塑模工艺条件和化学和物理特性，重点是使学生了解注塑件的常见问题分析及解决，比如缩水、飞边、熔接痕、顶白、塑胶变形等。金属材料方面，介绍一些金属的特性和应用范围，比如不锈钢、铝、铜、镍和锌合金。常用表面处理知识方面，主要涉及塑料二次加工的基本知识，学生需要了解丝印、移印、烫印、超声波焊接、喷涂、电镀和模内覆膜等表面处理工艺。②“塑料件结构设计规范”模块，重点介绍塑料件在设计和修改阶段需掌握的通用设计规范，比如塑料件的料厚、脱模斜度、圆角设计，能够分析塑料件的加强筋、孔、支撑面的使用范围。在细节部分，应了解塑料件文字、图案、螺纹和嵌件设计。③“钣金件结构设计规范”模块，介绍钣金类产品设计的工艺要求，包括冲裁、折弯、拉伸、成形工艺，并且让学生了解压铸类产品结构设计的工艺要求。在此模块的教学中，应引入企业实际产品案例进行讲解，以便于学生更好地掌握钣金件的设计规范。④“塑料模和钣金模基础知识”模块，介绍塑料模和钣金模的基本类型及典型结构，包括模具概述，模具的分类、注塑机介绍等，重点讲解的是注塑模结构里面的浇注系统、顶出系统、排气系统和行位与斜顶，以及二板模和三板模之间的区别和应用，以“实用、够用”为度，学生只需了解典型的模具结构，不需要进行后期的模具设计。⑤“产品结构布局设计”模块，主要介绍壳体形状结构、密封结构、卡扣结构、螺钉柱结构、螺纹连接结构和嵌件连接结构等知识，以及各个特征的定义、作用和设计原则，特别是特征在使用时的相互配合关系。拓展知识方面，要了解塑料零件自攻螺柱及通过孔设计规则，以及模具设计与产品结构设计之间的联系。⑥“典型产品结构”模块，重点介绍目前国内普遍使用的三大产品（电子产品、家电产品和电动产品）的典型结构设计知识。每类产品选取一款经典的已批量的产品作为蓝本，深入解剖结构知识在产品设计的运用。比如电子产品选手机为代表产品，讲解手机产品各零部件的结构、前壳与底壳的止口设计、LCD屏限位结构设计和电池固定结构设计，以及内藏摄像头结构设计。家电产品则以电吹风为例，学生要掌握电吹风的功能、材料、结构工艺性等，了解CAD软件在电吹风设计中的应用，能对产品塑料件进行结构分析。在此过程中，还要掌握项目管理方面的知识。
2.3教学方法。在教学中，提倡基于工作过程为导向的项目化教学，理论教学与实践练习相结合，增加实践课时的比例，培养产品设计的实践能力。教师引导学生建立实用合理的知识结构，强化学生的自觉体验和掌握知识的迁移能力，淡化理论和实践的界限。在基础知识够用的前提下，采用任务驱动教学法、项目教学法，通过在具备多媒体教学设施的校内实训基地开展新产品和新工艺的开发工作，使学生体会具体产品的外观造型和结构设计过程，提高学生的综合应用能力和实际应用能力。
三、《产品结构设计》在工业工程专业总体实训的具体应用
关键词：电子产品；防水设计；密封
中图分类号：S611文献标识码： A
引言
电子组件是数码产品的核心，若在潮湿环境中长期放置，会损坏、腐蚀电路板，一旦掉入水中，接通瞬间就会被烧毁，数据也就毁坏。人们正在使用或随身携带的电子产品许多的突发事件会使其遭受水难，造成极大的损失。解决防水问题有很多种方法和措施，且已经被证明是有效的。但是在设计中仍然要针对实际情况加以仔细分析，力求用最简洁、最可靠的设计，最低的成本，最易维护的措施来满足设备的防水要求。
一、主流防水设计方式
在产品设计过程中，电子产品防水设计的方式多种多样，常用的防水设计方式有：止口方式的防水设计、防水圈方式的防水设计、超声波方式的防水设计、二次啤塑方式的防水设计及电路密封绝缘方式的防水设计。
进行电子产品防水设计时，电子产品需要达到的防水等级必须要明确。采用的结构设计方式根据防水等级不同而不同。例如：二次啤塑防水的防水设计可以达到IP8，而止口方式的防水设计只能达到IP4。
（一）、二次啤塑方式的防水设计
在防水等级比较高的场合一般都会使用二次啤塑方式的防水设计。例如，用在成型多芯防水接头上，一次注塑成型模具制造的防水接头配额的不足、公母端子定位精度低可以解决。但是，二次啤塑方式的防水设计也存在有缺点：制作的成本高、难度大、维修费用高等。
（二）、防水圈方式的防水设计
一般采用软性材料来进行防水圈方式的防水设计，如硅胶、橡胶、TPU、PVC等，在两个零件配合的缝隙处一般使用防水圈。防水圈的工业方式有两种：一种为设计预留槽在接缝处，在进行固化前，将防水交替注入其中；另一种为弹性固态体通过模具成型，例如O型圈。对于第一种工艺：目前使用也是比较普遍，通过点胶机进行防水质量的控制批量产品，但后续维修不方便。对于第二种工艺：不宜设计防水圈长度过长，因为存在防水圈的合缝问题，不过进行防水在必须采用此方法并且防水圈太长时，解决这个问题可以通过二次啤塑的方法，但需要较高的生产成本和模具技术；具有不同的形状防水圈截面，有椭圆形、圆形、锯齿形、方形、方波形等。需要根据不同的防水等级以及不同的结构形状在进行电子产品防水设计时，来确定使用最佳的防水圈。
（三）、电路密封绝缘方式的防水设计
一般与其他防水方式的设计相结合进行电路密封绝缘方式的防水设计，二重防水、三重防水等防水设计从而构成。根据防水等级的不同，目前电路密封防水方式的设计采用的密封材料也不尽相同。一般都是在电路板的表面喷涂三防漆为普通电子产品线路板的密封绝缘方式，要求的防水等级低，主要目的是防潮；有的产品需求防水等级为6到8的，可以采用防水绝缘胶泥，在外壳即使第一道防水不起作用的情况下，也能够确保产品的正常运行，不过在进行此类产品的设计时，必须考虑到电子产品的散热的同时考虑防水设计，因为电子产品热量的传递会受到防水绝缘胶泥导热系数的影响。
二、电子产品防水级别
对于电子产品防水级别的要求根据不同的环境情况，也不同。国际认可的防水标准有“日本电子工业防水规格JIS标准”和“国际工业标准防水等级IP”。我国的GB4208-93标准――对电子产品的防水防尘外壳防护等级（IP代码）做了相关规定。依照保护等级该标准分为9个阶段（0~8），其中防水意义及种类如表1所示。
表1电子产品防水级别
三、几种电子产品常见的防水设计
（一）、某车载单机的防水设计
某车载系统经过二年多时间的研制，顺利完成了各项性能指标的测试和定型试验工作，但是，在环境试验中有较多的问题暴露。其中，某单机在交变湿热试验后如图1所示，发现不能正常开机液晶显示器，在内部打开机箱后有大量积水，水擦干后，再接通电源，显示屏虽然有显示，但是有抖动，并且有两条横线在屏上面，两分钟后，显示屏变为黑屏。该单机为型材结构，采用封闭式盖板在上下两面，没有采用橡胶密封条密封措施在不机箱和盖板之间。它的密封性能间于密封式机箱和敞开式机箱之间，这样的机箱在交变湿热环境中，在内部由于“呼吸”效应反而比较容易产生积水。由于在机器内壁上显示屏是紧贴的，导致显示屏内液晶显示器电路短路造成工作异常。
图1科研车载样机外形及盖板设计改进
解决方案一是对液晶显示器采取加固措施进行全密封，二是设计成敞开形式将半密封状态的机箱。方案一由于该液晶显示器为外购器件，改进设计难度较大，彻底改进的条件不具备，简单的加固效果可能不够理想，因而有较大的改进设计风险，且仍然得不到解决机箱积水的问题。而进行全密封设计整个机箱改进难度更大，也不存在从整个计划进度安排上较大改进的可能性。单机内部考虑到模块级部件均采用了防锈铝材料，这种材料防腐蚀性能较强，机箱内部及带元器件印制板所有表面均采用的处理措施为涂覆三防漆，且该单机的使用是在车载平台舱内，相对环境条件较好，因此，在机箱上下盖板最终采取了增加透气孔的改进设计，在交变湿热环境下以改善单机内外部的压差问题，由于压差造成凝露积水可以避免。在交变湿热试验后改进后的结构无积水产生，单机工作恢复到常温后正常。
（二）、某天线有源盒的防水设计
在外场某系统7~8月份进行联试，联试后期，发现出现天线指标异常，检查后发现反馈水平和垂直有源盒内有较多积水，元器件发生了严重腐蚀，如图2所示。
图2天线有源盒腐蚀后的外观
对上述有源盒盖板笔者用Ansys软件进行了力学分析。按照橡胶变形应力为10MPa的估算值，橡胶压缩量达到20%为计算依据，得出如图3所示结构钢板和铝板的最大变形值，见表2。采用3mm厚的铝板从表2可以看出，作为密封盖板，为0.82mm的盖板变形量。实际受力情况和仿真计算条件虽然不完全相同，也没有这样大的盖板实际变形量，但是用3mm铝板作密封盖板时，却能说明在两个固定螺孔中间位置的并没有达到20%的橡胶圈压缩量，因此，这时的密封效果是不理想的。若适当增加铝板厚度，同时增加紧固件数量，靠O形密封圈则可以达到较好的密封效果。
表1不同材料和厚度在10MPa压力下的变形量
图3有源盒3mm铝板密封盖板及力学分析
四、防水设计新思路
可弯折的柔软键盘：机械和电子电路密封在柔性聚氨脂泡沫壳体内，采用模具直接浇铸而成，适合航海、游船、饭店等环境中使用。这些地方水侵蚀破坏很大，密封的表面可以阻止液体、食物、灰尘、污染物在操作错误或清洗键盘时进入，有效做到抗水、抗潮湿、抗泄露。
SwiMP3：播放器放在脑后，采用套头佩戴方法，采用触摸式设计按键，整个MP3是佩戴在头上，这些都是方便游泳时进行操作的人性设计播放器。耳塞利用头颅和脸部里的骨当作媒介来传播声音，就是这样实现了彻底防水，并且耳塞采用入耳式的紧贴设计在与耳朵里的骨组织相接触的同时防止水进入耳朵，作为传播声源。
结束语
总而言之，随着电子产品的不断发展，防水设计显得越来越重要，越来越多的新的防水思想会不断出现，防水的设计方式也不断增加，同时使我们的电子产品也将越来越完善。
参考文献
[1]卢、陶晋、李亦芒.电子产品的防水设计[J].《机械》，2008.
《电工电子技术》是交通机电类专业的专业基础课，以“理论与实践一体化”为指导思想，以真实工作任务及其工作过程为依据，将《模拟电子技术》与《数字电子技术》两门课程进行解构、整合，开发出的一门实践性较强的项目化课程。通过学习电子技术方面的基础理论知识，训练常用电子仪器仪表的使用、基本电子线路的分析与设计，培养学生未来行业操作规范和基本职业素养。
2基于职业岗位能力确定课程教学目标
坚持“以职业岗位为目标、以职业能力为核心、以职业标准为内容”的课程设计理念，以培养学生交通机电电工电子职业岗位能力为目标，采用项目引领，任务驱动，打破原有的学科知识体系，基于工作过程对课程进行开发和研究，对教学内容进行整合、序化，强化对学生职业素养和职业技能的培养，全面培养学生的专业素养。校企合作对毕业生典型交通机电类工作岗位、岗位能力需求调查，得出与电工电子技术相关的典型工作岗位为交通机电系统施工、交通机电系统检测与维修、交通机电设备集成等;与岗位对应的技能包括“元器件的识别与检测、电路图识图与分析、常用仪器仪表的使用、交通机电系统的故障分析判断与维修、电路的焊接与调试、交通机电系统的集成与安装、施工文档的撰写与整理”等;以及做好工作需要的团结协作、吃苦耐劳、爱岗敬业、安全意识等职业素质。按照典型交通机电类工作岗位及能力《电工电子技术》课程的教学目标，可分为三部分。1)能力目标:(1)能识别并进行元器件的选型和成本估算;(2)掌握电子产品的焊接与装配;(3)能阅读分析及绘制简单电路原理图;(4)能根据电路图及工艺要求焊接测试电子产品;(5)能熟练应用仪器仪表对电子电路调试、测试进行故障诊断和检修;(6)掌握微型电子产品的设计与集成制作;(7)能利用PROTEUS对电子电路仿真;(8)能撰写产品制作调试相关文档。2)知识目标:(1)熟悉万用表、示波器、波形发生器等常用仪器仪表的使用方法和基本的电子测量方法;(2)掌握常用电子器件手册的查阅方法;(3)掌握半导体元器件及集成器件的功能特点;(4)掌握常用电子电路的组成、特点、工作原理、分析方法及应用;(5)掌握常用电路图的识图及绘制方法;(6)掌握PROTEUS仿真软件的使用方法。3)素质目标:(1)团结协作、勇于奉献，具有良好的团队意识、人际关系和协调能力;(2)良好的服务意识，吃苦耐劳的精神，勤俭节约的作风;(3)遵守工程施工及用电安全守则，具有良好的安全意识;(4)强烈的事业心、责任感、爱岗敬业，具有良好的心理素质;(5)良好的身体与心理素质，甘于寂寞、志存高远，乐观向上的精神面貌;(6)法制观念与守法意识，遵纪守法、诚实守信、弘扬正气的道德品质。
3课程内容的项目化分解、重构
根据交通机电系统检测与维护等主要工作岗位的能力要求，结合电子产品设计项目特点和学生认知规律和职业能力发展规律，合理整合课程。对“知识点”实施重新排列、组合，将传统课程体系知识点解构在12个项目式学习情境中。这12个情境包括实际应用电路的方案制定、连接、测试与维护，涉及收费站、地铁、汽车、楼宇等多个行业或生活面，紧跟时代和行业发展，提高了课程的趣味性。项目课程结构设计时，以项目为明线，根据课程的目标设计项目内容，项目是典型的、相对独立、具有完整结构的整体，具有较强的针对性;项目课程结构设计时，以知识为暗线，将学科性课程中有关的理论知识按照一定的规律分配渗透到各项目中去。项目课程中，理论知识并没有消失，只是进行了重新分配，保证了项目的覆盖面。以项目为载体整合理论实践知识。在具体处理理论和实践整合问题时，我们采取了以下措施:1)紧紧围绕工作任务整合理论和实践知识;2)设置合适项目，使项目之间的理论知识背景按照一定的方式递进;3)项目设置不宜过大，以免支撑的理论知识太多，导致教学组织比较困难。对于较大项目可以分解成模块来进行教学，一般每个模块为4个学时，这样也可以使学生在学习时经常有成就感;4)不要期望一个项目就能解决该项目所涉及能力培养方面的全部问题，每个项目应该有侧重点。
4实训项目教学实施设计
项目的实施过程按照“教师布置项目→学生分组讨论→操作→检验评价”的流程进行。在具体实施过程中，按企业产品的生产流程即“元器件的识别与检测→电路的设计与制作→电路的调试与测试”的步骤进行，将电子产品的生产流程贯穿每个项目训练的始终，使教学过程模拟了生产过程。以项目一“简易直流稳压电源分析与制作”项目为例。项目的能力训练任务包括元器件的检测，直流稳压电源制作和测试。
5结束语
外观设计是电子产品设计的重要方面，也是电子产品是否能受到公众认可的直接感受。通过大众心理调研，结合电子产品功能需求，制定电子产品外观的原则与方法，是保障电子产品科学性、创新性以及现实性的前提。目前，电子产品外观设计软件及新的方法途径层出不穷，除了相关的电子产品专用设计软件外，具有丰富图像图形处理功能的软件，在电子产品设计中发挥着愈来愈大的作用，MATLAB、AUTOCAD、3DMAX以及一些地理信息系统软件也在电子产品设计的多维呈现及空间表达方面，发挥着积极作用。无论电子产品如何设计，除了需要考虑3D空间造型艺术等因素外，还必须考虑产品的外观与功能友好结合的特征。具体而言，电子产品外观的整体与协调性，外观与环境的适应性以及外观与安全性等，均是创意及设计过程需要充分考虑的。符合时代特征的产品，才会受到用户的喜爱。电子产品在其外形演变的过程中，可以清晰地体味到科技以人为本的原则。同时，结合当今电子产业的现状，提出对未来电子材料及市场发展趋势的探索与展望，无疑具有重要的前瞻性与现实的必要性。
1.电子产品外观设计的主要特点
目前，电子产业的发展已经进入了一个新的发展阶段，基于各类电子产品设计的新颖创意层出不穷。特别是随着人们对电子产品功能要求的日益提升以及大众审美观念的不断增强，人们对产品的要求已不满足于其实用性及可靠性等方面，人们更多地是对于产品外观、材质、工艺乃至色彩感觉、富于个性等方面的多样化要求，在这些需求的催动下，越来越高的审美要求成为电子产品的内在特征之一。在电子产品外观设计中，令人喜爱的外观一定对于产品营销推广是非常有益的，随着绿色、环保、低碳理念的不断普及，基于仿生学原理的外观设计更能在审美情趣方面给人以美的享受，并在一定程度上能起到形象、逼真、有趣、生动、简捷、美观等多种作用。同时，在电子设计产品外观时，其外型的尺寸、色彩、指示视觉系统要给人们明确易懂的操作感受，满足人们在选择电子产品时更多的对外形的大小，色彩的冷暖明暗度，以及人体工程学的要求，突出电子产品与人的亲合力。随着社会的进步，特别是低碳环保以及绿色经济理念的逐渐深入人心，人们的消费理念与审美情趣发生了变化，现代电子产品的外观设计也是愈加趋向个性化与绿色化。纵观以前的产品，主要是以实现其基本功能为目的，而忽略了外观对用户购买所产生的影响，提供给用户选择的款式较少，单调而显得古板。现在除了基本功能配置选择外，还有多种性格倾向选择，结合了色彩学和心理学在外观方向对用户的购买倾向进行了拓宽，使有更多的选择空间，而丰富的外观造型变化能适应不同职业、不同人群的审美喜好。电子产品外观设计需要展现的主要内涵是人体工学的因素和产品的美学含义。电子产品在一定程度上是满足大众不同需求的现代信息技术产品，作为产品外观造型设计则必须满足用户的使用需求。电子产品外观设计不是简单的借鉴与模仿，而是需要用理性的逻辑思维来引导感性的形象思维，针对具体问题提出一系列解决方案。通信技术和数字技术的发展日新月异，人们的需要也愈加难以琢磨和难以满足，对电子产品的外观设计提出了更高的要求。设计及生产具有时尚化、个性化、人性化和娱乐化的电子产品，在丰富娱乐生活的同时其功能和外观上能达到平衡和统一，是人们所追求的重要目标。同时，电子产品设计者与使用者是互动的，两者之间不可分割。电子产品设计者对使用者起着理念传播及引导的作用，而电子产品使用者的艺术修养及审美情趣，又在一定程度上能够激发设计者向更高更新更时尚的方向发展，并在一定程度上促进设计的内容与形式在艺术层面上得到完美的统一。也就是说，在这种背景下设计会越来越有文化品位，也会越来越人性化。
1.1外观形态与功能的一致性及协调性的统一
电子产品的设计在一定程度上而言是一门艺术。浮华的外观设计并不能带来好的用户体验，反而会起到反效果，理想的电子产品的外观设计要给使用者带来愉悦的身心体验。电子产品的外观设计是为了能让用户体验变得更美好的初衷，应当建立在使用户身心愉悦的基础上。电子产品和人们的日常生活密切相关，因此，要实现科学合理的外观设计，就需要在创造令人舒适的产品外观方面不断地努力与探索，力求为人们创造更为舒适与更为美好的工作与生活的人性化设计，并协调好产品外观的新颖性与技术性以及电子产品功能的关系，追求外观特征与功能协调统一的目标。总之，电子产品外观设计还应当适应现代社会多元化的客观需要。
1.2产品外观人性化与艺术性的统一
现如今人们对于产品功能和性能提出了更高层次的要求。为了顺应和满足用户需求，将人性化的设计应用到了电子产品开发中。人性化重要表现特征是个性化，电子产品研发与设计人员应针对不同的使用人群、不同的使用环境以及电子产品的定位，进行多要素的精细化分类，不断创新出方便用户的电子产品。电子产品外观设计应在一定程度上彰显人性化与艺术性完美结合与和谐统一。电子产品形态自由度空前广阔，电子市场竞争也推动了电子产品外观的创新程度，起最终决定作用的是使用者的特定需求或是唤起用户对电子产品功能的联想，或是方便使用者的使用，或是引发使用者的亲切感，由于每个使用者都是特殊的个体，人性化与艺术化的最终体现应包含对个体需求的满足。
1.3产品实用性与先进性的统一
实用性作为外观设计的首要原则，反映设计师对产品外观设计的把握程度，首先要满足方便、高效、安全的要求，实现其功能是电子产品外观设计的主导思想，决定着电子产品实用性与先进性的方向。同时，还必须符合广大使用者健康的审美观和习俗爱好，过于夸张个性的外形或者浮夸的色彩搭配反而会造成用户的反感。不能使电子产品成为华而不实的形式主义产物，也不能只是单纯地看重实用功能而忽略掉其他的方面。缺乏实用性只注重外观设计，与电子产品设计的初衷背道而驰，而华而不实的设计除了会增大产品的生产成本外，同时还会给市场营销造成负面效应。因此，电子产品在追求当今社会对外观的需求的一般性理念背景下，同时还必须充分保留电子产品的现实用途。
1.4产品时尚性与时代感的统一
产品外观的创新最主要是立足时尚信息的同时并符合当代社会审美的需求，创造富有时代气息的产品，除了为生产者赢得更多的市场外，还能够带动电子产品领域的创新性变革。电子产品设计的外观新颖、完美、健康、和谐，才能促使使用者在感受到美感的同时欣赏到美好的设计。目前，市场竞争的日益激烈，产品更新的速度也越来越快，外观上也要求不断地更新来适应市场的需求与发展。企业需要加快产品外观设计创新的速度，使产品体现时尚性与时代感的完美统一，才可能满足和带动使用者不断变化的需求。电子产品风格是一个国家物质文明和精神文明的共同体现，是社会化生产与社会进步的有机结合，也是历史文化与人文地理特征的重要体现。创新出有着本国审美取向和文化特点的电子产品以及加强产品创新和追求风格体验是未来电子产品发展的方向。
2.电子产品外观美学设计的一般思路与方法
电子产品的外观设计需要设计师对当代的外观趋势有准确的把握，从大众电子产品的外观形态创造出新颖的外观，基于美学理念，把产品功能信息、文化历史信息、人文审美情趣及生产工艺水平等有机结合起来，设计合理科学的电子产品外观形态。事实上，基于各类信息及外观数据，设计者就可以进行3D建模，通过整体外观设计，拆分零部件，每个子零件的结构设计等过程，实现总体电子产品的创新性外观设计。在具体的电子产品设计过程中，人们从各类众多的产品中梳理总结出了多种方法，其中元素化设计法、功能化设计法，以及集成化设计法等是常用的电子产品设计方法。特别要提及的元素化设计法是将客观需求作为电子产品功能构思、元件设计、线路规划、动作控制等依据，并重点从电子产品开发的宏观理念到微观过程，根据功能特征，将客观需求信息有效地转换为电子产品开发各阶段的技术目标和操作规程的方法。现在的电子产品设计和以往已经发生了翻天覆地的变化，以往传统的设计逐渐的被新技术所取代。具体而言，电子产品设计者把整个电子产品设计视为由若干个元素组成的系统，每个元素既有一定的独立性又具有密切的联系，将所有的元素进行整合也就是局部到整体的过程，最终通过各元素的协同与耦合，从而实现设计系统的一体化。集成化设计方法是运用计算机能够识别的语言对电子产品的特征的进行描述，建立相应的知识库及推理机制，再利用已储存的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计；现实实施过程中，可以利用CAD和3Dmax等相关软件来实现，建立知识库即根据功能将电器元件进行分类，并利用代码描述功能和元件类别。随着技术的发展，把3D打印的理念融合其中，更能符合未来电子产品设计与生产的创新思路。
3.主要结论
3.1合理科学的外形设计是电子产品使用的客观要求
现代电子产品类型多样，为了迎合用户对新颖外观追求的需要，现在的电子市场不乏出现了很多匪夷所思的外观产品。把握电子产品设计的原则，不能凭空臆造，同时产品的外观要有内涵，其外型的尺寸、色彩、指示视觉系统要让人明确易懂。操作界面要简单明了，操作方式简便易懂而且要符合人体工程学的要求，突出与人的亲合力。
3.2美学原理与功能协调原理是电子产品设计的重要基础
在电子产品设计中，产品外观设计的美学特征与功能是协调统一的，电子产品结构造型及外观比例、色彩设置等诸多要素的有机结合，体现了电子产品的内涵特征，它们贯穿于电子外观设计的整体过程中。
3.3材料科学的发展有利于设计低碳节能及绿色环保产品
关键词：电子设备 结构设计 工艺设计
中图分类号：TN02 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0071-03
结构设计是为了满足电子产品的各项功能和电性能，使设备在各种既定环境下都能正常工作所进行的设计。它可以把产品的外观直接展现出来，在一定程度上决定了产品的可靠性、寿命及性价比。好的设计应合理满足整机的性能要求，在市场上具有竞争力。
产品的工艺性能直接影响到产品性能和战术技术指标的实现。工艺设计的最高原则是以最少的社会劳动消耗创造出最大的物质财富，这个原则也是企业赖以生存和发展的基础。
无论哪类电子设备的设计都离不开结构，整机结构设计水平的高低和工艺技术的好坏对于产品质量至关重要。电子设备的故障或失效大都可归结为设计上没有想到或没意识到某些细节或约束，一些通用设计的技术、准则、理念和方法必须被予以重视并深入贯彻到产品研发中去。
1 某系统电子设备结构设计
1.1 概述
某系统主要由多路耦合器、终端机和信号分配器组成，采用19英寸标准机柜上架安装方式。各设备遵循标准化、系列化、通用化设计原则，颜色、标识、铭牌、把手和接口连接器选择均符合系统设计规范要求。
根据研制方案确定电气功能、性能及使用环境要求，经研究分析整机结构形式和尺寸约束后，初步进行元器件布局、布线和组装设计，合理选用材料、涂镀、加工手段，采用通用件和标准件，简化制造工艺，积极运用成熟技术。后通过软件进行三维实体建模、装配仿真、应力应变分析、热流分析，进一步优化零部件结构。
1.2 多路耦合器
机箱箱体及内部隔板全选用铝合金板，铣削成型，并通过相互搭接、螺钉拧紧固定。选用铝合金板，是因其具有重量轻、加工定位准确、易开沟槽安装固定屏蔽材料、装配拆卸简便、外形美观等优点。
多路耦合器采用模块化设计理念，将防雷电路、放大电路和功率分配电路分别安装在铝合金板铣削成型的屏蔽盒内，构成单独的防雷模块、放大模块和功率分配模块。为便于器件散热，将散热器紧贴机箱左侧板，电源模块紧贴机箱右侧板，放大模块和功率分配模块固定在散热器上，并分别在安装贴合面涂敷导热硅脂。由于电源模块较重，为满足冲击、振动试验要求，设计固定架使其一侧与底板连接，另一侧包住电源与右侧板。防雷模块安装在前隔板预设位置，并与中隔板和后隔板一起组成隔板部件，组装时将其整体插入机箱。各模块用隔板隔开，分别安装在3个相对封闭独立的隔段内，尽可能避免电源与模块、模块与模块间的电磁互扰。多路耦合器结构形式如图1所示。
1.2.1 终端机
箱体是机箱结构的主体部分，是设备功能模块的安装载体，也是机箱结构的集中受力体。根据安装器件的尺寸、重量和位置，同时考虑振动、冲击对结构强度的影响，参考压铆螺钉、压铆螺母柱的铆接装配要求，核算确定各面板材料及厚度。终端机结构形式如图2所示。
终端机由16个解调模块组成，外部线缆通过航空插座进入机箱并通过双绞塑胶线与母板欧式插座连接。由于结构尺寸的限制，一个航空插座需通过8路音频信号或8路串口数据，为避免设备内部多路信号互相串扰，走线及母板设计尽量将多路同类信号线分开。另外所有解调板都安装了背板进行电磁屏蔽隔离、安全防护和固定，以提高电气连接的可靠性。
导轨支撑部件由托板、导轨和连接条构成，主要起约束解调模块自由度的作用，模块的插拔、固定简单方便。
终端机前面板左、右两侧各开设一个进风口，出风口安在后面板中部，风扇装在机箱外侧向外抽风。由于风扇转动把箱内的热空气强制抽出，使机箱内产生负压，吸引机箱外的冷空气由进风孔口进入，从而形成空气交换。为避免导轨支撑部件阻挡、妨碍空气在箱内流通，导轨上设计有导风孔，冷空气经导风孔流过带走解调模块散发的热量。其基本任帐窃谌仍粗寥瘸林间设计一条低热阻的通道，保证热量迅速传递出去，以便满足可靠性要求[1]。另一方面，设计导风孔还起到减轻设备重量的作用。兼顾电磁屏蔽和良好通风的双重要求，通风开口处分别安装了屏蔽通风窗，为进一步提高屏蔽效果，屏蔽通风窗与箱体固定贴合面还粘结橡胶密封丝网组合衬垫。终端机风道设计如图3所示。
1.2.2 信号分配器
以前设计的机箱大多采用零部件搭接、螺钉拧紧固定的结构形式，为满足强度和电磁兼容性要求，完成箱体组装往往要使用很多螺钉，这使得设备拆卸、装配十分繁琐，维修性不好。为解决此问题，信号分配器设计采用插装结构形式，如图4所示。
根据装配顺序将底板插入前面板、后面板、左侧板和右侧板底部对应的沟槽，推动左、右侧板使其与前、后面板互相卡住，然后用螺钉进行固定。把隔板插入箱内使其与底板和后面板配合，分别将滤波器、电源模块和主板模块安装在隔板分开的两个封闭隔段内，尽可能避免电源对主板模块的电磁骚扰。将盖板榫齿插入前面板顶部后面的沟槽中，往前推动盖板使其后端向下插入左、右侧板卡槽，用螺钉将盖板与箱体固定。信号分配器全部零部件共计12个，结构简单，组装方便。
2 某系统电子设备工艺设计
2.1 概述
某系统电子设备环境适应性要求比较苛刻，设计人员不仅要将“六性”设计理念融入、贯彻到研发工作中去，还需清楚产品的工艺流程。电子设备环境适应性主要取决于所选材料、构件、元器件的耐环境能力和结构设计、工艺设计采取的耐环境措施是否合理和有效[2]。装联工人应积极主动地提出合理化建议，配合工艺人员共同完善产品设计，这样才能使设备满足低温、高温、湿热、盐雾、霉菌、振动、冲击、颠震等环境试验要求。
装配、组装质量不仅影响设备外观，而且影响系统的性能，可以说系统的质量直接体现在焊接和组装上。应合理安排装配顺序，注意前后工序的衔接，连接应牢固可靠，安装方向、位置要正确，不损伤设备单元和零部件，不损伤面板等机壳表面涂覆层，确保电性能稳定和机械强度足够。
2.2 通用工艺技术
根据各种材料在实际应用中的表现，内部设计规范应明确禁止使用预镀锌钢板。以前钣金件多采用冷轧钢板，加工后进行镀锌工艺处理，但其防护能力还是偏弱，长时间使用时会产生锈斑腐蚀，相关零件要求全部换成奥氏体不绣钢，新产品设计不再使用冷轧钢板。除钝化处理外，奥氏体不绣钢零件可不再做其他表面处理。
电磁兼容设计应采取主动预防、整体规划、“对抗”与“疏导”相结合的方针[3]。某系统电子设备的箱体材料全部选用铝合金板材，机加工后进行导电氧化处理，使机箱内表面形成理论上连续的导电面。
箱体搭接缝隙处全部安装橡胶芯金属丝网屏蔽条，这种屏蔽条既有很好的弹性，又抗永久压缩形变，在潮湿及盐雾环境中具有很强的抗电化学腐蚀性能。由于屏蔽条有弹塑性，按设计尺寸截取时不要用力拉伸，可先从一端塞入沟槽并顺着按压到另一端再截取，剪切屏蔽条时应使其端头的橡胶芯微缩在丝网内，切忌安装后屏蔽条端头的橡胶芯露出金属丝网很长。
在设备通风开口处安装屏蔽通风窗，利用截止波导原理解决通风和屏蔽这对矛盾。具体设计可参考GJB 1046-1990《舰船搭接、接地、屏蔽、滤波及电缆的电磁兼容性要求和方法》（6.2.2.3截止波导通风孔）。
电源线穿过箱体会使机箱整体屏蔽效能降低，为提高设备电磁兼容性，电源输入接口采用将航空插座与电源滤波器做成一体的结构形式。在滤波器与后面板安装固定面粘接扭角铍铜簧片或导电衬垫，使壳体和机箱贴合并保证接触良好，输入输出线不能靠得太近，引线尽量短且不能交叉，电源线不要与其他电缆捆绑走线。电源输入接口旁边就近设计安装安全的螺栓，并将电源线安全地连接。
带有螺纹连接、压合、搭接、铆接、点焊、单面焊接等组合件，原则上不允许进行电化学处理，不同金属材料组合在一起的部件不能进行溶液处理，这些组合件应尽可能采用涂漆，或分别进行电化学处理后再组装。所有电化学处理都应在零件状态（即非组合件）下进行。
钢铁件在喷涂前应进行磷化处理，铝件喷涂前应进行氧化处理（铸铝合金可采用喷砂处理），以增加涂层附着力。
体积和质量较大的模块、晶振、线圈可用硅橡胶封装或加固管脚。尽量降低元器件的安装高度，缩短其管脚引线。导线穿过金属孔或靠近金属零部件时需用绝缘套管将导线套住，线束的安装和支撑应当牢固，以免使用期间绝缘材料因磨损而短路。电路GND通过金属化螺钉以及对应的阻焊亮铜带和结构件良好搭接，对应的结构件不作喷漆处理。使用不锈钢错齿弹垫、棘爪弹垫、止退螺母等紧固件防止装配松动。
3 结语
随着社会发展及加工技术的进步，产品的结构形式有了很大变化，从单机到系统，从最初主要使用型材、钣金结构发展到数控铣削成型的零件实现形式，精密加工技术已开始影响电子设备的设计和生产。
电子设备的结构及工艺设计是项目研制过程的重要组成部分，直接影响到产品的可靠性、稳定性和品质指标，并不仅是为硬件平台做个外壳那样简单，需考虑多方面的约束因素以选择最合理最可靠的设计技术。综合某系统装备介绍，可了解电子设备的结构形式及设计方法和在工程实际应用时采取的具体措施，对其他电子产品的结构及工艺设计具有一定的指导意义。
某系统电子设备装配拆卸简单，生产维护方便，具备较高的标准化、系列化、通用化程度，符合国家标准有关要求。系统通过公司内部功能、性能测试和第三方电磁兼容试验、环境试验、信道试验验证，所有设备均满足研制方案要求。
⒖嘉南
[1] 邱成悌，赵殳，蒋全兴.电子设备结构设计原理（修订本）[M].南京：东南大学出版社，2005.
关键词：结构设计 电子设备 振动 电磁兼容
Abstract: With the development of electronic technology, electronic equipment structure design is in constant development and improvement. This paper firstly describes the overall structure design of the equipment significance, given the design of the main points, to the structure, heat dissipation, electromagnetic compatibility, this paper discussed the general layout, the improvement is also improve the quality of the product and enhance electronic product competitiveness of the important means.
Key Words: Structure design, Electronic equipment, vibration, Electromagnetic compatibility
中图分类号： TU318 文献标识码：A文章编号：
引言
对于一个电子设备的结构设计，要考虑的因素很多，该概念不仅是指设计设备的外形和安装元器件，更重要的是需要综合考虑各种因素的影响，包括设备的性能和参数。热设计、电磁兼容设计、防腐蚀设计等都是非常重要的内容。尤其是对于小型的电子设备，由于其体积小、重量轻，内各种模块分布共同占有的空间非常小，此时，产生的热量和电磁干扰对其性能和参数的影响非常大，因此要更加合理的设计，要综合考虑各种因素，尽可能将对设备性能和参数的影响因素降低到最低的程度[1]。
1结构总体设计
结构总体的设计要从两个主要方面来入手：系统设计和综合设计，在设计中，要善于移植其它行业已经发展成熟的设计成果，采用新技术、新材料、新工艺，特别要贯穿机电一体化的思想。例如，对于雷达测量精度的提高，如果采用传统的设计方法，仅仅从提高天线系统刚度的方面来实现，必然引起重量加大，同时也带来机动性等问题，但是，如采用强度设计这样一种新的设计方法，不仅能够保证精度，而且又能保证重量在允许的范围内。结构总体设计包括机动性、可维修性及操作性等内容。运输性能的好坏是机动性问题的重要表现，对于机动式装备，要能够很好的实现多种手段的运输，同时在实战中，要求快速转移、展开、架设和折收；这些要求都是在实际中需要严格遵守的设计要求，首要的设计思想是使之实现小型化和轻便化。陆用设备普遍采用了方仓来解决运输性问题，虽然方仓具有很多优点，并且已经被人们普遍接受，但是，设计时机动性问题也是不容忽视的[2]。
可维修性在整体设计中也是值得注意的问题，由于装备对可靠性有比较严格的定量要求，在产品的结构总体设计中可维修性成为重点。周所周知，一个装备必须具备很好的可维修性，因为我们无法保证一个设备是百分之百可靠的，对其进行维修也是无法避免的。在设备遇到故障的时候，就会涉及到维修的问题，这个时候要求能够比较方便的接近故障点，也就是接近维修的地方。这样才能够在最短的时间内将设备修好，使其快速投入应用。但是，也不能一味的求快。有时，快速连接使用不当，反而引起设备不可靠，这就有点得不偿失了。
2热设计
电子设备的热设计是不可避免的话题，过热是造成设备不稳定甚至发生故障的主要原因。近年来，随着电子技术的飞速发展，集成化器件的功能也日趋复杂，其复杂主要表现在：在输出功率不断加大的情况下，电子设备要求体积越来越小，器件的封装密度不断提高，以适应电子设备的军用，因此，热设计对于对电子产品可靠性来说是至关重要的。减少元器件、部件以及设备的内部和外部热阻是热设计研究的基本方向，将在运行过程中产生的热量迅速地传至最终的散热器。减小元器件内部热阻的方法主要有改进封装结构以及采用合适的封装材料，电子设备结构设计师的主要任务是：在满足环境条件和可靠性要求的前提下，尽量选择简单、有效、经济的冷却方法。为了确保设备可靠工作，要求在规定的使用期内，冷却系统的故障率比被冷却元器件的故障率低[3]。
热设计技术在我国已经有相应的部标、国标、国军标等标准文件，这些都为热设计提供了技术依据。如今的电子设备电路的组装形式基本上实现了印制电路化，因此印制电路的冷却成为了关键技术。设计中，把箱体两侧壁设计成带散热风道的冷板形式，同时在箱体后部安装有轴流风机，这样就可以给箱内的印制电路板提供一个传热途径，可以顺利的为两侧的风道提供强迫风。现阶段，关于热设计过程的计算与试验问题还不算完善，在传热过程中各种参数相互耦合，计算与试验相当复杂。因此，还是在严格的环境中经受实际考验来验证设计。
3电磁兼容的设计
电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中其他事物构成不能承受的电磁骚扰的能力，具体包括能在电磁环境中正常工作，具有一定的抵抗电磁干扰的能力和对所处环境中的其他设备的电磁干扰有一定的限值，不致于影响其他设备的正常工作两个方面的内容。如果电子设备不受任何保护，电磁的干扰就会导致逻辑错误或信息丢失，甚至造成电子设备的失控、死机或整个系统的混乱。产生电磁干扰有三个途径：干扰源、传输介质和接收单元。
如今，我国的EMC技术还刚刚起步。造成这种局面的原因主要有以下几点。
（1）EMC技术的发展相对较晚，又是一门边缘学科，介于电机之间，多种学科交叉，一些技术人员对有关EMC方面的知识掌握不够。
（2）测试设备价格昂贵，测试设备不能得到很好的普及。当然，现在我国已从国外引进了EMC监测和实验手段以及一些先进的设备仪器，加上有关EMC标准的制订与颁布，我国EM设计技术的发展正在稳步发展。
在电磁兼容的设计方面，有几点需要注意。
1）对机壳的屏蔽，要想实现较好的电磁屏蔽效果，需要选用良导体材料，并且尽量少开孔。但壳体上往往会有各种接插件、按键、显示器、通风孔和电缆孔等孔缝，而不是一个完整的封闭体，这样就会会降低屏蔽的效果，造成电磁泄漏。一般情况下，可通过以下几种方法来提高其屏蔽效能：散热处采用金属丝网；采用阶梯状接口，以此增加缝隙深度，提高结合面加工的精度；在接插件与壳体的接触面上增加导电橡胶衬垫；同时，用金属箔密封带对缝隙进行密封，增加壳体的密封性。
2）采用电源滤波器。周多周知，电源滤波器能够很好地降低由于传导耦合带来的系统电磁兼容性能的降低。将滤波器安装在设备的机壳上；在靠近设备的电源输入端，连线应尽量短；尽量使用双绞线和屏蔽线；被测设备中若出现其他单独的电源，需要在合适的地方加装各自的滤波器。
4冲击和振动的隔离设计
由于支承结构的刚性小以及固有频率低，传至敏感组件上的冲击能量会变小。防止结构共振是冲击振动隔离设计中的首要任务，其次才是在冲击与共振的隔离之间进行折衷考虑，在这一过程中，也要考虑到设备的造价、体积以及重量等问题。所以冲击振动隔离的设计夜不是一门单一的技术。在军用装备中，由于使用环境的不同，具有各自不同的特点。比如：在舰船上，强迫振动频率比较低，一般能做到使结构的固有频率高于强迫振动频率的上限。在飞机上，振动频率要高得多，这样高的强迫振动频率，只有利用阻尼技术来耗散共振时的能量，使其保持在许可的范围内。
使用隔振器是冲击与振动的隔离普遍采用的方法，伴随隔振器的发展是隔振技术的另一门类。目前，阻尼材料也取得了很大的发展。由于在隔振与降噪方面的独特功能，粘弹材料一直是工程界普遍采用的材料，但由于生产的成本太高，很难推广普及，因此主要是应用在航空与航天工程中，还有一种叫减震铬铁铝新材料在受到打击或振动时，几乎不发出声音，它能够将机械能几乎全部转化成了热能。当材料受震时，在第一个振动周期就使能量消耗。从目前的发展趋势来看，今后冲击、振动隔离技术的发展不仅取决于隔振器新形式的出现，更是取决于新的、廉价的隔振材料的出现。
5结束语
电子设备的结构设计，要考虑的因素很多，不仅仅要老考虑热设计、电磁兼容设计，同时，还需要考虑抗振动冲击性、机动性、可维修性、可操作性等等，当然，设备的体积、重量和造价等因素也是必须要考虑的因素。尤其是对于军用电子设备来说，系统中电子设备的技术含量越来越高，要求更高的可靠性，和适应各种恶劣环境的性能，这给结构设计和工艺人员提出了更高的要求。在结构设计的过程中，有时候不能够把每一方面做到尽善尽美，当各因素遇到矛盾时，要进行综合考虑，在各矛盾中选择最优的方案。
参考文献：
[1] 侯亮-产品模块化设计理论、技术与应用研究进展(5)-机械工程学报,2004,40(1):56-61.
[2] 邱成悌,赵惇殳.电子设备结构设计原理[M].南京:东南大学出版社, 2001
[3] 陈树辉.强非线性振动系统的定量分析方法[M].北京:科学出版社
我国是一个有高原、多山的国家，我国高原主要有黄土高原、云贵高原、青藏高原。由于各高原地理纬度不同、地面性质不一样，气候也有差别。在我国的高原地区拥有得天独厚的风、光资源，对清洁可再生能源的利用具备很好的自然条件。因此，近年来，随着一批风电项目、光伏项目、风-光-储项目进军高原，可再生新能源项目在高原的建设加快，在未来将在我国的高原地区形成“高原风谷”、“高原光谷”的独特风景。
关键词：高原型，结构设计
Abstract：Our country is a plateau, mountainous country, China's main plateau of loess plateau, eastern yunnan-guizhou plateau, the qinghai-tibet plateau. Because each plateau geographical latitude, the ground is not the same as the nature of the different, climate also have a difference. In our plateau has advantaged wind, light resources, to clean the use of renewable energy has very good natural conditions. Therefore, in recent years, with a number of wind power projects, the wind, and photovoltaic project-light-store project into the plateau, renewable energy projects in the highlands of new construction speed up, in the future will be in China's plateau form "plateau of the wind", "plateau optical valley" the unique scenery.
Keywords: plateau type, the structure design
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言：
由于高原运行环境与普通低海拔环境有很大差异，作为产品结构设计人员需要针对高原的环境特点进行特殊的结构处理来满足设备在高原环境的安全可靠运行。本文结合我公司的风、光变流器变器以及SVG设备等产品的在高原环境下的应用情况分析高原型电力电子设备结构设计要点。首先介绍了高压环境的主要特点；接着针对高原环境特点对设备的性能影响分析；根据高原环境对设备性能影响的分析从结构设计方面提出具有的解决办法，其中结构设计也主要考虑从散热、绝缘、凝露以及机械结构件及材料的设计考虑等方面处理。
（一）高原气候特点：
高原具有较恶劣的自然气候条件，对电力电子的设备性能影响较大，高原气候的主要特点有：
（1）空气压力或空气密度低；
（2）空气温度较低，变化较大；
（3）空气绝对湿度较小；
（4）雷暴日多；
（5）太阳幅射照度（紫外线）较高；
（6）降水量较少；
（7）年大风日多；
（8）土壤温度较低，且冻结期长。
以上特点是行业内针对高原气候形成的普遍共识，但我国的高原地区分布较广，各高原地区的气候也存在差异。其中尤其以西南地区的云贵高原气候存在一定的特殊性。云贵地区河流众多，地形复杂，山谷间的水汽不易发散，在清晨和傍晚经常起雾。在相对湿度接近饱和的情况下，昼夜温差将造成严重的凝露。而且，云贵高原的高湿季节持续时间较长。因此，设备在高原气候应用必须考虑各高原地区的气候差异。
（二）高原气候条件对电力电子设备性能的影响：
空气压力或空气密度对性能的影响：
气压低 电气间隙的击穿电压降低绝缘强度降低
空气稀薄风流量减小相对散热能力减弱
空气温度较低及温度变化对性能的影响：
温度低冻结器件寿命受影响
温度变化大凝露爬电
空气湿度对性能的影响：
湿度小电气间隙的击穿电压降低绝缘强度降低
湿度大积水爬电
太阳幅射照度（紫外线）较高对性能的影响：
紫外线高破坏功率器件的空间电荷区电场器件失效
紫外线高有机保护材料老化绝缘强度降低
（三）高原型电力电子设备的结构设计要点：
1. 高原型电力电子设备绝缘的设计：
空气压力或空气密度的降低，引起外绝缘强度的降低。在海拔至5000m范围内，每升高1000m，即平均气压每降低7.7～10.5kPa,外绝缘强度降低8%～13%.根据安规（如IEC60664-1）对绝缘的相关规定：由系统电压、过压等级和绝缘等级确定所需电气间隙距离，并按海拔高度进行修正。
电气间隙修正系数
15 000 12.00 6.67
平均绝对湿度随海拔升高而降低。绝对湿度降低时，电工产品的外绝缘强度降低，因此要考虑工频放电电压与冲击闪络电压的湿度修正。湿度修正以零海拔时的平均绝对湿度：11g/m3为基准，具体修正按GB311.2中有关规定。
我司的高原型设备严格执行安规审查，按照海拔4000m考核电气间隙与爬电距离，保证足够的电气间隙与爬电距离。
其中结构布置时分项审查主要有：
单板：PCB改板，加大电气间隙
主功率回路：增加绝缘防护
隔离带：一次回路与二次回路隔离，确保电气间隙符合要求，如设置变压器隔离、UPS隔离等
配电器件：更换部分器件，如用高原型断路器替换普通型断路器。所有配电器件逐一分类审查：开关类、接触器类等。
同时结构件设计时候优化导电体形状，加大电气间隙与爬电距离。严格按照标准测试验证，测试电压5000Vdc/1min，漏电流
2. 高原型电力电子设备散热设计：
空气压力或空气密度的降低引起空气介质冷却效应的降低。对于以自然对流、强迫通风或空气散热器为主要散热方式的电工产品，由于散热能力的下降，温升增加。在海拔至5000m范围内，每升高1000m，即平均气压每降低7.7～10.5kPa,温升增加3%～10%.
空气温度最高值与平均值随海拔的升高而降低。高原环境空气温度的降低可以部分或全部补偿因气压降低而引起的电气设备温升的增加。环境空气温度补偿值为 0.5K/100m。
高原环境对采用空气冷却方式的电力电子设备的散热有利也有弊，所以散热结构设计时候要综合考虑双方面的影响。设计要点：保证良好的风道设计；高可靠性的器件选择；合适的散热风机选择；合理的器件布局；增加柜内扰流措施。
3. 高原型电力电子设备凝露处理的设计：
高原环境温差变化大容易产生凝露现象，我司主要通过以下方式来解决凝露问题
加热除湿
通过加热除湿装置使柜内温度高于环境温度，实时检测柜内温度湿度，严格控制湿度小于85%。
增大爬电距离
在易发生爬电的位置增加安全栅格。
将可能的放电点密封
密封放电点，使之与外部完全隔离。
柜内扰流
增加扰流装置，使凝露不易发生。
三防处理
对单板喷涂三防漆。
4. 高原型电力电子设备机械结构件及材料的设计考虑：-
对于器件内部机械传动件，如操作手车、脱扣器等要考虑高原温度变化大而造成材料变形对公差的影响，这些在设计对应器件时要加以考虑；
绝缘材料的选择，应尽量选用受温差变化不大和防老化程度高的绝缘材料（如DMC或SMS模塑料等），在保证高强度的同时，变形量和老化程度较小，适应其对绝缘配合要求较高的地方。
参考文献
[1] JB/T7573-94《高原环境条件下电力电子产品通用技术条件》
[2] 安规IEC60664-1
[3] 广东明阳龙源电力电力电子有限公司结构设计规范.
在系列产品开发过程中与企业进行项目合作,同行业一线专家一起进行技术开发,并共同进行课程开发和实验室建设,建立工厂化的专业实习实训基地;借助项目合作企业的连锁经营或者特许经营,所有学生自己制作的产品经检验合格后,都可以通过合作企业正式对外销售,达到产学合作的目的。从系统论角度研究,将人才培养系统设计分为顶层设计、中间层设计、底层设计三个部分。
1.1顶层设计—系统的结构设计
系统的结构设计可以设计为:信息采集、信息统计和人才培养方案设计的组织和实施部门为教务处,而实施部门为教学系部;课程标准设计的组织部门为教学系部,实施部门为相应教研室;课程教案设计与执行的组织部门为教研室,实施部门为教师,共同组成了教学系统。
1.2中间层设计—人才培养方案与课程体系设计
课程体系设计采用目标模式的任务分解的设计方法。基于目标模式的任务分解课程体系设计方法,目标分解然后具体化为任务,任务分解然后具体化为核心课程。这样来实现由宏观到微观,由抽象到具体的人才培养方案或课程体系设计过程。目标的实现要体现在具体任务的完成中,所以任务是目标的具体化。而任务的实现要体现到具体课程实现中,所以课程又是任务的具体化,如此完成课程体系的构造。实现目标的任务可以是不同的,这体现了异曲同工之效,因此就可在不同学校的同一个专业,通过任务设计的不同而体现各自的特色。人才培养方案设计中,总目标是提高运用知识解决实际问题的能力。该目标分解为基础能力目标、专业能力目标和社会能力目标。通过“系列产品(项目)驱动”、“校企合作、订单培养”等方式着重培养学生的专业能力;将社团、勤工助学、创业孵化基地等活动融入到社会能力课程模块,引导学生把情商相关理论知识用于实际过程,实现学生情商的提升,促进社会能力的培养;通过组织基础能力课程竞赛,将竞赛项目融入到课程教学全过程的方式,提高学生基础能力。这里的系列产品(项目)在具体设计时应该具有如下五个特点:①是在相关专业领域具有知识的综合性、可持续的技术先进性和一定竞争力的产品或项目;②具有完整的服务和使用功能且在关键部件上最好有自主知识产权;③通过一定的努力、协同和教师的指导,学生可以在三年内完成;④在设计、制作或开发上不需要投入过多资金;⑤在一定时间内具有良好的商业价值和市场前景。
1.3底层设计—课程标准设计
其主要的设计思路是:课程目标是教学生完成一个与课程相关的实际项目或任务。课程的组织是按照实际的项目或任务完成时的操作过程进行逐层的任务分解,以此构成有任务分解逻辑关系的实践系统,在此基础上,确定完成每个最底层的子项目或子任务需要的知识。这种设计保证了实践内容的系统性和完整性,而知识是根据最底层的子项目或子任务的需要确定的,它可能是不完整的或不系统的。
2产品或项目驱动描述
基于“无线传感网络控制模块系列产品”的开发流程,按照工程实际工作过程将开发流程分解成需求分析与系统设计、模块电路设计、PCB设计与制作、模块焊接安装调试、通信建模、模块控制与调试、开发应用等工序。然后将完成每一道工序的任务所需的技术和相关理论,设计一门或两门核心课程,并根据教育的规律,从基础到高级技能、从模块到综合系统安排教学内容。
2.1产品或项目的使用说明
1)系列产品概述。“无线传感网络控制模块”主要分为三个部分:控制模块、RF无线电发射模块和RF无线电接收模块,通过USB接口从计算机下载控制程序,利用串、并行的方式来发送数据信息、机器人控制信息及其他信息,从而实现远程无线遥控。
2)使用说明。以机器人为例,“无线传感网络控制模块”可以直接连接在控制板部分,机器人通过接口与RF无线模块通讯,使用RF无线模块发送数据就像通过串口发送数据一样,在一个简单的通信协议下可以实现多个机器人间的数据通信,组成无线传输网络。这样两个或更多的机器人在一起可以共享数据信息,如传感器信息,位置信息等,可以使多个机器人协同工作。RF信号的覆盖范围可达150米,这样便可通过无线传输网络实现远程机器人的控制。
2.2产品或项目的设计开发流程
“无线传感网络控制模块”系列产品,运用电路分析与设计技术、单片机技术、接口技术、传感与检测技术、通信技术、C语言编程技术、电子制板技术、生产工艺与品质管理技术,在通信技术专业生产领域具有知识的综合性,在技术上具有可持续的先进性和一定竞争力,有着良好的商业价值和市场前景。需求与功能分析,系统概要设计阶段:根据市场调研进行需求分析,产生需求规格说明书;根据需求分析进行可行性分析,产生可行性分析报告;由此进行确定产品的主要功能,根据产品功能需求对产品进行系统概要设计,建立系统的体系结构、进行模块划分,产生系统概要设计说明书;编写项目进度,进行项目管理。主要技术及相关理论知识:资料搜集与分析、项目管理技术、技术文档编辑规范等。模块电路设计阶段需对模块功能进行可行 性分析,据此设计电路,再根据工程计算结果、工程经验以及参考文献与技术手册选用合适的元器件,最后利用常用电子线路仿真软件对电路进行仿真,直至仿真结果满足功能需求。该阶段所需的技术与理论知识有:功能与可行性分析、元器件识别与选用、电路设计与仿真、文献查阅技术、电子线路知识、工程计算知识、电机控制知识。PCB设计与制作阶段需使用CAD软件进行电路的原理图绘制与PCB版图设计,若仿真结果正确,则输出PCB文件,根据PCB文件进行印制电路板的制作。该阶段所需的技术与理论知识有:CAD软件安装与使用、印制电路板制作设备的使用、计算机辅助设计方法与常用元器件库相关知识。模块焊接按照调试阶段需根据电路需要选购元器件,再进行电路的焊接,最后进行电路的硬件调试。该阶段所需的技术与理论知识有:电子产品制造技术、电子产品测量技术、电子产品调试技术、电子产品生产工艺知识、常用电子仪器仪表与电子产品焊装基本知识。模块控制与调试阶段需要对做好的模块电路进行控制程序的编写、编译、下载与调试。该阶段所需的技术与理论知识包括:单片机的C语言编程技术、编译与下载软件使用、软件调试工具的使用、单片机与接口技术等相关知识。通信建模主要构建无线通信传输模型,根据协议确定传输模式,进行编码算法设计。该阶段所需的技术与理论知识包括:信号与系统、通信协议、传输模式、软件调试工具的使用等相关知识。模块开发应用阶段需对整机电路功能进行分析,再根据功能进行编码算法设计、最后进行整机装配与调试,具体要求如下:(1)整机功能分析:根据需求规格说明书进行可行性分析,系统
架构设计、功能模块设计,并完成各部分相应文档的编写。该部分主要包括整机电路功能可行性分析、整机电路设计等方面的内容。(2)源代码开发与下载:是对系统功能的实现,主要进行程序的编码、算法实现、功能测试。为实现系统的功能此阶段所需的知识为:C语言程序设计、单片机应用技术、传感与检测技术等。(3)整机装配与调试:系统测试阶段主要是针对前段编码设计阶段模块单元测试和集成测试。测试所需的理论知识和技术为:测试计划、测试工具、整机电路装配与调试测试文档的编写、测试过程管理等。
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