時間：2023-07-21 17:13:31
導語：在電子產品的結構設計的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
1電子產品開發概述
電子產品的開發離不開企業這個實體，開發項目管理理念需要結合企業的自身實際情況，如企業的行政組織架構，開發項目團隊的組織架構等來制定最適合企業的一套產品開發項目管理流程。本文以圖1所示的開發項目團隊組織架構框來闡述電子產品開發項目管理流程。產品開發整體流程實際上包含一系列階段步驟，把一組需求和思想轉化為市場上成功產品的流程。本文介紹的電子產品開發項目整體流程框圖如圖2所示。由圖2所述，電子產品開發首先要進行市場調研階段對產品作出準確的市場定位，項目管理者需要進行產品評估設計階段仔細分析產品功能指標、性能指標、技術參數、系統規格確定準確的項目開發文檔作為產品開發的輸入，需要對整體設計進行開發計劃的制定，系統規格等進行產品開發目標的確定，同時組織設計開發項目團隊成員分配，設計開發人員項目責任分配，制定團隊各成員的詳細準確的設計參數任務書，設置各個階段時間節點，進行產品成本、時間的控制目標和措施，生產過程中文件控制的實施，產品標準化制定計劃等。隨后進行產品設計實施階段，進行設計評審、開發執行，接著進入制作ES樣機階段制作樣機進行測試，測試成功隨后進行產品小批量生產階段進行生產小批量樣機測試，產品大批量生產階段，產品更新維護階段直至產品全生命周期結束。
2電子產品開發技術的詳細流程
2.1硬件設計流程
產品硬件設計流程如圖3所示，硬件項目組根據產品的技術定義，準確的系統技術參數規格、功能指標、電氣性能指標等，進行硬件電路實現方案的設計工作，方案的設計可以提出幾套實現方案，最好能引用原有生產產品上的經典的電路模塊從而更有力保證產品的設計的穩定可靠性，項目協調員組織相關責任人進行硬件電路設計的評審，評審的原則是以最低的成本最可靠的方案為原則進行方案選定。選定后由硬件工程師進行原理圖的設計，設計完成后需要進行原理圖的評審工作，評審合格后再進行PCBlayout設計，在進行PCB設計的同時硬件工程師需要與結構工程師一同協調確定產品的開口，孔位，接口位置等信息進行PCB設計。PCB設計完成后需要進行PCB圖的評審，PCB評審成功后再進行BOM表的整理，進行元器件的采購，焊接PCB后與軟件設計人員進行硬件單板功能調試工作，與結構設計人員進行裝配組裝調試，發現問題填寫問題報告，反饋協調到具體的相關設計人員進行整改工作。最后輸出的原理圖、PCB、BOM表等資料歸檔作為下一階段產品ES樣機資料發放的輸入。
2.2軟件設計流程
產品軟件設計流程圖如圖4所示，軟件項目組軟件系統需求分析得出的系統需求說明按軟件設計流程進行軟件方面的設計工作，設計的方案首先根據具體的硬件設計電路模塊進行各個模塊的軟件設計驅動及測試工作，如發現問題及時反饋給硬件設計人員進行協商修改，如果沒問題則提出系統軟件框架的設計方案，項目協調員組織相關責任人進行軟件方案評審，評審的時候需要仔細根據需求實現的技術細節來核實軟件是否能達到相應的技術指標。評審成功后則根據具體的功能實現模塊逐個進行軟件設計，每個功能模塊設計完成后，再進行軟件整體模塊代碼兼容軟件集成設計調試工作，調試成功后需要在幾套硬件上進行反復的測試，測試完成各方面達到系統要求指標后進行程序整理歸檔及初次發放版本管理。最后輸出的軟件說明文件、源程序、燒錄程序等作為下一階段ES樣機資料發放的輸入。
2.3結構設計流程
根據產品的技術定義，提出的準確的系統參數規格，結構項目組進行結構設計工作，根據產品的外觀要求，整體尺寸大小、開孔位置、按鍵、LED燈、屏的位置、端子開孔、電氣要求等，選擇合適的殼體，進行結構圖紙的繪制，繪制的過程中需要與硬件設計人員一同確定產品的一些細節問題，繪制完成后通過軟件模擬，模擬成功項目協調員協調相關責任人進行結構設計方案的評審，評審成功后進行結構圖紙的釋放進行快速成型制作一套結構結合PCB板、結構開孔、按鍵、屏、端子等進行組裝測試。測試沒有問題后進行結構圖紙的歸檔工作，最后輸出的結構裝配圖、部裝總裝文件等作為下一階段ES樣機資料發放的輸入。
2.4產品ES樣機流程
產品ES樣機流程如圖6所示，技術工程部在產品開發設計實施階段完成了硬件、軟件、結構設計之后，將硬件設計的輸出、軟件設計的輸出、結構設計的輸出作為產品ES樣機的輸入文件，相關技術設計工程師完成ES樣機的測試、調試、組裝、裝配工作，同時將遇到的問題記錄到樣機問題反饋表中，隨后進行產品功能測試、產品電氣測試、產品整機測試，測試過程中如發現問題及時反饋給相關責任技術設計人員進行修改，如果沒問題則將產品設計文件，ES樣機反饋問題，功能測試報告，電氣測試報告，ES樣機整機檢驗報告等進行歸檔工作，同時將ES樣機進行拍照錄像存檔工作作為下一階段小批量生產的輸入，完成產品ES樣機流程。
2.5產品的小批量生產
產品ES樣機階段結束后，接下來的階段就是進行產品的小批量生產試制階段，工藝部門與技術工程部門進行輸入輸出文件交接工作，工藝部門根據產品ES樣機流程階段的輸出得到的各種歸檔資料作為產品小批量生產的輸入。產品小批量生產試制其流程如圖7所示。工藝部門獨立按計劃按流程制作小批量樣機，完成后質檢部門QC對小批量樣機進行整機全檢，并公布遇到的所以問題，工藝部門完成解決相關問題無法解決的問題反饋到技術部門相關設計人員解決相關問題，解決完成后公布處理結果，工藝、質檢進行協調測試直至一致通過，接著進行修改完善相關資料，最后進行工藝、質檢、技術三部門共同認證小批量生產的樣機是否合格，合格則完成產品的小批量生產流程。
2.6產品的大批量生產
電子產品經過工藝部門小批量生產后完善了產品的配套的工藝生產指導文件，但是有時在大批量生產會暴露出批量的相同的問題如電子元器件采購出錯，芯片批次不同造成性能不同，結構件的加工誤差無法組裝等等，所以在大批量生產之前除了需要根據工程樣機及配套的工程樣機文件來指導大批量生產之外，在大批量生產進行頭幾臺生產時仍然需要仔細進行整機制造后進行整機全檢，持續修改完善工藝資料后，接著就將完善后的工藝資料正式轉為生產指導資料指導流水線進行大批量生產進程。大批量生產的流程圖如圖8所示。
2.7產品維護階段
產品開發大批量生產階段結束后，整個項目并未結束，此后由于客戶需求，技術更新，降低成本等因素進行產品修改更新，都會在原產品基礎上提出些設計的更新變更方案，這個階段就是項目產品維護更新階段，需要對項目設計更新，設計人員修改設計文檔，在ES樣機上進行測試，測試合格是否正式，正式發放升級通知及更新套件處理等，以及進行產品更新升級批次的管理工作等一系列跟蹤直到項目生命周期的結束。其中產品修改更新流程如圖9所示。
3結束語
本課程作為工業工程專業的一門實踐性強的專業核心課程，其主要任務是學習產品功能的設定、常用材料的種類和特性以及加工工藝、產品結構設計的原則以及與產品造型有關的通用結構設計知識，使學生掌握與產品設計相關的基本知識，具有產品結構設計的基本技能，能夠完成簡單產品設計中從功能定義到材料選擇以及最終的結構設計。
1.1本課程的知識模塊包括：①產品材料與表面處理工藝常識；②塑料件結構設計的基本原則；③鈑金類產品結構設計基本原則；④模具基礎知識；⑤產品結構布局設計；⑥產品典型結構。其目的是使學生掌握結構設計的基礎知識，培養學生的三維空間想象能力，在實際應用中培養學生的新產品開發以及應用計算機繪圖的能力。
1.2課程的重點內容包括：①常用塑膠材料基本知識；②常用金屬材料基本知識；③常用表面處理知識；④產品結構設計總原則；⑤產品結構關系分析與結構繪圖的基本要求。
二、《產品結構設計》課程的教學思路
2.1選用教材。目前還沒有適合工業工程專業使用的《產品結構設計》教材，所以國內普遍做法是選用產品結構設計方面教材，暫定的教材是黎恢來編寫的《產品結構設計實例教程》。該教材將作者十幾年的產品結構設計經驗總結而成，系統、精細、全面地介紹了產品結構設計知識及設計全過程，明確了產品結構設計的概念和崗位職責，并通過講解一款電子產品的全套產品結構設計的整個過程，幫助學生融會貫通，更加高效地學習和掌握實用技巧。
2.2教學內容。依據工業工程專業的整體人才培養方案和教學大綱的具體要求，將《產品結構設計》分為六大模塊，每個模塊里面包括若干的章節，各章節之間既自成體系，又互相有銜接，條理清晰，通俗易懂。①“產品材料與表面處理工藝常識”模塊，主要介紹注塑工藝理論、常用塑膠材料和金屬材料基本知識，以及注塑件、鈑金件表面處理方法。塑膠的定義及分類方面，介紹ABS、PS、PP、PVC等的應用范圍、注塑模工藝條件和化學和物理特性，重點是使學生了解注塑件的常見問題分析及解決，比如縮水、飛邊、熔接痕、頂白、塑膠變形等。金屬材料方面，介紹一些金屬的特性和應用范圍，比如不銹鋼、鋁、銅、鎳和鋅合金。常用表面處理知識方面，主要涉及塑料二次加工的基本知識，學生需要了解絲印、移印、燙印、超聲波焊接、噴涂、電鍍和模內覆膜等表面處理工藝。②“塑料件結構設計規范”模塊，重點介紹塑料件在設計和修改階段需掌握的通用設計規范，比如塑料件的料厚、脫模斜度、圓角設計，能夠分析塑料件的加強筋、孔、支撐面的使用范圍。在細節部分，應了解塑料件文字、圖案、螺紋和嵌件設計。③“鈑金件結構設計規范”模塊，介紹鈑金類產品設計的工藝要求，包括沖裁、折彎、拉伸、成形工藝，并且讓學生了解壓鑄類產品結構設計的工藝要求。在此模塊的教學中，應引入企業實際產品案例進行講解，以便于學生更好地掌握鈑金件的設計規范。④“塑料模和鈑金模基礎知識”模塊，介紹塑料模和鈑金模的基本類型及典型結構，包括模具概述，模具的分類、注塑機介紹等，重點講解的是注塑模結構里面的澆注系統、頂出系統、排氣系統和行位與斜頂，以及二板模和三板模之間的區別和應用，以“實用、夠用”為度，學生只需了解典型的模具結構，不需要進行后期的模具設計。⑤“產品結構布局設計”模塊，主要介紹殼體形狀結構、密封結構、卡扣結構、螺釘柱結構、螺紋連接結構和嵌件連接結構等知識，以及各個特征的定義、作用和設計原則，特別是特征在使用時的相互配合關系。拓展知識方面，要了解塑料零件自攻螺柱及通過孔設計規則，以及模具設計與產品結構設計之間的聯系。⑥“典型產品結構”模塊，重點介紹目前國內普遍使用的三大產品（電子產品、家電產品和電動產品）的典型結構設計知識。每類產品選取一款經典的已批量的產品作為藍本，深入解剖結構知識在產品設計的運用。比如電子產品選手機為代表產品，講解手機產品各零部件的結構、前殼與底殼的止口設計、LCD屏限位結構設計和電池固定結構設計，以及內藏攝像頭結構設計。家電產品則以電吹風為例，學生要掌握電吹風的功能、材料、結構工藝性等，了解CAD軟件在電吹風設計中的應用，能對產品塑料件進行結構分析。在此過程中，還要掌握項目管理方面的知識。
2.3教學方法。在教學中，提倡基于工作過程為導向的項目化教學，理論教學與實踐練習相結合，增加實踐課時的比例，培養產品設計的實踐能力。教師引導學生建立實用合理的知識結構，強化學生的自覺體驗和掌握知識的遷移能力，淡化理論和實踐的界限。在基礎知識夠用的前提下，采用任務驅動教學法、項目教學法，通過在具備多媒體教學設施的校內實訓基地開展新產品和新工藝的開發工作，使學生體會具體產品的外觀造型和結構設計過程，提高學生的綜合應用能力和實際應用能力。
三、《產品結構設計》在工業工程專業總體實訓的具體應用
關鍵詞：電子產品；防水設計；密封
中圖分類號：S611文獻標識碼： A
引言
電子組件是數碼產品的核心，若在潮濕環境中長期放置，會損壞、腐蝕電路板，一旦掉入水中，接通瞬間就會被燒毀，數據也就毀壞。人們正在使用或隨身攜帶的電子產品許多的突發事件會使其遭受水難，造成極大的損失。解決防水問題有很多種方法和措施，且已經被證明是有效的。但是在設計中仍然要針對實際情況加以仔細分析，力求用最簡潔、最可靠的設計，最低的成本，最易維護的措施來滿足設備的防水要求。
一、主流防水設計方式
在產品設計過程中，電子產品防水設計的方式多種多樣，常用的防水設計方式有：止口方式的防水設計、防水圈方式的防水設計、超聲波方式的防水設計、二次啤塑方式的防水設計及電路密封絕緣方式的防水設計。
進行電子產品防水設計時，電子產品需要達到的防水等級必須要明確。采用的結構設計方式根據防水等級不同而不同。例如：二次啤塑防水的防水設計可以達到IP8，而止口方式的防水設計只能達到IP4。
（一）、二次啤塑方式的防水設計
在防水等級比較高的場合一般都會使用二次啤塑方式的防水設計。例如，用在成型多芯防水接頭上，一次注塑成型模具制造的防水接頭配額的不足、公母端子定位精度低可以解決。但是，二次啤塑方式的防水設計也存在有缺點：制作的成本高、難度大、維修費用高等。
（二）、防水圈方式的防水設計
一般采用軟性材料來進行防水圈方式的防水設計，如硅膠、橡膠、TPU、PVC等，在兩個零件配合的縫隙處一般使用防水圈。防水圈的工業方式有兩種：一種為設計預留槽在接縫處，在進行固化前，將防水交替注入其中；另一種為彈性固態體通過模具成型，例如O型圈。對于第一種工藝：目前使用也是比較普遍，通過點膠機進行防水質量的控制批量產品，但后續維修不方便。對于第二種工藝：不宜設計防水圈長度過長，因為存在防水圈的合縫問題，不過進行防水在必須采用此方法并且防水圈太長時，解決這個問題可以通過二次啤塑的方法，但需要較高的生產成本和模具技術；具有不同的形狀防水圈截面，有橢圓形、圓形、鋸齒形、方形、方波形等。需要根據不同的防水等級以及不同的結構形狀在進行電子產品防水設計時，來確定使用最佳的防水圈。
（三）、電路密封絕緣方式的防水設計
一般與其他防水方式的設計相結合進行電路密封絕緣方式的防水設計，二重防水、三重防水等防水設計從而構成。根據防水等級的不同，目前電路密封防水方式的設計采用的密封材料也不盡相同。一般都是在電路板的表面噴涂三防漆為普通電子產品線路板的密封絕緣方式，要求的防水等級低，主要目的是防潮；有的產品需求防水等級為6到8的，可以采用防水絕緣膠泥，在外殼即使第一道防水不起作用的情況下，也能夠確保產品的正常運行，不過在進行此類產品的設計時，必須考慮到電子產品的散熱的同時考慮防水設計，因為電子產品熱量的傳遞會受到防水絕緣膠泥導熱系數的影響。
二、電子產品防水級別
對于電子產品防水級別的要求根據不同的環境情況，也不同。國際認可的防水標準有“日本電子工業防水規格JIS標準”和“國際工業標準防水等級IP”。我國的GB4208-93標準――對電子產品的防水防塵外殼防護等級（IP代碼）做了相關規定。依照保護等級該標準分為9個階段（0~8），其中防水意義及種類如表1所示。
表1電子產品防水級別
三、幾種電子產品常見的防水設計
（一）、某車載單機的防水設計
某車載系統經過二年多時間的研制，順利完成了各項性能指標的測試和定型試驗工作，但是，在環境試驗中有較多的問題暴露。其中，某單機在交變濕熱試驗后如圖1所示，發現不能正常開機液晶顯示器，在內部打開機箱后有大量積水，水擦干后，再接通電源，顯示屏雖然有顯示，但是有抖動，并且有兩條橫線在屏上面，兩分鐘后，顯示屏變為黑屏。該單機為型材結構，采用封閉式蓋板在上下兩面，沒有采用橡膠密封條密封措施在不機箱和蓋板之間。它的密封性能間于密封式機箱和敞開式機箱之間，這樣的機箱在交變濕熱環境中，在內部由于“呼吸”效應反而比較容易產生積水。由于在機器內壁上顯示屏是緊貼的，導致顯示屏內液晶顯示器電路短路造成工作異常。
圖1科研車載樣機外形及蓋板設計改進
解決方案一是對液晶顯示器采取加固措施進行全密封，二是設計成敞開形式將半密封狀態的機箱。方案一由于該液晶顯示器為外購器件，改進設計難度較大，徹底改進的條件不具備，簡單的加固效果可能不夠理想，因而有較大的改進設計風險，且仍然得不到解決機箱積水的問題。而進行全密封設計整個機箱改進難度更大，也不存在從整個計劃進度安排上較大改進的可能性。單機內部考慮到模塊級部件均采用了防銹鋁材料，這種材料防腐蝕性能較強，機箱內部及帶元器件印制板所有表面均采用的處理措施為涂覆三防漆，且該單機的使用是在車載平臺艙內，相對環境條件較好，因此，在機箱上下蓋板最終采取了增加透氣孔的改進設計，在交變濕熱環境下以改善單機內外部的壓差問題，由于壓差造成凝露積水可以避免。在交變濕熱試驗后改進后的結構無積水產生，單機工作恢復到常溫后正常。
（二）、某天線有源盒的防水設計
在外場某系統7~8月份進行聯試，聯試后期，發現出現天線指標異常，檢查后發現反饋水平和垂直有源盒內有較多積水，元器件發生了嚴重腐蝕，如圖2所示。
圖2天線有源盒腐蝕后的外觀
對上述有源盒蓋板筆者用Ansys軟件進行了力學分析。按照橡膠變形應力為10MPa的估算值，橡膠壓縮量達到20%為計算依據，得出如圖3所示結構鋼板和鋁板的最大變形值，見表2。采用3mm厚的鋁板從表2可以看出，作為密封蓋板，為0.82mm的蓋板變形量。實際受力情況和仿真計算條件雖然不完全相同，也沒有這樣大的蓋板實際變形量，但是用3mm鋁板作密封蓋板時，卻能說明在兩個固定螺孔中間位置的并沒有達到20%的橡膠圈壓縮量，因此，這時的密封效果是不理想的。若適當增加鋁板厚度，同時增加緊固件數量，靠O形密封圈則可以達到較好的密封效果。
表1不同材料和厚度在10MPa壓力下的變形量
圖3有源盒3mm鋁板密封蓋板及力學分析
四、防水設計新思路
可彎折的柔軟鍵盤：機械和電子電路密封在柔性聚氨脂泡沫殼體內，采用模具直接澆鑄而成，適合航海、游船、飯店等環境中使用。這些地方水侵蝕破壞很大，密封的表面可以阻止液體、食物、灰塵、污染物在操作錯誤或清洗鍵盤時進入，有效做到抗水、抗潮濕、抗泄露。
SwiMP3：播放器放在腦后，采用套頭佩戴方法，采用觸摸式設計按鍵，整個MP3是佩戴在頭上，這些都是方便游泳時進行操作的人性設計播放器。耳塞利用頭顱和臉部里的骨當作媒介來傳播聲音，就是這樣實現了徹底防水，并且耳塞采用入耳式的緊貼設計在與耳朵里的骨組織相接觸的同時防止水進入耳朵，作為傳播聲源。
結束語
總而言之，隨著電子產品的不斷發展，防水設計顯得越來越重要，越來越多的新的防水思想會不斷出現，防水的設計方式也不斷增加，同時使我們的電子產品也將越來越完善。
參考文獻
[1]盧、陶晉、李亦芒.電子產品的防水設計[J].《機械》，2008.
《電工電子技術》是交通機電類專業的專業基礎課，以“理論與實踐一體化”為指導思想，以真實工作任務及其工作過程為依據，將《模擬電子技術》與《數字電子技術》兩門課程進行解構、整合，開發出的一門實踐性較強的項目化課程。通過學習電子技術方面的基礎理論知識，訓練常用電子儀器儀表的使用、基本電子線路的分析與設計，培養學生未來行業操作規范和基本職業素養。
2基于職業崗位能力確定課程教學目標
堅持“以職業崗位為目標、以職業能力為核心、以職業標準為內容”的課程設計理念，以培養學生交通機電電工電子職業崗位能力為目標，采用項目引領，任務驅動，打破原有的學科知識體系，基于工作過程對課程進行開發和研究，對教學內容進行整合、序化，強化對學生職業素養和職業技能的培養，全面培養學生的專業素養。校企合作對畢業生典型交通機電類工作崗位、崗位能力需求調查，得出與電工電子技術相關的典型工作崗位為交通機電系統施工、交通機電系統檢測與維修、交通機電設備集成等;與崗位對應的技能包括“元器件的識別與檢測、電路圖識圖與分析、常用儀器儀表的使用、交通機電系統的故障分析判斷與維修、電路的焊接與調試、交通機電系統的集成與安裝、施工文檔的撰寫與整理”等;以及做好工作需要的團結協作、吃苦耐勞、愛崗敬業、安全意識等職業素質。按照典型交通機電類工作崗位及能力《電工電子技術》課程的教學目標，可分為三部分。1)能力目標:(1)能識別并進行元器件的選型和成本估算;(2)掌握電子產品的焊接與裝配;(3)能閱讀分析及繪制簡單電路原理圖;(4)能根據電路圖及工藝要求焊接測試電子產品;(5)能熟練應用儀器儀表對電子電路調試、測試進行故障診斷和檢修;(6)掌握微型電子產品的設計與集成制作;(7)能利用PROTEUS對電子電路仿真;(8)能撰寫產品制作調試相關文檔。2)知識目標:(1)熟悉萬用表、示波器、波形發生器等常用儀器儀表的使用方法和基本的電子測量方法;(2)掌握常用電子器件手冊的查閱方法;(3)掌握半導體元器件及集成器件的功能特點;(4)掌握常用電子電路的組成、特點、工作原理、分析方法及應用;(5)掌握常用電路圖的識圖及繪制方法;(6)掌握PROTEUS仿真軟件的使用方法。3)素質目標:(1)團結協作、勇于奉獻，具有良好的團隊意識、人際關系和協調能力;(2)良好的服務意識，吃苦耐勞的精神，勤儉節約的作風;(3)遵守工程施工及用電安全守則，具有良好的安全意識;(4)強烈的事業心、責任感、愛崗敬業，具有良好的心理素質;(5)良好的身體與心理素質，甘于寂寞、志存高遠，樂觀向上的精神面貌;(6)法制觀念與守法意識，遵紀守法、誠實守信、弘揚正氣的道德品質。
3課程內容的項目化分解、重構
根據交通機電系統檢測與維護等主要工作崗位的能力要求，結合電子產品設計項目特點和學生認知規律和職業能力發展規律，合理整合課程。對“知識點”實施重新排列、組合，將傳統課程體系知識點解構在12個項目式學習情境中。這12個情境包括實際應用電路的方案制定、連接、測試與維護，涉及收費站、地鐵、汽車、樓宇等多個行業或生活面，緊跟時代和行業發展，提高了課程的趣味性。項目課程結構設計時，以項目為明線，根據課程的目標設計項目內容，項目是典型的、相對獨立、具有完整結構的整體，具有較強的針對性;項目課程結構設計時，以知識為暗線，將學科性課程中有關的理論知識按照一定的規律分配滲透到各項目中去。項目課程中，理論知識并沒有消失，只是進行了重新分配，保證了項目的覆蓋面。以項目為載體整合理論實踐知識。在具體處理理論和實踐整合問題時，我們采取了以下措施:1)緊緊圍繞工作任務整合理論和實踐知識;2)設置合適項目，使項目之間的理論知識背景按照一定的方式遞進;3)項目設置不宜過大，以免支撐的理論知識太多，導致教學組織比較困難。對于較大項目可以分解成模塊來進行教學，一般每個模塊為4個學時，這樣也可以使學生在學習時經常有成就感;4)不要期望一個項目就能解決該項目所涉及能力培養方面的全部問題，每個項目應該有側重點。
4實訓項目教學實施設計
項目的實施過程按照“教師布置項目→學生分組討論→操作→檢驗評價”的流程進行。在具體實施過程中，按企業產品的生產流程即“元器件的識別與檢測→電路的設計與制作→電路的調試與測試”的步驟進行，將電子產品的生產流程貫穿每個項目訓練的始終，使教學過程模擬了生產過程。以項目一“簡易直流穩壓電源分析與制作”項目為例。項目的能力訓練任務包括元器件的檢測，直流穩壓電源制作和測試。
5結束語
外觀設計是電子產品設計的重要方面，也是電子產品是否能受到公眾認可的直接感受。通過大眾心理調研，結合電子產品功能需求，制定電子產品外觀的原則與方法，是保障電子產品科學性、創新性以及現實性的前提。目前，電子產品外觀設計軟件及新的方法途徑層出不窮，除了相關的電子產品專用設計軟件外，具有豐富圖像圖形處理功能的軟件，在電子產品設計中發揮著愈來愈大的作用，MATLAB、AUTOCAD、3DMAX以及一些地理信息系統軟件也在電子產品設計的多維呈現及空間表達方面，發揮著積極作用。無論電子產品如何設計，除了需要考慮3D空間造型藝術等因素外，還必須考慮產品的外觀與功能友好結合的特征。具體而言，電子產品外觀的整體與協調性，外觀與環境的適應性以及外觀與安全性等，均是創意及設計過程需要充分考慮的。符合時代特征的產品，才會受到用戶的喜愛。電子產品在其外形演變的過程中，可以清晰地體味到科技以人為本的原則。同時，結合當今電子產業的現狀，提出對未來電子材料及市場發展趨勢的探索與展望，無疑具有重要的前瞻性與現實的必要性。
1.電子產品外觀設計的主要特點
目前，電子產業的發展已經進入了一個新的發展階段，基于各類電子產品設計的新穎創意層出不窮。特別是隨著人們對電子產品功能要求的日益提升以及大眾審美觀念的不斷增強，人們對產品的要求已不滿足于其實用性及可靠性等方面，人們更多地是對于產品外觀、材質、工藝乃至色彩感覺、富于個性等方面的多樣化要求，在這些需求的催動下，越來越高的審美要求成為電子產品的內在特征之一。在電子產品外觀設計中，令人喜愛的外觀一定對于產品營銷推廣是非常有益的，隨著綠色、環保、低碳理念的不斷普及，基于仿生學原理的外觀設計更能在審美情趣方面給人以美的享受，并在一定程度上能起到形象、逼真、有趣、生動、簡捷、美觀等多種作用。同時，在電子設計產品外觀時，其外型的尺寸、色彩、指示視覺系統要給人們明確易懂的操作感受，滿足人們在選擇電子產品時更多的對外形的大小，色彩的冷暖明暗度，以及人體工程學的要求，突出電子產品與人的親合力。隨著社會的進步，特別是低碳環保以及綠色經濟理念的逐漸深入人心，人們的消費理念與審美情趣發生了變化，現代電子產品的外觀設計也是愈加趨向個性化與綠色化。縱觀以前的產品，主要是以實現其基本功能為目的，而忽略了外觀對用戶購買所產生的影響，提供給用戶選擇的款式較少，單調而顯得古板。現在除了基本功能配置選擇外，還有多種性格傾向選擇，結合了色彩學和心理學在外觀方向對用戶的購買傾向進行了拓寬，使有更多的選擇空間，而豐富的外觀造型變化能適應不同職業、不同人群的審美喜好。電子產品外觀設計需要展現的主要內涵是人體工學的因素和產品的美學含義。電子產品在一定程度上是滿足大眾不同需求的現代信息技術產品，作為產品外觀造型設計則必須滿足用戶的使用需求。電子產品外觀設計不是簡單的借鑒與模仿，而是需要用理性的邏輯思維來引導感性的形象思維，針對具體問題提出一系列解決方案。通信技術和數字技術的發展日新月異，人們的需要也愈加難以琢磨和難以滿足，對電子產品的外觀設計提出了更高的要求。設計及生產具有時尚化、個性化、人性化和娛樂化的電子產品，在豐富娛樂生活的同時其功能和外觀上能達到平衡和統一，是人們所追求的重要目標。同時，電子產品設計者與使用者是互動的，兩者之間不可分割。電子產品設計者對使用者起著理念傳播及引導的作用，而電子產品使用者的藝術修養及審美情趣，又在一定程度上能夠激發設計者向更高更新更時尚的方向發展，并在一定程度上促進設計的內容與形式在藝術層面上得到完美的統一。也就是說，在這種背景下設計會越來越有文化品位，也會越來越人性化。
1.1外觀形態與功能的一致性及協調性的統一
電子產品的設計在一定程度上而言是一門藝術。浮華的外觀設計并不能帶來好的用戶體驗，反而會起到反效果，理想的電子產品的外觀設計要給使用者帶來愉悅的身心體驗。電子產品的外觀設計是為了能讓用戶體驗變得更美好的初衷，應當建立在使用戶身心愉悅的基礎上。電子產品和人們的日常生活密切相關，因此，要實現科學合理的外觀設計，就需要在創造令人舒適的產品外觀方面不斷地努力與探索，力求為人們創造更為舒適與更為美好的工作與生活的人性化設計，并協調好產品外觀的新穎性與技術性以及電子產品功能的關系，追求外觀特征與功能協調統一的目標。總之，電子產品外觀設計還應當適應現代社會多元化的客觀需要。
1.2產品外觀人性化與藝術性的統一
現如今人們對于產品功能和性能提出了更高層次的要求。為了順應和滿足用戶需求，將人性化的設計應用到了電子產品開發中。人性化重要表現特征是個性化，電子產品研發與設計人員應針對不同的使用人群、不同的使用環境以及電子產品的定位，進行多要素的精細化分類，不斷創新出方便用戶的電子產品。電子產品外觀設計應在一定程度上彰顯人性化與藝術性完美結合與和諧統一。電子產品形態自由度空前廣闊，電子市場競爭也推動了電子產品外觀的創新程度，起最終決定作用的是使用者的特定需求或是喚起用戶對電子產品功能的聯想，或是方便使用者的使用，或是引發使用者的親切感，由于每個使用者都是特殊的個體，人性化與藝術化的最終體現應包含對個體需求的滿足。
1.3產品實用性與先進性的統一
實用性作為外觀設計的首要原則，反映設計師對產品外觀設計的把握程度，首先要滿足方便、高效、安全的要求，實現其功能是電子產品外觀設計的主導思想，決定著電子產品實用性與先進性的方向。同時，還必須符合廣大使用者健康的審美觀和習俗愛好，過于夸張個性的外形或者浮夸的色彩搭配反而會造成用戶的反感。不能使電子產品成為華而不實的形式主義產物，也不能只是單純地看重實用功能而忽略掉其他的方面。缺乏實用性只注重外觀設計，與電子產品設計的初衷背道而馳，而華而不實的設計除了會增大產品的生產成本外，同時還會給市場營銷造成負面效應。因此，電子產品在追求當今社會對外觀的需求的一般性理念背景下，同時還必須充分保留電子產品的現實用途。
1.4產品時尚性與時代感的統一
產品外觀的創新最主要是立足時尚信息的同時并符合當代社會審美的需求，創造富有時代氣息的產品，除了為生產者贏得更多的市場外，還能夠帶動電子產品領域的創新性變革。電子產品設計的外觀新穎、完美、健康、和諧，才能促使使用者在感受到美感的同時欣賞到美好的設計。目前，市場競爭的日益激烈，產品更新的速度也越來越快，外觀上也要求不斷地更新來適應市場的需求與發展。企業需要加快產品外觀設計創新的速度，使產品體現時尚性與時代感的完美統一，才可能滿足和帶動使用者不斷變化的需求。電子產品風格是一個國家物質文明和精神文明的共同體現，是社會化生產與社會進步的有機結合，也是歷史文化與人文地理特征的重要體現。創新出有著本國審美取向和文化特點的電子產品以及加強產品創新和追求風格體驗是未來電子產品發展的方向。
2.電子產品外觀美學設計的一般思路與方法
電子產品的外觀設計需要設計師對當代的外觀趨勢有準確的把握，從大眾電子產品的外觀形態創造出新穎的外觀，基于美學理念，把產品功能信息、文化歷史信息、人文審美情趣及生產工藝水平等有機結合起來，設計合理科學的電子產品外觀形態。事實上，基于各類信息及外觀數據，設計者就可以進行3D建模，通過整體外觀設計，拆分零部件，每個子零件的結構設計等過程，實現總體電子產品的創新性外觀設計。在具體的電子產品設計過程中，人們從各類眾多的產品中梳理總結出了多種方法，其中元素化設計法、功能化設計法，以及集成化設計法等是常用的電子產品設計方法。特別要提及的元素化設計法是將客觀需求作為電子產品功能構思、元件設計、線路規劃、動作控制等依據，并重點從電子產品開發的宏觀理念到微觀過程，根據功能特征，將客觀需求信息有效地轉換為電子產品開發各階段的技術目標和操作規程的方法。現在的電子產品設計和以往已經發生了翻天覆地的變化，以往傳統的設計逐漸的被新技術所取代。具體而言，電子產品設計者把整個電子產品設計視為由若干個元素組成的系統，每個元素既有一定的獨立性又具有密切的聯系，將所有的元素進行整合也就是局部到整體的過程，最終通過各元素的協同與耦合，從而實現設計系統的一體化。集成化設計方法是運用計算機能夠識別的語言對電子產品的特征的進行描述，建立相應的知識庫及推理機制，再利用已儲存的領域知識和建立的推理機制實現計算機輔助產品的方案設計；現實實施過程中，可以利用CAD和3Dmax等相關軟件來實現，建立知識庫即根據功能將電器元件進行分類，并利用代碼描述功能和元件類別。隨著技術的發展，把3D打印的理念融合其中，更能符合未來電子產品設計與生產的創新思路。
3.主要結論
3.1合理科學的外形設計是電子產品使用的客觀要求
現代電子產品類型多樣，為了迎合用戶對新穎外觀追求的需要，現在的電子市場不乏出現了很多匪夷所思的外觀產品。把握電子產品設計的原則，不能憑空臆造，同時產品的外觀要有內涵，其外型的尺寸、色彩、指示視覺系統要讓人明確易懂。操作界面要簡單明了，操作方式簡便易懂而且要符合人體工程學的要求，突出與人的親合力。
3.2美學原理與功能協調原理是電子產品設計的重要基礎
在電子產品設計中，產品外觀設計的美學特征與功能是協調統一的，電子產品結構造型及外觀比例、色彩設置等諸多要素的有機結合，體現了電子產品的內涵特征，它們貫穿于電子外觀設計的整體過程中。
3.3材料科學的發展有利于設計低碳節能及綠色環保產品
關鍵詞：電子設備 結構設計 工藝設計
中圖分類號：TN02 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0071-03
結構設計是為了滿足電子產品的各項功能和電性能，使設備在各種既定環境下都能正常工作所進行的設計。它可以把產品的外觀直接展現出來，在一定程度上決定了產品的可靠性、壽命及性價比。好的設計應合理滿足整機的性能要求，在市場上具有競爭力。
產品的工藝性能直接影響到產品性能和戰術技術指標的實現。工藝設計的最高原則是以最少的社會勞動消耗創造出最大的物質財富，這個原則也是企業賴以生存和發展的基礎。
無論哪類電子設備的設計都離不開結構，整機結構設計水平的高低和工藝技術的好壞對于產品質量至關重要。電子設備的故障或失效大都可歸結為設計上沒有想到或沒意識到某些細節或約束，一些通用設計的技術、準則、理念和方法必須被予以重視并深入貫徹到產品研發中去。
1 某系統電子設備結構設計
1.1 概述
某系統主要由多路耦合器、終端機和信號分配器組成，采用19英寸標準機柜上架安裝方式。各設備遵循標準化、系列化、通用化設計原則，顏色、標識、銘牌、把手和接口連接器選擇均符合系統設計規范要求。
根據研制方案確定電氣功能、性能及使用環境要求，經研究分析整機結構形式和尺寸約束后，初步進行元器件布局、布線和組裝設計，合理選用材料、涂鍍、加工手段，采用通用件和標準件，簡化制造工藝，積極運用成熟技術。后通過軟件進行三維實體建模、裝配仿真、應力應變分析、熱流分析，進一步優化零部件結構。
1.2 多路耦合器
機箱箱體及內部隔板全選用鋁合金板，銑削成型，并通過相互搭接、螺釘擰緊固定。選用鋁合金板，是因其具有重量輕、加工定位準確、易開溝槽安裝固定屏蔽材料、裝配拆卸簡便、外形美觀等優點。
多路耦合器采用模塊化設計理念，將防雷電路、放大電路和功率分配電路分別安裝在鋁合金板銑削成型的屏蔽盒內，構成單獨的防雷模塊、放大模塊和功率分配模塊。為便于器件散熱，將散熱器緊貼機箱左側板，電源模塊緊貼機箱右側板，放大模塊和功率分配模塊固定在散熱器上，并分別在安裝貼合面涂敷導熱硅脂。由于電源模塊較重，為滿足沖擊、振動試驗要求，設計固定架使其一側與底板連接，另一側包住電源與右側板。防雷模塊安裝在前隔板預設位置，并與中隔板和后隔板一起組成隔板部件，組裝時將其整體插入機箱。各模塊用隔板隔開，分別安裝在3個相對封閉獨立的隔段內，盡可能避免電源與模塊、模塊與模塊間的電磁互擾。多路耦合器結構形式如圖1所示。
1.2.1 終端機
箱體是機箱結構的主體部分，是設備功能模塊的安裝載體，也是機箱結構的集中受力體。根據安裝器件的尺寸、重量和位置，同時考慮振動、沖擊對結構強度的影響，參考壓鉚螺釘、壓鉚螺母柱的鉚接裝配要求，核算確定各面板材料及厚度。終端機結構形式如圖2所示。
終端機由16個解調模塊組成，外部線纜通過航空插座進入機箱并通過雙絞塑膠線與母板歐式插座連接。由于結構尺寸的限制，一個航空插座需通過8路音頻信號或8路串口數據，為避免設備內部多路信號互相串擾，走線及母板設計盡量將多路同類信號線分開。另外所有解調板都安裝了背板進行電磁屏蔽隔離、安全防護和固定，以提高電氣連接的可靠性。
導軌支撐部件由托板、導軌和連接條構成，主要起約束解調模塊自由度的作用，模塊的插拔、固定簡單方便。
終端機前面板左、右兩側各開設一個進風口，出風口安在后面板中部，風扇裝在機箱外側向外抽風。由于風扇轉動把箱內的熱空氣強制抽出，使機箱內產生負壓，吸引機箱外的冷空氣由進風孔口進入，從而形成空氣交換。為避免導軌支撐部件阻擋、妨礙空氣在箱內流通，導軌上設計有導風孔，冷空氣經導風孔流過帶走解調模塊散發的熱量。其基本任帳竊諶仍粗寥瘸林間設計一條低熱阻的通道，保證熱量迅速傳遞出去，以便滿足可靠性要求[1]。另一方面，設計導風孔還起到減輕設備重量的作用。兼顧電磁屏蔽和良好通風的雙重要求，通風開口處分別安裝了屏蔽通風窗，為進一步提高屏蔽效果，屏蔽通風窗與箱體固定貼合面還粘結橡膠密封絲網組合襯墊。終端機風道設計如圖3所示。
1.2.2 信號分配器
以前設計的機箱大多采用零部件搭接、螺釘擰緊固定的結構形式，為滿足強度和電磁兼容性要求，完成箱體組裝往往要使用很多螺釘，這使得設備拆卸、裝配十分繁瑣，維修性不好。為解決此問題，信號分配器設計采用插裝結構形式，如圖4所示。
根據裝配順序將底板插入前面板、后面板、左側板和右側板底部對應的溝槽，推動左、右側板使其與前、后面板互相卡住，然后用螺釘進行固定。把隔板插入箱內使其與底板和后面板配合，分別將濾波器、電源模塊和主板模塊安裝在隔板分開的兩個封閉隔段內，盡可能避免電源對主板模塊的電磁騷擾。將蓋板榫齒插入前面板頂部后面的溝槽中，往前推動蓋板使其后端向下插入左、右側板卡槽，用螺釘將蓋板與箱體固定。信號分配器全部零部件共計12個，結構簡單，組裝方便。
2 某系統電子設備工藝設計
2.1 概述
某系統電子設備環境適應性要求比較苛刻，設計人員不僅要將“六性”設計理念融入、貫徹到研發工作中去，還需清楚產品的工藝流程。電子設備環境適應性主要取決于所選材料、構件、元器件的耐環境能力和結構設計、工藝設計采取的耐環境措施是否合理和有效[2]。裝聯工人應積極主動地提出合理化建議，配合工藝人員共同完善產品設計，這樣才能使設備滿足低溫、高溫、濕熱、鹽霧、霉菌、振動、沖擊、顛震等環境試驗要求。
裝配、組裝質量不僅影響設備外觀，而且影響系統的性能，可以說系統的質量直接體現在焊接和組裝上。應合理安排裝配順序，注意前后工序的銜接，連接應牢固可靠，安裝方向、位置要正確，不損傷設備單元和零部件，不損傷面板等機殼表面涂覆層，確保電性能穩定和機械強度足夠。
2.2 通用工藝技術
根據各種材料在實際應用中的表現，內部設計規范應明確禁止使用預鍍鋅鋼板。以前鈑金件多采用冷軋鋼板，加工后進行鍍鋅工藝處理，但其防護能力還是偏弱，長時間使用時會產生銹斑腐蝕，相關零件要求全部換成奧氏體不繡鋼，新產品設計不再使用冷軋鋼板。除鈍化處理外，奧氏體不繡鋼零件可不再做其他表面處理。
電磁兼容設計應采取主動預防、整體規劃、“對抗”與“疏導”相結合的方針[3]。某系統電子設備的箱體材料全部選用鋁合金板材，機加工后進行導電氧化處理，使機箱內表面形成理論上連續的導電面。
箱體搭接縫隙處全部安裝橡膠芯金屬絲網屏蔽條，這種屏蔽條既有很好的彈性，又抗永久壓縮形變，在潮濕及鹽霧環境中具有很強的抗電化學腐蝕性能。由于屏蔽條有彈塑性，按設計尺寸截取時不要用力拉伸，可先從一端塞入溝槽并順著按壓到另一端再截取，剪切屏蔽條時應使其端頭的橡膠芯微縮在絲網內，切忌安裝后屏蔽條端頭的橡膠芯露出金屬絲網很長。
在設備通風開口處安裝屏蔽通風窗，利用截止波導原理解決通風和屏蔽這對矛盾。具體設計可參考GJB 1046-1990《艦船搭接、接地、屏蔽、濾波及電纜的電磁兼容性要求和方法》（6.2.2.3截止波導通風孔）。
電源線穿過箱體會使機箱整體屏蔽效能降低，為提高設備電磁兼容性，電源輸入接口采用將航空插座與電源濾波器做成一體的結構形式。在濾波器與后面板安裝固定面粘接扭角鈹銅簧片或導電襯墊，使殼體和機箱貼合并保證接觸良好，輸入輸出線不能靠得太近，引線盡量短且不能交叉，電源線不要與其他電纜捆綁走線。電源輸入接口旁邊就近設計安裝安全的螺栓，并將電源線安全地連接。
帶有螺紋連接、壓合、搭接、鉚接、點焊、單面焊接等組合件，原則上不允許進行電化學處理，不同金屬材料組合在一起的部件不能進行溶液處理，這些組合件應盡可能采用涂漆，或分別進行電化學處理后再組裝。所有電化學處理都應在零件狀態（即非組合件）下進行。
鋼鐵件在噴涂前應進行磷化處理，鋁件噴涂前應進行氧化處理（鑄鋁合金可采用噴砂處理），以增加涂層附著力。
體積和質量較大的模塊、晶振、線圈可用硅橡膠封裝或加固管腳。盡量降低元器件的安裝高度，縮短其管腳引線。導線穿過金屬孔或靠近金屬零部件時需用絕緣套管將導線套住，線束的安裝和支撐應當牢固，以免使用期間絕緣材料因磨損而短路。電路GND通過金屬化螺釘以及對應的阻焊亮銅帶和結構件良好搭接，對應的結構件不作噴漆處理。使用不銹鋼錯齒彈墊、棘爪彈墊、止退螺母等緊固件防止裝配松動。
3 結語
隨著社會發展及加工技術的進步，產品的結構形式有了很大變化，從單機到系統，從最初主要使用型材、鈑金結構發展到數控銑削成型的零件實現形式，精密加工技術已開始影響電子設備的設計和生產。
電子設備的結構及工藝設計是項目研制過程的重要組成部分，直接影響到產品的可靠性、穩定性和品質指標，并不僅是為硬件平臺做個外殼那樣簡單，需考慮多方面的約束因素以選擇最合理最可靠的設計技術。綜合某系統裝備介紹，可了解電子設備的結構形式及設計方法和在工程實際應用時采取的具體措施，對其他電子產品的結構及工藝設計具有一定的指導意義。
某系統電子設備裝配拆卸簡單，生產維護方便，具備較高的標準化、系列化、通用化程度，符合國家標準有關要求。系統通過公司內部功能、性能測試和第三方電磁兼容試驗、環境試驗、信道試驗驗證，所有設備均滿足研制方案要求。
⒖嘉南
[1] 邱成悌，趙殳，蔣全興.電子設備結構設計原理（修訂本）[M].南京：東南大學出版社，2005.
關鍵詞：結構設計 電子設備 振動 電磁兼容
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
中圖分類號： TU318 文獻標識碼：A文章編號：
引言
對于一個電子設備的結構設計，要考慮的因素很多，該概念不僅是指設計設備的外形和安裝元器件，更重要的是需要綜合考慮各種因素的影響，包括設備的性能和參數。熱設計、電磁兼容設計、防腐蝕設計等都是非常重要的內容。尤其是對于小型的電子設備，由于其體積小、重量輕，內各種模塊分布共同占有的空間非常小，此時，產生的熱量和電磁干擾對其性能和參數的影響非常大，因此要更加合理的設計，要綜合考慮各種因素，盡可能將對設備性能和參數的影響因素降低到最低的程度[1]。
1結構總體設計
結構總體的設計要從兩個主要方面來入手：系統設計和綜合設計，在設計中，要善于移植其它行業已經發展成熟的設計成果，采用新技術、新材料、新工藝，特別要貫穿機電一體化的思想。例如，對于雷達測量精度的提高，如果采用傳統的設計方法，僅僅從提高天線系統剛度的方面來實現，必然引起重量加大，同時也帶來機動性等問題，但是，如采用強度設計這樣一種新的設計方法，不僅能夠保證精度，而且又能保證重量在允許的范圍內。結構總體設計包括機動性、可維修性及操作性等內容。運輸性能的好壞是機動性問題的重要表現，對于機動式裝備，要能夠很好的實現多種手段的運輸，同時在實戰中，要求快速轉移、展開、架設和折收；這些要求都是在實際中需要嚴格遵守的設計要求，首要的設計思想是使之實現小型化和輕便化。陸用設備普遍采用了方倉來解決運輸性問題，雖然方倉具有很多優點，并且已經被人們普遍接受，但是，設計時機動性問題也是不容忽視的[2]。
可維修性在整體設計中也是值得注意的問題，由于裝備對可靠性有比較嚴格的定量要求，在產品的結構總體設計中可維修性成為重點。周所周知，一個裝備必須具備很好的可維修性，因為我們無法保證一個設備是百分之百可靠的，對其進行維修也是無法避免的。在設備遇到故障的時候，就會涉及到維修的問題，這個時候要求能夠比較方便的接近故障點，也就是接近維修的地方。這樣才能夠在最短的時間內將設備修好，使其快速投入應用。但是，也不能一味的求快。有時，快速連接使用不當，反而引起設備不可靠，這就有點得不償失了。
2熱設計
電子設備的熱設計是不可避免的話題，過熱是造成設備不穩定甚至發生故障的主要原因。近年來，隨著電子技術的飛速發展，集成化器件的功能也日趨復雜，其復雜主要表現在：在輸出功率不斷加大的情況下，電子設備要求體積越來越小，器件的封裝密度不斷提高，以適應電子設備的軍用，因此，熱設計對于對電子產品可靠性來說是至關重要的。減少元器件、部件以及設備的內部和外部熱阻是熱設計研究的基本方向，將在運行過程中產生的熱量迅速地傳至最終的散熱器。減小元器件內部熱阻的方法主要有改進封裝結構以及采用合適的封裝材料，電子設備結構設計師的主要任務是：在滿足環境條件和可靠性要求的前提下，盡量選擇簡單、有效、經濟的冷卻方法。為了確保設備可靠工作，要求在規定的使用期內，冷卻系統的故障率比被冷卻元器件的故障率低[3]。
熱設計技術在我國已經有相應的部標、國標、國軍標等標準文件，這些都為熱設計提供了技術依據。如今的電子設備電路的組裝形式基本上實現了印制電路化，因此印制電路的冷卻成為了關鍵技術。設計中，把箱體兩側壁設計成帶散熱風道的冷板形式，同時在箱體后部安裝有軸流風機，這樣就可以給箱內的印制電路板提供一個傳熱途徑，可以順利的為兩側的風道提供強迫風。現階段，關于熱設計過程的計算與試驗問題還不算完善，在傳熱過程中各種參數相互耦合，計算與試驗相當復雜。因此，還是在嚴格的環境中經受實際考驗來驗證設計。
3電磁兼容的設計
電磁兼容是指設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中其他事物構成不能承受的電磁騷擾的能力，具體包括能在電磁環境中正常工作，具有一定的抵抗電磁干擾的能力和對所處環境中的其他設備的電磁干擾有一定的限值，不致于影響其他設備的正常工作兩個方面的內容。如果電子設備不受任何保護，電磁的干擾就會導致邏輯錯誤或信息丟失，甚至造成電子設備的失控、死機或整個系統的混亂。產生電磁干擾有三個途徑：干擾源、傳輸介質和接收單元。
如今，我國的EMC技術還剛剛起步。造成這種局面的原因主要有以下幾點。
（1）EMC技術的發展相對較晚，又是一門邊緣學科，介于電機之間，多種學科交叉，一些技術人員對有關EMC方面的知識掌握不夠。
（2）測試設備價格昂貴，測試設備不能得到很好的普及。當然，現在我國已從國外引進了EMC監測和實驗手段以及一些先進的設備儀器，加上有關EMC標準的制訂與頒布，我國EM設計技術的發展正在穩步發展。
在電磁兼容的設計方面，有幾點需要注意。
1）對機殼的屏蔽，要想實現較好的電磁屏蔽效果，需要選用良導體材料，并且盡量少開孔。但殼體上往往會有各種接插件、按鍵、顯示器、通風孔和電纜孔等孔縫，而不是一個完整的封閉體，這樣就會會降低屏蔽的效果，造成電磁泄漏。一般情況下，可通過以下幾種方法來提高其屏蔽效能：散熱處采用金屬絲網；采用階梯狀接口，以此增加縫隙深度，提高結合面加工的精度；在接插件與殼體的接觸面上增加導電橡膠襯墊；同時，用金屬箔密封帶對縫隙進行密封，增加殼體的密封性。
2）采用電源濾波器。周多周知，電源濾波器能夠很好地降低由于傳導耦合帶來的系統電磁兼容性能的降低。將濾波器安裝在設備的機殼上；在靠近設備的電源輸入端，連線應盡量短；盡量使用雙絞線和屏蔽線；被測設備中若出現其他單獨的電源，需要在合適的地方加裝各自的濾波器。
4沖擊和振動的隔離設計
由于支承結構的剛性小以及固有頻率低，傳至敏感組件上的沖擊能量會變小。防止結構共振是沖擊振動隔離設計中的首要任務，其次才是在沖擊與共振的隔離之間進行折衷考慮，在這一過程中，也要考慮到設備的造價、體積以及重量等問題。所以沖擊振動隔離的設計夜不是一門單一的技術。在軍用裝備中，由于使用環境的不同，具有各自不同的特點。比如：在艦船上，強迫振動頻率比較低，一般能做到使結構的固有頻率高于強迫振動頻率的上限。在飛機上，振動頻率要高得多，這樣高的強迫振動頻率，只有利用阻尼技術來耗散共振時的能量，使其保持在許可的范圍內。
使用隔振器是沖擊與振動的隔離普遍采用的方法，伴隨隔振器的發展是隔振技術的另一門類。目前，阻尼材料也取得了很大的發展。由于在隔振與降噪方面的獨特功能，粘彈材料一直是工程界普遍采用的材料，但由于生產的成本太高，很難推廣普及，因此主要是應用在航空與航天工程中，還有一種叫減震鉻鐵鋁新材料在受到打擊或振動時，幾乎不發出聲音，它能夠將機械能幾乎全部轉化成了熱能。當材料受震時，在第一個振動周期就使能量消耗。從目前的發展趨勢來看，今后沖擊、振動隔離技術的發展不僅取決于隔振器新形式的出現，更是取決于新的、廉價的隔振材料的出現。
5結束語
電子設備的結構設計，要考慮的因素很多，不僅僅要老考慮熱設計、電磁兼容設計，同時，還需要考慮抗振動沖擊性、機動性、可維修性、可操作性等等，當然，設備的體積、重量和造價等因素也是必須要考慮的因素。尤其是對于軍用電子設備來說，系統中電子設備的技術含量越來越高，要求更高的可靠性，和適應各種惡劣環境的性能，這給結構設計和工藝人員提出了更高的要求。在結構設計的過程中，有時候不能夠把每一方面做到盡善盡美，當各因素遇到矛盾時，要進行綜合考慮，在各矛盾中選擇最優的方案。
參考文獻：
[1] 侯亮-產品模塊化設計理論、技術與應用研究進展(5)-機械工程學報,2004,40(1):56-61.
[2] 邱成悌,趙惇殳.電子設備結構設計原理[M].南京:東南大學出版社, 2001
[3] 陳樹輝.強非線性振動系統的定量分析方法[M].北京:科學出版社
我國是一個有高原、多山的國家，我國高原主要有黃土高原、云貴高原、青藏高原。由于各高原地理緯度不同、地面性質不一樣，氣候也有差別。在我國的高原地區擁有得天獨厚的風、光資源，對清潔可再生能源的利用具備很好的自然條件。因此，近年來，隨著一批風電項目、光伏項目、風-光-儲項目進軍高原，可再生新能源項目在高原的建設加快，在未來將在我國的高原地區形成“高原風谷”、“高原光谷”的獨特風景。
關鍵詞：高原型，結構設計
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
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
引言：
由于高原運行環境與普通低海拔環境有很大差異，作為產品結構設計人員需要針對高原的環境特點進行特殊的結構處理來滿足設備在高原環境的安全可靠運行。本文結合我公司的風、光變流器變器以及SVG設備等產品的在高原環境下的應用情況分析高原型電力電子設備結構設計要點。首先介紹了高壓環境的主要特點；接著針對高原環境特點對設備的性能影響分析；根據高原環境對設備性能影響的分析從結構設計方面提出具有的解決辦法，其中結構設計也主要考慮從散熱、絕緣、凝露以及機械結構件及材料的設計考慮等方面處理。
（一）高原氣候特點：
高原具有較惡劣的自然氣候條件，對電力電子的設備性能影響較大，高原氣候的主要特點有：
（1）空氣壓力或空氣密度低；
（2）空氣溫度較低，變化較大；
（3）空氣絕對濕度較小；
（4）雷暴日多；
（5）太陽幅射照度（紫外線）較高；
（6）降水量較少；
（7）年大風日多；
（8）土壤溫度較低，且凍結期長。
以上特點是行業內針對高原氣候形成的普遍共識，但我國的高原地區分布較廣，各高原地區的氣候也存在差異。其中尤其以西南地區的云貴高原氣候存在一定的特殊性。云貴地區河流眾多，地形復雜，山谷間的水汽不易發散，在清晨和傍晚經常起霧。在相對濕度接近飽和的情況下，晝夜溫差將造成嚴重的凝露。而且，云貴高原的高濕季節持續時間較長。因此，設備在高原氣候應用必須考慮各高原地區的氣候差異。
（二）高原氣候條件對電力電子設備性能的影響：
空氣壓力或空氣密度對性能的影響：
氣壓低 電氣間隙的擊穿電壓降低絕緣強度降低
空氣稀薄風流量減小相對散熱能力減弱
空氣溫度較低及溫度變化對性能的影響：
溫度低凍結器件壽命受影響
溫度變化大凝露爬電
空氣濕度對性能的影響：
濕度小電氣間隙的擊穿電壓降低絕緣強度降低
濕度大積水爬電
太陽幅射照度（紫外線）較高對性能的影響：
紫外線高破壞功率器件的空間電荷區電場器件失效
紫外線高有機保護材料老化絕緣強度降低
（三）高原型電力電子設備的結構設計要點：
1. 高原型電力電子設備絕緣的設計：
空氣壓力或空氣密度的降低，引起外絕緣強度的降低。在海拔至5000m范圍內，每升高1000m，即平均氣壓每降低7.7～10.5kPa,外絕緣強度降低8%～13%.根據安規（如IEC60664-1）對絕緣的相關規定：由系統電壓、過壓等級和絕緣等級確定所需電氣間隙距離，并按海拔高度進行修正。
電氣間隙修正系數
15 000 12.00 6.67
平均絕對濕度隨海拔升高而降低。絕對濕度降低時，電工產品的外絕緣強度降低，因此要考慮工頻放電電壓與沖擊閃絡電壓的濕度修正。濕度修正以零海拔時的平均絕對濕度：11g/m3為基準，具體修正按GB311.2中有關規定。
我司的高原型設備嚴格執行安規審查，按照海拔4000m考核電氣間隙與爬電距離，保證足夠的電氣間隙與爬電距離。
其中結構布置時分項審查主要有：
單板：PCB改板，加大電氣間隙
主功率回路：增加絕緣防護
隔離帶：一次回路與二次回路隔離，確保電氣間隙符合要求，如設置變壓器隔離、UPS隔離等
配電器件：更換部分器件，如用高原型斷路器替換普通型斷路器。所有配電器件逐一分類審查：開關類、接觸器類等。
同時結構件設計時候優化導電體形狀，加大電氣間隙與爬電距離。嚴格按照標準測試驗證，測試電壓5000Vdc/1min，漏電流
2. 高原型電力電子設備散熱設計：
空氣壓力或空氣密度的降低引起空氣介質冷卻效應的降低。對于以自然對流、強迫通風或空氣散熱器為主要散熱方式的電工產品，由于散熱能力的下降，溫升增加。在海拔至5000m范圍內，每升高1000m，即平均氣壓每降低7.7～10.5kPa,溫升增加3%～10%.
空氣溫度最高值與平均值隨海拔的升高而降低。高原環境空氣溫度的降低可以部分或全部補償因氣壓降低而引起的電氣設備溫升的增加。環境空氣溫度補償值為 0.5K/100m。
高原環境對采用空氣冷卻方式的電力電子設備的散熱有利也有弊，所以散熱結構設計時候要綜合考慮雙方面的影響。設計要點：保證良好的風道設計；高可靠性的器件選擇；合適的散熱風機選擇；合理的器件布局；增加柜內擾流措施。
3. 高原型電力電子設備凝露處理的設計：
高原環境溫差變化大容易產生凝露現象，我司主要通過以下方式來解決凝露問題
加熱除濕
通過加熱除濕裝置使柜內溫度高于環境溫度，實時檢測柜內溫度濕度，嚴格控制濕度小于85%。
增大爬電距離
在易發生爬電的位置增加安全柵格。
將可能的放電點密封
密封放電點，使之與外部完全隔離。
柜內擾流
增加擾流裝置，使凝露不易發生。
三防處理
對單板噴涂三防漆。
4. 高原型電力電子設備機械結構件及材料的設計考慮：-
對于器件內部機械傳動件，如操作手車、脫扣器等要考慮高原溫度變化大而造成材料變形對公差的影響，這些在設計對應器件時要加以考慮；
絕緣材料的選擇，應盡量選用受溫差變化不大和防老化程度高的絕緣材料（如DMC或SMS模塑料等），在保證高強度的同時，變形量和老化程度較小，適應其對絕緣配合要求較高的地方。
參考文獻
[1] JB/T7573-94《高原環境條件下電力電子產品通用技術條件》
[2] 安規IEC60664-1
[3] 廣東明陽龍源電力電力電子有限公司結構設計規范.
在系列產品開發過程中與企業進行項目合作,同行業一線專家一起進行技術開發,并共同進行課程開發和實驗室建設,建立工廠化的專業實習實訓基地;借助項目合作企業的連鎖經營或者特許經營,所有學生自己制作的產品經檢驗合格后,都可以通過合作企業正式對外銷售,達到產學合作的目的。從系統論角度研究,將人才培養系統設計分為頂層設計、中間層設計、底層設計三個部分。
1.1頂層設計—系統的結構設計
系統的結構設計可以設計為:信息采集、信息統計和人才培養方案設計的組織和實施部門為教務處,而實施部門為教學系部;課程標準設計的組織部門為教學系部,實施部門為相應教研室;課程教案設計與執行的組織部門為教研室,實施部門為教師,共同組成了教學系統。
1.2中間層設計—人才培養方案與課程體系設計
課程體系設計采用目標模式的任務分解的設計方法。基于目標模式的任務分解課程體系設計方法,目標分解然后具體化為任務,任務分解然后具體化為核心課程。這樣來實現由宏觀到微觀,由抽象到具體的人才培養方案或課程體系設計過程。目標的實現要體現在具體任務的完成中,所以任務是目標的具體化。而任務的實現要體現到具體課程實現中,所以課程又是任務的具體化,如此完成課程體系的構造。實現目標的任務可以是不同的,這體現了異曲同工之效,因此就可在不同學校的同一個專業,通過任務設計的不同而體現各自的特色。人才培養方案設計中,總目標是提高運用知識解決實際問題的能力。該目標分解為基礎能力目標、專業能力目標和社會能力目標。通過“系列產品(項目)驅動”、“校企合作、訂單培養”等方式著重培養學生的專業能力;將社團、勤工助學、創業孵化基地等活動融入到社會能力課程模塊,引導學生把情商相關理論知識用于實際過程,實現學生情商的提升,促進社會能力的培養;通過組織基礎能力課程競賽,將競賽項目融入到課程教學全過程的方式,提高學生基礎能力。這里的系列產品(項目)在具體設計時應該具有如下五個特點:①是在相關專業領域具有知識的綜合性、可持續的技術先進性和一定競爭力的產品或項目;②具有完整的服務和使用功能且在關鍵部件上最好有自主知識產權;③通過一定的努力、協同和教師的指導,學生可以在三年內完成;④在設計、制作或開發上不需要投入過多資金;⑤在一定時間內具有良好的商業價值和市場前景。
1.3底層設計—課程標準設計
其主要的設計思路是:課程目標是教學生完成一個與課程相關的實際項目或任務。課程的組織是按照實際的項目或任務完成時的操作過程進行逐層的任務分解,以此構成有任務分解邏輯關系的實踐系統,在此基礎上,確定完成每個最底層的子項目或子任務需要的知識。這種設計保證了實踐內容的系統性和完整性,而知識是根據最底層的子項目或子任務的需要確定的,它可能是不完整的或不系統的。
2產品或項目驅動描述
基于“無線傳感網絡控制模塊系列產品”的開發流程,按照工程實際工作過程將開發流程分解成需求分析與系統設計、模塊電路設計、PCB設計與制作、模塊焊接安裝調試、通信建模、模塊控制與調試、開發應用等工序。然后將完成每一道工序的任務所需的技術和相關理論,設計一門或兩門核心課程,并根據教育的規律,從基礎到高級技能、從模塊到綜合系統安排教學內容。
2.1產品或項目的使用說明
1)系列產品概述。“無線傳感網絡控制模塊”主要分為三個部分:控制模塊、RF無線電發射模塊和RF無線電接收模塊,通過USB接口從計算機下載控制程序,利用串、并行的方式來發送數據信息、機器人控制信息及其他信息,從而實現遠程無線遙控。
2)使用說明。以機器人為例,“無線傳感網絡控制模塊”可以直接連接在控制板部分,機器人通過接口與RF無線模塊通訊,使用RF無線模塊發送數據就像通過串口發送數據一樣,在一個簡單的通信協議下可以實現多個機器人間的數據通信,組成無線傳輸網絡。這樣兩個或更多的機器人在一起可以共享數據信息,如傳感器信息,位置信息等,可以使多個機器人協同工作。RF信號的覆蓋范圍可達150米,這樣便可通過無線傳輸網絡實現遠程機器人的控制。
2.2產品或項目的設計開發流程
“無線傳感網絡控制模塊”系列產品,運用電路分析與設計技術、單片機技術、接口技術、傳感與檢測技術、通信技術、C語言編程技術、電子制板技術、生產工藝與品質管理技術,在通信技術專業生產領域具有知識的綜合性,在技術上具有可持續的先進性和一定競爭力,有著良好的商業價值和市場前景。需求與功能分析,系統概要設計階段:根據市場調研進行需求分析,產生需求規格說明書;根據需求分析進行可行性分析,產生可行性分析報告;由此進行確定產品的主要功能,根據產品功能需求對產品進行系統概要設計,建立系統的體系結構、進行模塊劃分,產生系統概要設計說明書;編寫項目進度,進行項目管理。主要技術及相關理論知識:資料搜集與分析、項目管理技術、技術文檔編輯規范等。模塊電路設計階段需對模塊功能進行可行 性分析,據此設計電路,再根據工程計算結果、工程經驗以及參考文獻與技術手冊選用合適的元器件,最后利用常用電子線路仿真軟件對電路進行仿真,直至仿真結果滿足功能需求。該階段所需的技術與理論知識有:功能與可行性分析、元器件識別與選用、電路設計與仿真、文獻查閱技術、電子線路知識、工程計算知識、電機控制知識。PCB設計與制作階段需使用CAD軟件進行電路的原理圖繪制與PCB版圖設計,若仿真結果正確,則輸出PCB文件,根據PCB文件進行印制電路板的制作。該階段所需的技術與理論知識有:CAD軟件安裝與使用、印制電路板制作設備的使用、計算機輔助設計方法與常用元器件庫相關知識。模塊焊接按照調試階段需根據電路需要選購元器件,再進行電路的焊接,最后進行電路的硬件調試。該階段所需的技術與理論知識有:電子產品制造技術、電子產品測量技術、電子產品調試技術、電子產品生產工藝知識、常用電子儀器儀表與電子產品焊裝基本知識。模塊控制與調試階段需要對做好的模塊電路進行控制程序的編寫、編譯、下載與調試。該階段所需的技術與理論知識包括:單片機的C語言編程技術、編譯與下載軟件使用、軟件調試工具的使用、單片機與接口技術等相關知識。通信建模主要構建無線通信傳輸模型,根據協議確定傳輸模式,進行編碼算法設計。該階段所需的技術與理論知識包括:信號與系統、通信協議、傳輸模式、軟件調試工具的使用等相關知識。模塊開發應用階段需對整機電路功能進行分析,再根據功能進行編碼算法設計、最后進行整機裝配與調試,具體要求如下:(1)整機功能分析:根據需求規格說明書進行可行性分析,系統
架構設計、功能模塊設計,并完成各部分相應文檔的編寫。該部分主要包括整機電路功能可行性分析、整機電路設計等方面的內容。(2)源代碼開發與下載:是對系統功能的實現,主要進行程序的編碼、算法實現、功能測試。為實現系統的功能此階段所需的知識為:C語言程序設計、單片機應用技術、傳感與檢測技術等。(3)整機裝配與調試:系統測試階段主要是針對前段編碼設計階段模塊單元測試和集成測試。測試所需的理論知識和技術為:測試計劃、測試工具、整機電路裝配與調試測試文檔的編寫、測試過程管理等。