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時間：2023-12-25 15:31:13
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中圖分類號:TB115
文獻標(biāo)識碼:A
文章編號:1672-3198(2010)09-0307-03
1 航天電子產(chǎn)品力學(xué)特點
航天電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的功能是維持設(shè)備的外部構(gòu)型,提供內(nèi)部電路板組件、獨立的元器件及模塊的安裝空間,滿足安裝要求,確保在各種受載條件下元器件、組件的安全,其中力學(xué)設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計中最重要的內(nèi)容之一。
航天電子產(chǎn)品所承受的載荷根據(jù)其力學(xué)特性可分為靜載荷和動載荷,通常靜載荷可以通過采取適當(dāng)措施減小其影響。動載荷則比較復(fù)雜,航天器在地面到發(fā)射、進入軌道和返回地面的各階段工作狀態(tài)下要經(jīng)受各種環(huán)境條件,都屬于動載荷范疇,下表是航天器飛行過程中的動態(tài)激勵特性。
POGO:液體火箭發(fā)動機的液體輸送系統(tǒng)與火箭結(jié)構(gòu)之間的液固耦合現(xiàn)象。
動載荷中的高頻部分容易衰減,低頻部分則不容易衰減,如果航天電子產(chǎn)品中的元器件或結(jié)構(gòu)組件的固有頻率與上述動態(tài)激勵的頻率相同,則容易引起共振,發(fā)生事故,所以航天電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中必須盡量提高整體的基頻。
模態(tài)分析的目的是確定航天電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性(固有頻率和振型)。因為它一方面可以避免與電子元件及控制元件的頻率共振,另一方面是其它動力響應(yīng)分析的基礎(chǔ),為結(jié)構(gòu)設(shè)計選型提供依據(jù)。
2 航天電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計流程
航天結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般流程如圖1所示。其中一個數(shù)值分析驗證和試驗驗證兩個反饋環(huán)節(jié),其中的力學(xué)分析就包含模態(tài)分析,但此時模態(tài)分析的目的是檢驗詳細(xì)設(shè)計后的結(jié)構(gòu)是否滿足基頻的要求。一般從總體設(shè)計到詳細(xì)設(shè)計中間環(huán)節(jié)往往憑設(shè)計人員的工程經(jīng)驗,如果到詳細(xì)設(shè)計完成后的力學(xué)分析中發(fā)現(xiàn)問題,則需要重新進行詳細(xì)設(shè)計,甚至可能需要對總體設(shè)計的進行更改。
同時,由于模態(tài)分析可以使用比較簡單的模型,使用有限元分析便可得到結(jié)構(gòu)的固有頻率,需要的代價很小,且在結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計之前增加一項模態(tài)分析能有助于結(jié)構(gòu)的選型,可以提前發(fā)現(xiàn)問題,有效的減少結(jié)構(gòu)設(shè)計的反復(fù),并能為詳細(xì)力學(xué)分析提供初始數(shù)據(jù)。結(jié)合實際工作提出如下結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化流程,具體如圖2所示:
下文就通過一個實例來分析總體設(shè)計階段增加模態(tài)分析的對于航天電子產(chǎn)品設(shè)計的重要作用。
3 模態(tài)分析理論基礎(chǔ)
有限元的基本思想是將彈性體離散成有限個單元,然后據(jù)各單元節(jié)點的位移協(xié)調(diào)和節(jié)點力平衡,其動力學(xué)基本方程:
由于一般結(jié)構(gòu)阻尼對結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型影響極小,所以,求結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型時,直接用無阻尼的自由振動方程求解,即:
因任意彈性體的自由振動都可分解為一系列的簡諧振動的迭加:即結(jié)構(gòu)上各節(jié)點位移為:
δ0為節(jié)點位移振幅向量(即振型),與時間t無關(guān)的位移幅值;
ω為與該振型對應(yīng)的頻率。
將節(jié)點位移代入動力方程,化簡得廣義特征值問題:
上式稱為結(jié)構(gòu)的特征方程。設(shè)計結(jié)構(gòu)的自由度為n,則特征方程為ω的n次代數(shù)方程,其n個根稱為特征值,記為ω21,…ω2n。
它們的平方根稱為系統(tǒng)的固有頻率,即ωr,r=1,…n
將這些固有頻率從小到大依次排列為ω1≤ω2…ωn
最低的頻率ω1稱為基頻,它是所有頻率中最重要的一個。
對于有n個自由度正定系統(tǒng),就得到ω2的n個大于零正實根。振型就是任一階固有頻率作簡諧振動時,各頻率對應(yīng)的n個振幅值間所具有確定的相對比值,表示系統(tǒng)有一定的振動形態(tài)。由于篇幅所限其具體方法本文不再贅述。
4 模態(tài)分析應(yīng)用實例
航天電子產(chǎn)品中電路板形狀的選擇是一個比較常見的任務(wù),也是電路設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和可靠性設(shè)計的基礎(chǔ)。下面將就某儀器的三種電路板方案進行分析,來說明模態(tài)分析在結(jié)構(gòu)選型過程中的應(yīng)用。
4.1 有限元建模
本文模型建立過程中對其忽略電路板和元器件細(xì)節(jié),在ANSYS有限元軟件平臺上,假設(shè)有效載荷和模塊結(jié)構(gòu)質(zhì)量均勻分布。本文結(jié)合實際,選擇三種面積基本相當(dāng)?shù)碾娐钒逍螤钭鳛閭溥x,具體情況如下:
方案A的電路板為正方形,其對應(yīng)的箱體為薄的、底面為正方形的箱體,如圖3所示。
圖3 方案A電路板外形和其可能對應(yīng)的箱體外形圖
方案B電路板選擇為長方形,其對應(yīng)的箱體是薄的、底面為長方形的箱體,相對于方案A,其特點是減小了面板面積,增加了長度,如圖4所示。
圖4 方案B電路板外形和其可能對應(yīng)的箱體外形圖
方案C則選擇兩層電路板布線,通過四顆支柱連接,其對應(yīng)的箱體是比A、B兩個方案高的正方形箱體,但減小了底面積,如圖5所示。
三種方案各有優(yōu)缺點,在沒有其它設(shè)計約束的情況下,電路設(shè)計人員和結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要憑經(jīng)驗選擇一種方案作為設(shè)計的輸入,本文試圖通過對三種電路板的模態(tài)分析試圖找出其中的優(yōu)劣,進而做出選擇。
4.2 模態(tài)仿真分析
在ANSYS軟件中我們利用3D-Elastic Shell 63和3D-Elastic Beam 4單元對電路板的連接桿進行模擬。輸入實常數(shù)及材料常數(shù),以Smartsizing網(wǎng)格密度的方式。電路板材料采用環(huán)氧酚醛層壓玻璃布板,電路板連接結(jié)構(gòu)采用2A12硬鋁。
由于主要影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是最低幾階的固有頻率,本例中我們?nèi)∏?階固有頻率進行計算,具體計算過程從簡,由于經(jīng)過了適當(dāng)簡化,普通配置的臺式機的計算時間一般只需要幾秒鐘。在相同的邊界條件和物理屬性參數(shù)的情況下,經(jīng)過仿真計算,獲得了三種不同方案的電路板結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型,三種方案的基頻和振型結(jié)果分別見表2,三種方案的第一階振型和應(yīng)力云圖分別見圖6、圖7和圖8。
4.3 模態(tài)分析結(jié)果
上述結(jié)果可以看到,方案A的固有頻率最小為221.03Hz,方案B的固有頻率最小為187.02Hz,固有頻率均大于100Hz,且均未出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況均能符合要求。分析結(jié)果顯示出正方形電路板方案的固有頻率更高,對結(jié)構(gòu)
設(shè)計更加有利。如果僅從模態(tài)分析考慮,電路板形狀應(yīng)該
選擇方案A,且箱體選擇薄的、底面為正方形的結(jié)構(gòu),如圖3所示。
方案C的最小固有頻率為23.10Hz,基頻太低,與表1中動態(tài)激勵中的低頻部分重疊較多,容易引起共振而破壞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。且方案C的產(chǎn)生的應(yīng)力比前兩個方案大,并且出現(xiàn)了應(yīng)力集中的情況,薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)在4根支柱的連接處,有可能在上下兩層電路板的這8個點對造成直接的破壞,換句話說,要采用方案C則需要對兩電路板進一步加固,或改為其他的雙層固定方式,并同時解決固定支柱位置的應(yīng)力集中問題。
4.4 討論和說明
關(guān)于以上分析,還有以下幾點需要總結(jié)和說明:
(1)通過上文分析,可以得出,方案A最優(yōu),可以作為下一步結(jié)構(gòu)設(shè)計的輸入,如果必須選C則應(yīng)該另選其他的支撐形式,并且還要對連接處做進一步分析,處理好電路板上應(yīng)力集中的問題;
(2)采用模態(tài)分析對航天電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)選型有一定的指導(dǎo)意義,能從大量的方案種找出可能比較合理的方案,并為詳細(xì)設(shè)計后的力學(xué)分析提供了初步的分析依據(jù);
(3)模態(tài)分析僅僅是航天電子結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析的一種,也是其他動力學(xué)分析的基礎(chǔ),故模態(tài)分析數(shù)據(jù)良好并不能說明其他動力學(xué)分析可以忽略。反之如果模態(tài)分析出現(xiàn)問題,則必須認(rèn)真分析結(jié)果,并采取措施提高基頻;
(4)計算的時候僅考慮了電路板,忽略了元器件的重量和分布,忽略了電路板上覆銅層的特點,所以計算結(jié)果與實際可能有一定差別,但計算結(jié)果能對定性的分析構(gòu)型的優(yōu)劣提供可靠依據(jù),對結(jié)構(gòu)選型有一定的參考價值。且計算固有頻率和振型結(jié)果,沒有考慮阻尼等因素,還需進一步仿真分析修正和模擬空間環(huán)境模態(tài)分析試驗驗證。
5 結(jié)束語
航天電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,使用有限元分析方法進行初步的模態(tài)分析可較方便的得到某一構(gòu)型的基頻和振型,為判斷結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣提供了依據(jù),可以給電路設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了初始的輸入,也為進一步動態(tài)仿真分析和模擬空間環(huán)境模態(tài)分析試驗驗證提供了依據(jù),由此可以看出,在總體設(shè)計階段增加簡單的模態(tài)分析可以以很小的代價獲得最終產(chǎn)品的大致評價,對初始設(shè)計階段的選型有一定的指導(dǎo)意義,可以減少設(shè)計的盲目性,可以改進航天電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計流程。
空調(diào)可以調(diào)節(jié)夏季的高溫，可以驅(qū)趕冬天的寒冷，讓人們可以隨著自己的心愿任意地調(diào)節(jié)自己喜歡的溫度，使人們的生活和工作的環(huán)境更加的舒適。隨著人們環(huán)境保護意識的增強，空調(diào)設(shè)備在結(jié)構(gòu)設(shè)計中也做了很大的調(diào)整，空調(diào)生產(chǎn)廠家為了迎合市場經(jīng)濟的發(fā)展，研發(fā)出更加節(jié)能、環(huán)保類型的新型產(chǎn)品。對空調(diào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了更好的技術(shù)改進，達到提高空調(diào)的性能，降低了能源的消耗，提高了能源的高效利用率，推動空調(diào)產(chǎn)業(yè)的向前發(fā)展。
1優(yōu)化空調(diào)性能的優(yōu)點
現(xiàn)在的空調(diào)與電腦、電視、洗衣機、冰箱一樣是人們?nèi)粘Ｉ钪?，家用電器的重要組成部分，其中空調(diào)的消耗能量是最高的，對人們的生活環(huán)境影響也最大。在空調(diào)的生產(chǎn)過程中，使用了非金屬元素氟，非金屬元素氟可以對大氣外層的臭氧層進行破壞作用，臭氧層具有隔離太陽紫外線的功能，保護地球生物不被紫外線直接照射；一旦臭氧層出現(xiàn)空洞，紫外線就會通過空洞直接進入到地球表面，給地球生物造成重大的傷害。例如：紫外線直接照射到地表或是人體上，可以產(chǎn)生強烈的輻射，導(dǎo)致海洋生物的死亡或是滅絕，使農(nóng)作物大量的減產(chǎn)，使人們的皮膚出現(xiàn)紅腫、皺紋、色素沉積等問題?？照{(diào)使用的數(shù)量越多，產(chǎn)生的氟元素就會越多，破壞臭氧層的幾率就越大，對人體造成的傷害就越強?？照{(diào)的運轉(zhuǎn)是由電能帶動的，電能是由煤炭資源經(jīng)過燃燒釋放出的熱能，或是由石油、天然氣等不可再生資源的消耗產(chǎn)生的熱能帶動。如果有一天這些不可再生資源消耗完了，人類生存的環(huán)境將不可想象。因此，只有優(yōu)化空調(diào)的性能，改善空調(diào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加強空調(diào)的能源使用效率，生產(chǎn)出符合社會經(jīng)濟發(fā)展的新型產(chǎn)品，才是節(jié)約能源的最好做法。
2優(yōu)化空調(diào)的各個組成部分
2.1空調(diào)換熱器的優(yōu)化
換熱器是空調(diào)的重要組成部分之一，要想提升空調(diào)的能源利用率，改變空調(diào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，首先，就要優(yōu)化空調(diào)的換熱器?？照{(diào)的重要組成部分中包括換熱器和壓縮機，它們是空調(diào)消耗能源最大的組成部分，要想優(yōu)化空調(diào)的結(jié)果設(shè)計，就要先將空調(diào)的換熱器更換成比當(dāng)前使用更大的。更大的換熱器可以促進空調(diào)更好的調(diào)節(jié)環(huán)境的溫度，降低空調(diào)的能源消耗。當(dāng)然，優(yōu)化換熱器的同時，還要兼顧生產(chǎn)成本的考慮，既要選擇最適合的換熱器，優(yōu)化空調(diào)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，又要提高空調(diào)的使用性能。
2.2空調(diào)壓縮機的優(yōu)化
空調(diào)的壓縮機比換熱器的重要性更高，屬于是空調(diào)結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)，壓縮機的性能決定了空調(diào)的使用性能，優(yōu)化空調(diào)的壓縮機是提高空調(diào)節(jié)能的最佳途徑。空調(diào)的壓縮機大多數(shù)采用的旋轉(zhuǎn)式壓縮機，這種壓縮機的制冷量與空調(diào)的整體制冷量不同，當(dāng)壓縮機的制冷量過高時，就會增加空調(diào)的耗能，降低了空調(diào)的性能；當(dāng)壓縮機的制冷量過低時，就會損失制冷的數(shù)量，使空調(diào)的整體制冷量降低，起不到空調(diào)節(jié)能的效果。因此說，壓縮機的能效決定了空調(diào)的能效，是空調(diào)能效的重要參考數(shù)值，能效高的比能效低的更加節(jié)能。與換熱器一樣，優(yōu)化壓縮機要考慮生產(chǎn)的成本控制，推動空調(diào)事業(yè)的發(fā)展。
3影響空調(diào)性能的送風(fēng)方式
空調(diào)的使用是為了更好的改善人們生活和工作的環(huán)境，更換室內(nèi)的空氣，保證室內(nèi)空氣的流通和清新，使人們生活在輕松、愉悅的環(huán)境之中，提高生活環(huán)境的質(zhì)量。
3.1置換通風(fēng)
置換通風(fēng)是新興起的一種空調(diào)換氣方式，他是將新鮮的氣流從空調(diào)的散熱器中釋放出來。這些新鮮的氣流由于沒有受到外界的污染，所以質(zhì)量比較輕，是從室內(nèi)的底部上升到室內(nèi)的頂部，在氣流上升的過程中，底部的空氣比較新鮮，上面的空氣由于雜物比較多，空氣的質(zhì)量不是很好。因此，空調(diào)的散熱器一般安裝在室內(nèi)的底部，確?？照{(diào)通風(fēng)的順利進行。
3.2工位送風(fēng)
工位送風(fēng)是非常特殊的送風(fēng)方式，包括設(shè)備通風(fēng)、區(qū)域通風(fēng)、人員的自動調(diào)節(jié)。工位送風(fēng)的方式就是將送風(fēng)的出口安裝在人們可以呼吸的位置，通過特殊的管道把送風(fēng)口與空調(diào)的送風(fēng)設(shè)備連接在一起?？照{(diào)的送風(fēng)口的位置可以根據(jù)人們的需要進行位置的調(diào)換，氣流的速度、流量、流向、溫度的調(diào)節(jié)，從而提高空調(diào)設(shè)備的使用性能。工位通風(fēng)更加適合現(xiàn)代的辦公環(huán)境，滿足不同人對生活環(huán)境的要求，更好地發(fā)揮空調(diào)設(shè)備的性能。
3.3地板送風(fēng)
地板通風(fēng)屬于混合形通風(fēng)方式，空氣經(jīng)過處理之后要經(jīng)過地板下的靜壓箱，傳輸?shù)剿惋L(fēng)散流器，再由送風(fēng)散流器輸送到室內(nèi)，與室內(nèi)的空氣混合在一起。地板送風(fēng)將新鮮空氣由下至上地在室內(nèi)進行流通，帶走室內(nèi)的熱量和濕氣，通過屋頂?shù)呐棚L(fēng)口排除，保持室內(nèi)溫度和濕度的均衡。地板式的送風(fēng)方式帶有一定的局限性，受到地板高度的限制，送風(fēng)的數(shù)量有限。適合安置在散熱設(shè)備比較多、人員集中、建筑密集的地方使用，促使空調(diào)設(shè)備的效果達到最好。
4結(jié)束語
綜上所述，空調(diào)是人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞅夭豢缮俚碾娖髟O(shè)備，空調(diào)的耗能也是眾多電器中最大的一個。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，環(huán)保節(jié)能越來越受到人們的重視，只有提高空調(diào)設(shè)備的使用性能，才能推動空調(diào)設(shè)備市場的向前發(fā)展。調(diào)節(jié)空調(diào)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化空調(diào)設(shè)備的壓縮機和換熱器，提高空調(diào)的使用性能，使空調(diào)的性能發(fā)揮到最大值。在生產(chǎn)空調(diào)時，設(shè)計師要了解空調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性，設(shè)計出更好、更符合人們需要的空調(diào)，切實地改善人民的生活和工作的環(huán)境。
參考文獻
[1]龍劍秋.空調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計對提高產(chǎn)品性能的影響[J].科技經(jīng)濟市場,2014(5):79-80.
電子產(chǎn)品的開發(fā)離不開企業(yè)這個實體，開發(fā)項目管理理念需要結(jié)合企業(yè)的自身實際情況，如企業(yè)的行政組織架構(gòu)，開發(fā)項目團隊的組織架構(gòu)等來制定最適合企業(yè)的一套產(chǎn)品開發(fā)項目管理流程。本文以圖1所示的開發(fā)項目團隊組織架構(gòu)框來闡述電子產(chǎn)品開發(fā)項目管理流程。產(chǎn)品開發(fā)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(zhuǎn)化為市場上成功產(chǎn)品的流程。本文介紹的電子產(chǎn)品開發(fā)項目整體流程框圖如圖2所示。由圖2所述，電子產(chǎn)品開發(fā)首先要進行市場調(diào)研階段對產(chǎn)品作出準(zhǔn)確的市場定位，項目管理者需要進行產(chǎn)品評估設(shè)計階段仔細(xì)分析產(chǎn)品功能指標(biāo)、性能指標(biāo)、技術(shù)參數(shù)、系統(tǒng)規(guī)格確定準(zhǔn)確的項目開發(fā)文檔作為產(chǎn)品開發(fā)的輸入，需要對整體設(shè)計進行開發(fā)計劃的制定，系統(tǒng)規(guī)格等進行產(chǎn)品開發(fā)目標(biāo)的確定，同時組織設(shè)計開發(fā)項目團隊成員分配，設(shè)計開發(fā)人員項目責(zé)任分配，制定團隊各成員的詳細(xì)準(zhǔn)確的設(shè)計參數(shù)任務(wù)書，設(shè)置各個階段時間節(jié)點，進行產(chǎn)品成本、時間的控制目標(biāo)和措施，生產(chǎn)過程中文件控制的實施，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化制定計劃等。隨后進行產(chǎn)品設(shè)計實施階段，進行設(shè)計評審、開發(fā)執(zhí)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(chǎn)品小批量生產(chǎn)階段進行生產(chǎn)小批量樣機測試，產(chǎn)品大批量生產(chǎn)階段，產(chǎn)品更新維護階段直至產(chǎn)品全生命周期結(jié)束。
2電子產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的詳細(xì)流程
2.1硬件設(shè)計流程
產(chǎn)品硬件設(shè)計流程如圖3所示，硬件項目組根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)定義，準(zhǔn)確的系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)規(guī)格、功能指標(biāo)、電氣性能指標(biāo)等，進行硬件電路實現(xiàn)方案的設(shè)計工作，方案的設(shè)計可以提出幾套實現(xiàn)方案，最好能引用原有生產(chǎn)產(chǎn)品上的經(jīng)典的電路模塊從而更有力保證產(chǎn)品的設(shè)計的穩(wěn)定可靠性，項目協(xié)調(diào)員組織相關(guān)責(zé)任人進行硬件電路設(shè)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(shè)計，設(shè)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(shè)計，在進行PCB設(shè)計的同時硬件工程師需要與結(jié)構(gòu)工程師一同協(xié)調(diào)確定產(chǎn)品的開口，孔位，接口位置等信息進行PCB設(shè)計。PCB設(shè)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(shè)計人員進行硬件單板功能調(diào)試工作，與結(jié)構(gòu)設(shè)計人員進行裝配組裝調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題填寫問題報告，反饋協(xié)調(diào)到具體的相關(guān)設(shè)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(chǎn)品ES樣機資料發(fā)放的輸入。
2.2軟件設(shè)計流程
產(chǎn)品軟件設(shè)計流程圖如圖4所示，軟件項目組軟件系統(tǒng)需求分析得出的系統(tǒng)需求說明按軟件設(shè)計流程進行軟件方面的設(shè)計工作，設(shè)計的方案首先根據(jù)具體的硬件設(shè)計電路模塊進行各個模塊的軟件設(shè)計驅(qū)動及測試工作，如發(fā)現(xiàn)問題及時反饋給硬件設(shè)計人員進行協(xié)商修改，如果沒問題則提出系統(tǒng)軟件框架的設(shè)計方案，項目協(xié)調(diào)員組織相關(guān)責(zé)任人進行軟件方案評審，評審的時候需要仔細(xì)根據(jù)需求實現(xiàn)的技術(shù)細(xì)節(jié)來核實軟件是否能達到相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)。評審成功后則根據(jù)具體的功能實現(xiàn)模塊逐個進行軟件設(shè)計，每個功能模塊設(shè)計完成后，再進行軟件整體模塊代碼兼容軟件集成設(shè)計調(diào)試工作，調(diào)試成功后需要在幾套硬件上進行反復(fù)的測試，測試完成各方面達到系統(tǒng)要求指標(biāo)后進行程序整理歸檔及初次發(fā)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(fā)放的輸入。
2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計流程
根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)定義，提出的準(zhǔn)確的系統(tǒng)參數(shù)規(guī)格，結(jié)構(gòu)項目組進行結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，根據(jù)產(chǎn)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(jié)構(gòu)圖紙的繪制，繪制的過程中需要與硬件設(shè)計人員一同確定產(chǎn)品的一些細(xì)節(jié)問題，繪制完成后通過軟件模擬，模擬成功項目協(xié)調(diào)員協(xié)調(diào)相關(guān)責(zé)任人進行結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的評審，評審成功后進行結(jié)構(gòu)圖紙的釋放進行快速成型制作一套結(jié)構(gòu)結(jié)合PCB板、結(jié)構(gòu)開孔、按鍵、屏、端子等進行組裝測試。測試沒有問題后進行結(jié)構(gòu)圖紙的歸檔工作，最后輸出的結(jié)構(gòu)裝配圖、部裝總裝文件等作為下一階段ES樣機資料發(fā)放的輸入。
2.4產(chǎn)品ES樣機流程
產(chǎn)品ES樣機流程如圖6所示，技術(shù)工程部在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計實施階段完成了硬件、軟件、結(jié)構(gòu)設(shè)計之后，將硬件設(shè)計的輸出、軟件設(shè)計的輸出、結(jié)構(gòu)設(shè)計的輸出作為產(chǎn)品ES樣機的輸入文件，相關(guān)技術(shù)設(shè)計工程師完成ES樣機的測試、調(diào)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(chǎn)品功能測試、產(chǎn)品電氣測試、產(chǎn)品整機測試，測試過程中如發(fā)現(xiàn)問題及時反饋給相關(guān)責(zé)任技術(shù)設(shè)計人員進行修改，如果沒問題則將產(chǎn)品設(shè)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(chǎn)的輸入，完成產(chǎn)品ES樣機流程。
2.5產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)
產(chǎn)品ES樣機階段結(jié)束后，接下來的階段就是進行產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)試制階段，工藝部門與技術(shù)工程部門進行輸入輸出文件交接工作，工藝部門根據(jù)產(chǎn)品ES樣機流程階段的輸出得到的各種歸檔資料作為產(chǎn)品小批量生產(chǎn)的輸入。產(chǎn)品小批量生產(chǎn)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(zhì)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(guān)問題無法解決的問題反饋到技術(shù)部門相關(guān)設(shè)計人員解決相關(guān)問題，解決完成后公布處理結(jié)果，工藝、質(zhì)檢進行協(xié)調(diào)測試直至一致通過，接著進行修改完善相關(guān)資料，最后進行工藝、質(zhì)檢、技術(shù)三部門共同認(rèn)證小批量生產(chǎn)的樣機是否合格，合格則完成產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)流程。
2.6產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)
電子產(chǎn)品經(jīng)過工藝部門小批量生產(chǎn)后完善了產(chǎn)品的配套的工藝生產(chǎn)指導(dǎo)文件，但是有時在大批量生產(chǎn)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(jié)構(gòu)件的加工誤差無法組裝等等，所以在大批量生產(chǎn)之前除了需要根據(jù)工程樣機及配套的工程樣機文件來指導(dǎo)大批量生產(chǎn)之外，在大批量生產(chǎn)進行頭幾臺生產(chǎn)時仍然需要仔細(xì)進行整機制造后進行整機全檢，持續(xù)修改完善工藝資料后，接著就將完善后的工藝資料正式轉(zhuǎn)為生產(chǎn)指導(dǎo)資料指導(dǎo)流水線進行大批量生產(chǎn)進程。大批量生產(chǎn)的流程圖如圖8所示。
2.7產(chǎn)品維護階段
產(chǎn)品開發(fā)大批量生產(chǎn)階段結(jié)束后，整個項目并未結(jié)束，此后由于客戶需求，技術(shù)更新，降低成本等因素進行產(chǎn)品修改更新，都會在原產(chǎn)品基礎(chǔ)上提出些設(shè)計的更新變更方案，這個階段就是項目產(chǎn)品維護更新階段，需要對項目設(shè)計更新，設(shè)計人員修改設(shè)計文檔，在ES樣機上進行測試，測試合格是否正式，正式發(fā)放升級通知及更新套件處理等，以及進行產(chǎn)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(jié)束。其中產(chǎn)品修改更新流程如圖9所示。
科技的發(fā)展讓電子設(shè)備越來越小型化、低成本化，而受益于電子設(shè)備的方便和便攜，電子設(shè)備已經(jīng)深入人們生活的方方面面，可以說電子設(shè)備已經(jīng)徹底改變了人類的生活方式，帶來了極大的方便。但是隨著電子設(shè)備的發(fā)展，人們對于電子設(shè)備的性能和外觀越來越追求極致，這也就帶了電子產(chǎn)品設(shè)計缺陷的風(fēng)險的提高。而市場的競爭越來越激烈，廠家不得不縮短電子設(shè)備的更新間隔，也就從另一個方面提高了電子產(chǎn)品設(shè)計缺陷出現(xiàn)的幾率。
1設(shè)計缺陷概述
綜合權(quán)威機構(gòu)對于設(shè)計缺陷的概述，設(shè)計缺陷的定義如下：
（1）設(shè)計缺陷是產(chǎn)品在設(shè)計的時候出現(xiàn)的缺陷，而在制造過程中沒有發(fā)現(xiàn)，或者是發(fā)現(xiàn)的卻加以隱瞞。
（2）設(shè)計缺陷的最直觀的表現(xiàn)就是影響用戶的使用，導(dǎo)致產(chǎn)品達不到用戶的預(yù)期要求，甚至在某些情況下對用戶的生命及財產(chǎn)安全造成損失。
（3）設(shè)計缺陷并不單獨出現(xiàn)，往往是一個批次的產(chǎn)品都存在問題，可能會給消費者其生產(chǎn)廠家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟損失。
（4）造成設(shè)計缺陷的原因很多，對于電子產(chǎn)品的要求過高，可能會導(dǎo)致只能滿足一部分的要求，從而形成了設(shè)計缺陷。
在對電子產(chǎn)品要求越來越高的今天，可以下結(jié)論說，電子產(chǎn)品設(shè)計的缺陷是無法避免的，廠家能做的只是把電子產(chǎn)品設(shè)計的缺陷控制在一定的水平，不對消費者造成很大的影響。
對于電子產(chǎn)品的設(shè)計缺陷，從產(chǎn)品的功能來分，可以分為以下幾類：
（1）軟件設(shè)計上的缺陷。軟件和硬件是電子產(chǎn)品的兩大要組成要素之一，軟件缺陷是影響用戶體驗的重要原因，其具體表現(xiàn)是，影響用戶對于電子產(chǎn)品的操作，甚至可能造成硬件的損壞。
（2）硬件設(shè)計缺陷。受設(shè)計水平的影響，或者受預(yù)期功能的影響，不同的電子產(chǎn)品使用的不同的硬件，但是不同的硬件之間并不能隨意組合，不科學(xué)的硬件搭配，也會影響用戶的使用體驗，甚至對用戶的財產(chǎn)安全造成威脅。
（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷。這里的結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷，主要是指電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不能夠抵抗外部干擾。無論在什么地方，我們都身處電磁干擾之中，而如果不能屏蔽電磁干擾，電子產(chǎn)品的運行就難以保證。
2電子產(chǎn)品設(shè)計缺陷的形成機理
電子產(chǎn)品設(shè)計缺陷的形成機理可以如下圖所示：
一般來說，電子產(chǎn)品的設(shè)計缺陷都出現(xiàn)在設(shè)計階段，設(shè)計的最初目的是滿足預(yù)期功能，而對于電子產(chǎn)品來說，預(yù)期功能一般都不存在問題，而在設(shè)計方面對于預(yù)期功能的實現(xiàn)卻很容易產(chǎn)生問題。
3. 缺陷跟蹤系統(tǒng)概述
世界上沒有哪一個企業(yè)能夠保證自己的電子產(chǎn)品是絕對完美的，而為了控制電子產(chǎn)品的缺陷程度，進而提高后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量，許多公司都建立了缺陷跟蹤系統(tǒng)，用于記錄和跟蹤設(shè)計缺陷的發(fā)現(xiàn)、解決、審核等過程，為下一階段的生產(chǎn)提供建設(shè)性的意見。
缺陷跟蹤系統(tǒng)是企業(yè)用于產(chǎn)品研發(fā)質(zhì)量控制的軟件系統(tǒng)，是企業(yè)信息管理、項目管理軟件系統(tǒng)的一部分。在電子產(chǎn)品開發(fā)企業(yè)中，應(yīng)用缺陷跟蹤系統(tǒng)的意義有：
（1） 在一定程度上修正由于產(chǎn)品缺陷而帶來的影響。產(chǎn)品的開發(fā)過程必然伴隨著缺陷，即便是蘋果公司也不能保證自己的產(chǎn)品完全沒有缺陷。對于產(chǎn)品缺陷進行跟蹤，能夠幫助廠家了解缺陷發(fā)生的原因，并及時進行彌補，能夠在一定程度上修正由于產(chǎn)品缺陷對消費者帶來的不好的影響，為公司將來的發(fā)展奠定聲譽。
（2）缺陷信息得到有效記錄和共享。缺陷跟蹤系統(tǒng)對于缺陷的采集和記錄，能夠讓電子產(chǎn)品這生產(chǎn)廠家及時意識到缺陷，并采取相應(yīng)的彌補措施。而一個缺陷的發(fā)現(xiàn)，則能夠為下一代電子產(chǎn)品的設(shè)計提供建設(shè)性的意見，避免在下一代的電子產(chǎn)品中繼續(xù)出現(xiàn)同樣類型的缺陷，這對于電子產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家是很有意義的。
（3）產(chǎn)品質(zhì)量能夠進行定量分析。項目經(jīng)理可以根據(jù)缺陷跟蹤系統(tǒng)中的缺陷記錄提交、解決的情況，分析當(dāng)前項目的設(shè)計開況，評估設(shè)計質(zhì)量，為下一階段設(shè)計開發(fā)工作的安排提供事實依據(jù)。
（4）促進人員交流，降低研發(fā)成本。缺陷跟蹤系統(tǒng)本身包含了企業(yè)對缺陷問題的處理流程，并將這一流程電子化、自動化，極大的提高了開發(fā)人員之間的交流效率，降低了研發(fā)成本。基于上述理由，一家企業(yè)如要想提高自身的研發(fā)能力和產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量，必須有完善的缺陷管理制度和缺陷跟蹤信息系統(tǒng)，隨著項目規(guī)模和產(chǎn)品開發(fā)團隊的擴大，缺陷跟蹤系統(tǒng)必然會發(fā)揮越來越重要的作用。
4基于缺陷跟蹤系統(tǒng)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)
為了解決不定性和不完整性的問題，以計算電子產(chǎn)品設(shè)計缺陷出現(xiàn)的概率，這里引用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對于解決復(fù)雜是不是不確定性和關(guān)聯(lián)性引起的故障有很大的優(yōu)勢，其可以從不完全、不精確的產(chǎn)品信息中作出推理，以得到正確的結(jié)果。受篇幅的影響，本文不對于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的定義和用法作出詳細(xì)的解釋，只是簡介基于缺陷跟蹤系統(tǒng)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。
缺陷跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用，讓電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)對于設(shè)計缺陷的定位由定性變成了定量，而利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理模型，在項目的初始階段，可以利用缺陷跟蹤系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，對項目進行合理的分析，就可以知道在以往的設(shè)計產(chǎn)品中有哪些缺陷，哪些部位容易存在缺陷，甚至可以具體算出設(shè)計缺陷在某個部位發(fā)生的概率的大小，從而在新產(chǎn)品的設(shè)計之初就能夠想辦法避免這些缺陷，以得到優(yōu)良的產(chǎn)品。
5小結(jié)
科技的發(fā)展讓電子產(chǎn)品成為人類生活的一部分，可以說人類的生活已經(jīng)離不開電子產(chǎn)品。我國作為世界上最大的電子產(chǎn)品新興市場，巨大的市場潛力對于電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠家來說既是機遇也是挑戰(zhàn)。而想要在日益激烈的市場競爭中占有自己的一席之地，取得長遠(yuǎn)的發(fā)展，相關(guān)電子企業(yè)就必須嚴(yán)格控制電子產(chǎn)品的設(shè)計缺陷。
【參考文獻】
[1]朱敏，劉衛(wèi)東.基于粗糙集貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的電子產(chǎn)品設(shè)計缺陷評估模型[J].計算機應(yīng)用研究，2013，30（3）：706-711.
區(qū)別于其他產(chǎn)品的設(shè)計，電子產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計需要將高科技、藝術(shù)創(chuàng)意和產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境相融合，更加體現(xiàn)集成創(chuàng)新的概念。宇朔工業(yè)設(shè)計認(rèn)為設(shè)計過程中需要重點考慮四個方面：差異性、易用性、競爭性和趨勢性。
云計算對IT的影響是各個層面的，電子產(chǎn)品設(shè)計概莫能外——終端的設(shè)計越來越簡單，但“設(shè)計無處不在，設(shè)計可無中生有，有中生無”，交互界面的設(shè)計也是工業(yè)設(shè)計，人機界面和使用方式的設(shè)計已經(jīng)獨立為一個很大的設(shè)計需求市場。“工業(yè)設(shè)計組成元素是：人、產(chǎn)品、環(huán)境，硬件技術(shù)、軟件技術(shù)以及內(nèi)容，需要通過設(shè)計來實現(xiàn)，設(shè)計不僅指產(chǎn)品設(shè)計，而是廣義的概念，且不能狹隘地把設(shè)計當(dāng)成簡單的外觀造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計、配色等。現(xiàn)代科技的發(fā)展和工業(yè)設(shè)計是相輔相成的、共同成長的?！?/p>
談到本次國內(nèi)電子產(chǎn)品設(shè)計公司九強邀請展的意義，程益浪認(rèn)為，品牌是一種標(biāo)識，更是一種重要的經(jīng)營資產(chǎn)。資產(chǎn)需要時間、空間和資本的長期持續(xù)積累并且需要精細(xì)化經(jīng)營，它才能將無形資產(chǎn)轉(zhuǎn)化為資本，從而實現(xiàn)社會價值。TOP品牌形象的推出在行業(yè)中具有強大的號召力和市場價值，可帶動行業(yè)快速發(fā)展。
基于多年的設(shè)計經(jīng)驗，宇朔制定了未來業(yè)務(wù)的發(fā)展方向：堅持“三位一體”工業(yè)設(shè)計核心理念和創(chuàng)新設(shè)計服務(wù)模式，專注+專業(yè)的電子產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。宇朔的業(yè)務(wù)不僅有主流的外貿(mào)出口業(yè)務(wù)，還要擴展為品牌和行業(yè)客戶的服務(wù)業(yè)務(wù)，并將自主設(shè)計研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化業(yè)務(wù)延伸到更多競爭更為激烈的市場。
1.1本課程的知識模塊包括：①產(chǎn)品材料與表面處理工藝常識；②塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則；③鈑金類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則；④模具基礎(chǔ)知識；⑤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局設(shè)計；⑥產(chǎn)品典型結(jié)構(gòu)。其目的是使學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生的三維空間想象能力，在實際應(yīng)用中培養(yǎng)學(xué)生的新產(chǎn)品開發(fā)以及應(yīng)用計算機繪圖的能力。
1.2課程的重點內(nèi)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計總原則；⑤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)系分析與結(jié)構(gòu)繪圖的基本要求。
二、《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程的教學(xué)思路
2.1選用教材。目前還沒有適合工業(yè)工程專業(yè)使用的《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計》教材，所以國內(nèi)普遍做法是選用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計方面教材，暫定的教材是黎恢來編寫的《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計實例教程》。該教材將作者十幾年的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)而成，系統(tǒng)、精細(xì)、全面地介紹了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計知識及設(shè)計全過程，明確了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念和崗位職責(zé)，并通過講解一款電子產(chǎn)品的全套產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個過程，幫助學(xué)生融會貫通，更加高效地學(xué)習(xí)和掌握實用技巧。
2.2教學(xué)內(nèi)容。依據(jù)工業(yè)工程專業(yè)的整體人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱的具體要求，將《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計》分為六大模塊，每個模塊里面包括若干的章節(jié)，各章節(jié)之間既自成體系，又互相有銜接，條理清晰，通俗易懂。①“產(chǎn)品材料與表面處理工藝常識”模塊，主要介紹注塑工藝?yán)碚摗⒊Ｓ盟苣z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(yīng)用范圍、注塑模工藝條件和化學(xué)和物理特性，重點是使學(xué)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(yīng)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(xué)生需要了解絲印、移印、燙印、超聲波焊接、噴涂、電鍍和模內(nèi)覆膜等表面處理工藝。②“塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范”模塊，重點介紹塑料件在設(shè)計和修改階段需掌握的通用設(shè)計規(guī)范，比如塑料件的料厚、脫模斜度、圓角設(shè)計，能夠分析塑料件的加強筋、孔、支撐面的使用范圍。在細(xì)節(jié)部分，應(yīng)了解塑料件文字、圖案、螺紋和嵌件設(shè)計。③“鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范”模塊，介紹鈑金類產(chǎn)品設(shè)計的工藝要求，包括沖裁、折彎、拉伸、成形工藝，并且讓學(xué)生了解壓鑄類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的工藝要求。在此模塊的教學(xué)中，應(yīng)引入企業(yè)實際產(chǎn)品案例進行講解，以便于學(xué)生更好地掌握鈑金件的設(shè)計規(guī)范。④“塑料模和鈑金模基礎(chǔ)知識”模塊，介紹塑料模和鈑金模的基本類型及典型結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)里面的澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和行位與斜頂，以及二板模和三板模之間的區(qū)別和應(yīng)用，以“實用、夠用”為度，學(xué)生只需了解典型的模具結(jié)構(gòu)，不需要進行后期的模具設(shè)計。⑤“產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局設(shè)計”模塊，主要介紹殼體形狀結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、卡扣結(jié)構(gòu)、螺釘柱結(jié)構(gòu)、螺紋連接結(jié)構(gòu)和嵌件連接結(jié)構(gòu)等知識，以及各個特征的定義、作用和設(shè)計原則，特別是特征在使用時的相互配合關(guān)系。拓展知識方面，要了解塑料零件自攻螺柱及通過孔設(shè)計規(guī)則，以及模具設(shè)計與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的聯(lián)系。⑥“典型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)”模塊，重點介紹目前國內(nèi)普遍使用的三大產(chǎn)品（電子產(chǎn)品、家電產(chǎn)品和電動產(chǎn)品）的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計知識。每類產(chǎn)品選取一款經(jīng)典的已批量的產(chǎn)品作為藍(lán)本，深入解剖結(jié)構(gòu)知識在產(chǎn)品設(shè)計的運用。比如電子產(chǎn)品選手機為代表產(chǎn)品，講解手機產(chǎn)品各零部件的結(jié)構(gòu)、前殼與底殼的止口設(shè)計、LCD屏限位結(jié)構(gòu)設(shè)計和電池固定結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及內(nèi)藏攝像頭結(jié)構(gòu)設(shè)計。家電產(chǎn)品則以電吹風(fēng)為例，學(xué)生要掌握電吹風(fēng)的功能、材料、結(jié)構(gòu)工藝性等，了解CAD軟件在電吹風(fēng)設(shè)計中的應(yīng)用，能對產(chǎn)品塑料件進行結(jié)構(gòu)分析。在此過程中，還要掌握項目管理方面的知識。
2.3教學(xué)方法。在教學(xué)中，提倡基于工作過程為導(dǎo)向的項目化教學(xué)，理論教學(xué)與實踐練習(xí)相結(jié)合，增加實踐課時的比例，培養(yǎng)產(chǎn)品設(shè)計的實踐能力。教師引導(dǎo)學(xué)生建立實用合理的知識結(jié)構(gòu)，強化學(xué)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(chǔ)知識夠用的前提下，采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、項目教學(xué)法，通過在具備多媒體教學(xué)設(shè)施的校內(nèi)實訓(xùn)基地開展新產(chǎn)品和新工藝的開發(fā)工作，使學(xué)生體會具體產(chǎn)品的外觀造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和實際應(yīng)用能力。
針對影響電子產(chǎn)品使用穩(wěn)定性和可靠性的因素(諸如溫度、濕度、鹽等),在電子產(chǎn)品設(shè)計時提出了防濕熱、防鹽霧、防霉菌的基本要求,合稱為“三防”。其具體的定性理論如下:(1)防濕熱:當(dāng)空氣濕度過大時,電子產(chǎn)品的材料構(gòu)件易受潮而發(fā)生變形,從而加速金屬腐蝕,并最終導(dǎo)致性能降低或破壞,為避免該類現(xiàn)象應(yīng)進行防濕設(shè)計;(2)防鹽霧:鹽霧中的氯離子可以穿透產(chǎn)品的金屬保護膜,形成的鹽溶液能加速化學(xué)腐蝕和金屬電蝕,降低絕緣性,常見的空氣污染中所含有的二氧化硫、氨氣、氯氣等有害氣體易導(dǎo)致該類現(xiàn)象;(3)防霉菌:電子產(chǎn)品運作時的產(chǎn)熱量利于霉菌的繁殖,其所產(chǎn)生的分泌物不僅影響美觀,也能引起腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生,從而損壞電路功能。
1.2新“三防”時代
三防技術(shù)是針對電子產(chǎn)品開展的有關(guān)環(huán)境條件及其影響、耐環(huán)境設(shè)計、綜合防護技術(shù)、效果評價及技術(shù)管理等方面的理論研究及工程應(yīng)用的一項系統(tǒng)工程。隨著信息時代的到來,通信設(shè)備的三防性能已成為重要的技術(shù)指標(biāo)之一,常作為產(chǎn)品試驗考核的基本內(nèi)容以考察設(shè)備的可靠性。現(xiàn)階段,其主要涉及對象包括材料、元器件、電路、結(jié)構(gòu)、工藝等,而在現(xiàn)有的使用環(huán)境條件下,從上述各方面改變產(chǎn)品的性能已成為未來電子通信設(shè)備三防設(shè)計的主要發(fā)展趨勢,已達到提高通信設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性的目的。
2三防設(shè)計的內(nèi)容
電子產(chǎn)品研究和設(shè)計,需根據(jù)其應(yīng)具備的性能要求和使用的環(huán)境條件進行相關(guān)的考量,因此,三防設(shè)計的基本內(nèi)容有:(1)產(chǎn)品壽命期環(huán)境剖面及其對腐蝕的影響程度,電子產(chǎn)品的使用環(huán)境對產(chǎn)品的性能影響巨大,考察環(huán)境中可能存在的不利因素是三防技術(shù)應(yīng)用的前提,也是十分重要的技術(shù)依據(jù)。(2)三防技術(shù)保護措施?，F(xiàn)有的三防保護主要從材料防護(主要體現(xiàn)為材料的抗腐蝕性能)、結(jié)構(gòu)防護(主要是避免腐蝕問題的結(jié)構(gòu)設(shè)計)和工藝防護(技術(shù)工程化過程)。(3)三防試驗及評價技術(shù),試驗的方法主要包括人工加速試驗和大氣暴露試驗兩類,同屬于破壞性試驗,旨在通過短時間的惡劣環(huán)境(自然環(huán)境條件、人為使用條件)得出破壞產(chǎn)品性能指標(biāo)的參數(shù),以便進行相應(yīng)的改進。(4)三防管理技術(shù),電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程拉伸大,從產(chǎn)品的設(shè)計到最終的生產(chǎn)驗收,各個環(huán)節(jié)都有不同程度的影響,建立合理的管理體系,首先可以方便整個過程的有序化執(zhí)行,也有利于后續(xù)的反饋性查詢。針對以上內(nèi)容,戴柏林等人形象化地給予了其基本的結(jié)構(gòu)層次,如下圖所示。圖中十分明確地描述了各層次的基本屬性和協(xié)作屬性,即:管理體系的作用;各層次可合并或拆分;低層次的內(nèi)容條目更具體;第三、四層次可補充。
3三防設(shè)計的強化
3.1三防技術(shù)管理的提高
三防技術(shù)管理體系,指為使電子產(chǎn)品達到三防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)而應(yīng)具備的技術(shù)和管理條件,其應(yīng)具備標(biāo)準(zhǔn)化、程序化和制度化的基本特征,所涉及的基本內(nèi)容包括管理框架、相關(guān)過程、工作程序及所需資源四個部分,三防管理體系建設(shè)的主要目的在于規(guī)范和約束設(shè)計師行為,避免設(shè)計的隨意性。將三防問題納入管理體系內(nèi),就必須要求在產(chǎn)品設(shè)計到制造的整個過程中嚴(yán)格檢查相應(yīng)的各個點的執(zhí)行情況,具體體現(xiàn)在以下幾點:(1)設(shè)計方案的反饋:確立設(shè)計方案后,進行相關(guān)試驗,試驗的具體情況應(yīng)及時反饋給工藝、結(jié)構(gòu)總設(shè)計師,便于從整機防護的高度調(diào)整或改進其三防問題;(2)分工協(xié)作能力:要求各個部門明確職責(zé),從生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)配合三防工作的良好展開;(3)流程監(jiān)督、記錄:針對生產(chǎn)流程中影響產(chǎn)品性能的特殊工藝過程,嚴(yán)格填寫必要的生產(chǎn)記錄,便于查找和分析問題;(4)產(chǎn)品的驗收:零部件應(yīng)進行相關(guān)專業(yè)、工序的自檢、互檢、專檢過程,驗收合格后方可進行破壞性模擬鑒定;在進一步的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中,也應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行產(chǎn)品驗收標(biāo)準(zhǔn),針對客戶的反饋應(yīng)進行及時的工藝技術(shù)修訂。
3.2三防技術(shù)材料的選擇
針對電子通信結(jié)構(gòu)部件特性,正確、合理地選擇相應(yīng)材料(金屬及非金屬材料)是進行三防設(shè)計的第一步,只有從原料上保證質(zhì)量可靠性,才能從根本上保證設(shè)備的可靠性,因此,選材至關(guān)重要。在材料的選擇上,為了使電子通信設(shè)備具有更好的適用性,應(yīng)盡量選擇耐腐蝕性能好的金屬材料(諸如鋁合金、鈦合金、奧氏體型不銹鋼等)和耐老化、不長霉菌的非金屬材料。在材料選用前,應(yīng)對其基本性能十分了解。21世紀(jì)進入納米材料時代,納米技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛,究其原因是因為納米材料具有常規(guī)狀態(tài)下材料難以比擬的優(yōu)勢,比如良好的耐受紫外線功能、抗菌性能、顆粒度小(可制作無色材料)等,目前已有應(yīng)用的納米材料有二氧化鈦。
3.3三防技術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的提高
關(guān)鍵詞： 三防設(shè)計；數(shù)字對講機；結(jié)構(gòu)設(shè)計
Key words： three-proofing design；digital walkie-talkie；configuration design
中圖分類號：TN802 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）16-0047-02
0 引言
21世紀(jì)，數(shù)字對講機是現(xiàn)代指揮專用的主要無線通信方式，在實際的工作狀態(tài)中，所發(fā)生的故障約一半是由環(huán)境因素導(dǎo)致的，其中90%以上是由溫度、鹽霧、濕度、霉菌和振動造成的。換句話說，設(shè)備的可靠性與環(huán)境因素有著重大關(guān)系。
在電子通信行業(yè)中，三防設(shè)計一般定義為防潮熱設(shè)計、防鹽霧設(shè)計和防霉菌設(shè)計。電子裝備的“三防”性能，已成為系統(tǒng)整機重要的性能指標(biāo)之一。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的高速發(fā)展，工程師越來越重視三防設(shè)計，采用三防技術(shù)設(shè)計的數(shù)字對講機，能有效降低設(shè)備的故障率，提高產(chǎn)品可靠性和適應(yīng)使用環(huán)境能力。因此，加強產(chǎn)品的三防結(jié)構(gòu)設(shè)計，減小環(huán)境對設(shè)備性能的影響，是產(chǎn)品設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。
1 結(jié)構(gòu)設(shè)計對產(chǎn)品性能的影響
專用數(shù)字對講機使用環(huán)境比較惡劣，采用三防技術(shù)設(shè)計的產(chǎn)品可適應(yīng)野戰(zhàn)的高低溫，潮熱，鹽霧等嚴(yán)酷氣候條件，并且能夠長期穩(wěn)定、可靠地工作。三防結(jié)構(gòu)設(shè)計是三防設(shè)計完善與否的關(guān)鍵之一[1]，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計體現(xiàn)出三防設(shè)計的要求。因此，在電子設(shè)備的產(chǎn)品設(shè)計中，整機結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，不僅決定產(chǎn)品的成本高低，同時影響產(chǎn)品的使用性能。
當(dāng)前，數(shù)字對講機的結(jié)構(gòu)設(shè)計存在諸多缺陷，主要體現(xiàn)以下方面：
①密封性差，防水防潮性能弱，導(dǎo)致對講機在雨天或者潮濕氣候條件下不能正常使用；②材料選擇或者工藝處理不當(dāng)，導(dǎo)致產(chǎn)品在鹽霧環(huán)境使用時不能有效抵抗鹽霧腐蝕，甚至斷裂；③我國南方及沿海地區(qū)氣候較潮濕，產(chǎn)品放置一段時間后就會發(fā)霉。
為解決上述不合理問題，需將三防設(shè)計的原則和方法融入結(jié)構(gòu)設(shè)計中，從而提高對講機的環(huán)境可適應(yīng)性，機械性能以及電氣性能。
2 三防結(jié)構(gòu)設(shè)計
三防技術(shù)是涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計、電子元器件裝配以及工藝和生產(chǎn)技術(shù)管理等內(nèi)容的綜合性系統(tǒng)工程[2]，其中結(jié)構(gòu)設(shè)計為主要內(nèi)容。運用三防設(shè)計的原則和方法，解決數(shù)字對講機結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的不合理問題，主要考慮如下幾點：
2.1 防潮熱結(jié)構(gòu)設(shè)計 在三防設(shè)計中，防潮熱設(shè)計主要是防水設(shè)計。數(shù)字對講機由于體積小、重量輕、電子元器件之間的間隙小，其采用的防潮熱設(shè)計方法如下：
①優(yōu)選防火、防銹蝕的合金材料；②在數(shù)字對講機表面涂覆保護層以防止銹蝕；③整機采用外殼密封防水，將電子元器件與周圍環(huán)境隔離，不與外界的空氣、水或其他腐蝕介質(zhì)接觸。
依照《GB4208-93 電子產(chǎn)品外殼防護等級》標(biāo)準(zhǔn)，手持式數(shù)字對講機屬于外殼結(jié)構(gòu)防水且不怕腐蝕的小型通信設(shè)備，其整機的防水等級為IPX7。為便于更快、更直觀地檢測產(chǎn)品的氣密性，采用充氣檢測法代替浸漬試驗。表1為數(shù)字對講機氣密檢測的試驗參數(shù)。
為達到要求的防水等級，數(shù)字對講機結(jié)構(gòu)設(shè)計時主要采用防水圈、防水雙面膠及局部封膠等防水形式。如果防水等級要求比較高，可采用二次啤塑及超聲波焊接方式防水[3]。以手持式數(shù)字對講機為例，具體防水結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：
①受話器前腔的出聲孔使用防水透氣膜，既起到防水作用，也可以透氣透聲。
②采用硅橡膠密封圈防水方式。1）前殼和中殼以及中殼和后蓋配合處采用截面為圓形，邵氏硬度為45±5°的硅橡膠密封圈防水，使數(shù)字對講機成為一個密閉的腔體；2）功能旋鈕和中殼局部配合處采用O型圈密封；3）硅膠按鍵周圈設(shè)計的半圓型凸臺與前殼配合起到防水作用。
③采用防水膠的密封方式。如視窗玻璃和前殼，充電座周圈與后蓋之間的配合面可以采用3M雙面防水膠，以起到密封防水作用。
④電池上，下殼體材料都為PC或ABS，通過超聲波焊接的方式，將電池上下殼體焊接為一整體，同樣可以達到良好的密封防水效果。
2.2 防鹽霧腐蝕的結(jié)構(gòu)設(shè)計 鹽霧環(huán)境會引起手持式數(shù)字對講機的腐蝕，甚至影響整機的使用性能。按照《GB /T2423.17電子產(chǎn)品防鹽霧測試》的試驗方法：需要將對講機放置在氯化鈉含量為5±1%的鹽溶液，溫度為35±2℃的試驗箱中，承受連續(xù)噴霧時間為48h的試驗，且連續(xù)噴霧每24h檢測一次鹽霧的沉降率和pH值。試驗結(jié)束后，檢測噴霧后收集液的pH值是否在6.5～7.2范圍內(nèi)，并將設(shè)備在正常的試驗大氣條件下放置48h，然后進行全面直觀檢查及性能檢測，如果沒有任何鹽霧腐蝕跡象，樣品試驗合格。圖1所示，鹽霧試驗樣品為鎂合金AZ91B，采用陽極氧化處理，可以抗連續(xù)鹽霧試驗48h。
防鹽霧設(shè)計的原則是：①選用耐鹽霧腐蝕性材料，金屬一般選擇合金為最佳；②元器件要有一定的覆蓋層防護；③合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計。依上述設(shè)計原則，在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面主要考慮以下3點：
①優(yōu)選耐鹽霧腐蝕材料。由于工作環(huán)境惡劣，對講機設(shè)計需要優(yōu)選耐蝕性強的材料。相較鎂合金，鋁合金本身耐蝕性強，一般大氣條件下，鎂合金需要加保護層，而鋁合金只有在嚴(yán)酷的大氣條件下才加保護層[4]。如表2所示，鋁合金和鎂合金在不同的后處理方式下的抗鹽霧試驗時間對比，其中鍍層厚度均為7μm。
②采用表面涂覆層保護。1）由于緊固螺釘?shù)氖植厶幰啄p，應(yīng)使用奧氏體不銹鋼，如：0Cr18Ni9（304）、0Cr17Ni12Mo2（316）并鈍化處理，滿足強度要求同時也可以通過中性鹽霧試驗48h無腐蝕；2）外露的充電觸點選用黃銅材料，且表面覆蓋層采用鍍金方式，鍍層厚度為3μm；3）鋁合金LY12殼體可以采用陽極導(dǎo)電氧化磷化底漆噴褐綠色塑粉。
③設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)?？紤]涂裝和維修的方便，設(shè)計時盡可能采用簡單、合理的結(jié)構(gòu)方式。例如，前殼需要暴露在外，設(shè)計時采用開放式的百葉窗結(jié)構(gòu)形式，可以避免殘余水分積聚和灰塵積存，起到良好防護作用。
2.3 防霉菌設(shè)計 在濕熱環(huán)境中，對講機極易遭受霉菌侵蝕，因此，防霉設(shè)計是濕熱環(huán)境下對講機環(huán)境防護設(shè)計的重要內(nèi)容。數(shù)字對講機采用鋁合金材料，霉菌試驗僅作外觀檢查，試驗周期28天。其具體測試內(nèi)容：在溫濕度交變環(huán)境下進行，每24h循環(huán)一次。植入試驗要求菌種，試驗結(jié)束時，立即檢查樣品表面霉菌生長情況，按表3評定試驗結(jié)果。
由于工作環(huán)境的特殊性，數(shù)字對講機在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的防霉菌措施是：①選用抗霉菌性能強材料。優(yōu)選不易發(fā)霉的鋁合金材料；②加入防霉劑和合理的表面涂覆。比如橡膠表面需要添加水楊銑苯胺的防霉劑，而金屬外殼表面可以噴涂防霉漆，既美觀又可以防霉；③防霉包裝、密封。金屬外殼密封前，零部件用強紫外線進行照射，同時密封的內(nèi)腔充入高濃度的臭氧，防止和抑殺霉菌，能起到有效防護作用。
3 結(jié)論
三防技術(shù)是一項復(fù)雜且與結(jié)構(gòu)設(shè)計緊密聯(lián)系的系統(tǒng)工程，隨著新技術(shù)、新材料、新工藝的廣泛應(yīng)用，“三防技術(shù)體系”得到逐步完善。結(jié)構(gòu)設(shè)計師在設(shè)計產(chǎn)品時應(yīng)考慮整機的三防設(shè)計要求，大大提升產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)能力。如今，隨著人們對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，采用三防設(shè)計的數(shù)字對講機逐步走進人們?nèi)粘Ｉ钪小?/p>
參考文獻：
[1]劉欣，劉繼芬.三防技術(shù)分析與應(yīng)用[J].電子工藝技術(shù)，2010，31（6）：354-357.
中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼： A
引言
電子組件是數(shù)碼產(chǎn)品的核心，若在潮濕環(huán)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(shù)據(jù)也就毀壞。人們正在使用或隨身攜帶的電子產(chǎn)品許多的突發(fā)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(jīng)被證明是有效的。但是在設(shè)計中仍然要針對實際情況加以仔細(xì)分析，力求用最簡潔、最可靠的設(shè)計，最低的成本，最易維護的措施來滿足設(shè)備的防水要求。
一、主流防水設(shè)計方式
在產(chǎn)品設(shè)計過程中，電子產(chǎn)品防水設(shè)計的方式多種多樣，常用的防水設(shè)計方式有：止口方式的防水設(shè)計、防水圈方式的防水設(shè)計、超聲波方式的防水設(shè)計、二次啤塑方式的防水設(shè)計及電路密封絕緣方式的防水設(shè)計。
進行電子產(chǎn)品防水設(shè)計時，電子產(chǎn)品需要達到的防水等級必須要明確。采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式根據(jù)防水等級不同而不同。例如：二次啤塑防水的防水設(shè)計可以達到IP8，而止口方式的防水設(shè)計只能達到IP4。
（一）、二次啤塑方式的防水設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計
一般采用軟性材料來進行防水圈方式的防水設(shè)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(yè)方式有兩種：一種為設(shè)計預(yù)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(tài)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(zhì)量的控制批量產(chǎn)品，但后續(xù)維修不方便。對于第二種工藝：不宜設(shè)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(chǎn)成本和模具技術(shù)；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(jù)不同的防水等級以及不同的結(jié)構(gòu)形狀在進行電子產(chǎn)品防水設(shè)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(shè)計
一般與其他防水方式的設(shè)計相結(jié)合進行電路密封絕緣方式的防水設(shè)計，二重防水、三重防水等防水設(shè)計從而構(gòu)成。根據(jù)防水等級的不同，目前電路密封防水方式的設(shè)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品的正常運行，不過在進行此類產(chǎn)品的設(shè)計時，必須考慮到電子產(chǎn)品的散熱的同時考慮防水設(shè)計，因為電子產(chǎn)品熱量的傳遞會受到防水絕緣膠泥導(dǎo)熱系數(shù)的影響。
二、電子產(chǎn)品防水級別
對于電子產(chǎn)品防水級別的要求根據(jù)不同的環(huán)境情況，也不同。國際認(rèn)可的防水標(biāo)準(zhǔn)有“日本電子工業(yè)防水規(guī)格JIS標(biāo)準(zhǔn)”和“國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)防水等級IP”。我國的GB4208-93標(biāo)準(zhǔn)――對電子產(chǎn)品的防水防塵外殼防護等級（IP代碼）做了相關(guān)規(guī)定。依照保護等級該標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)品防水級別
三、幾種電子產(chǎn)品常見的防水設(shè)計
（一）、某車載單機的防水設(shè)計
某車載系統(tǒng)經(jīng)過二年多時間的研制，順利完成了各項性能指標(biāo)的測試和定型試驗工作，但是，在環(huán)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(fā)現(xiàn)不能正常開機液晶顯示器，在內(nèi)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?yōu)楹谄?。該單機為型材結(jié)構(gòu)，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(huán)境中，在內(nèi)部由于“呼吸”效應(yīng)反而比較容易產(chǎn)生積水。由于在機器內(nèi)壁上顯示屏是緊貼的，導(dǎo)致顯示屏內(nèi)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(shè)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(shè)計成敞開形式將半密封狀態(tài)的機箱。方案一由于該液晶顯示器為外購器件，改進設(shè)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(shè)計風(fēng)險，且仍然得不到解決機箱積水的問題。而進行全密封設(shè)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(nèi)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(nèi)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(nèi)，相對環(huán)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(shè)計，在交變濕熱環(huán)境下以改善單機內(nèi)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(jié)構(gòu)無積水產(chǎn)生，單機工作恢復(fù)到常溫后正常。
（二）、某天線有源盒的防水設(shè)計
在外場某系統(tǒng)7~8月份進行聯(lián)試，聯(lián)試后期，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)天線指標(biāo)異常，檢查后發(fā)現(xiàn)反饋水平和垂直有源盒內(nèi)有較多積水，元器件發(fā)生了嚴(yán)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(xué)分析。按照橡膠變形應(yīng)力為10MPa的估算值，橡膠壓縮量達到20%為計算依據(jù)，得出如圖3所示結(jié)構(gòu)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(dāng)增加鋁板厚度，同時增加緊固件數(shù)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(xué)分析
四、防水設(shè)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(nèi)，采用模具直接澆鑄而成，適合航海、游船、飯店等環(huán)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(shè)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(shè)計播放器。耳塞利用頭顱和臉部里的骨當(dāng)作媒介來傳播聲音，就是這樣實現(xiàn)了徹底防水，并且耳塞采用入耳式的緊貼設(shè)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(jié)束語
總而言之，隨著電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展，防水設(shè)計顯得越來越重要，越來越多的新的防水思想會不斷出現(xiàn)，防水的設(shè)計方式也不斷增加，同時使我們的電子產(chǎn)品也將越來越完善。
參考文獻
風(fēng)力發(fā)電是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能，由機械能再轉(zhuǎn)換為電能的機電裝置。風(fēng)能發(fā)電的原理為：在風(fēng)力作用下，葉片帶動線圈旋轉(zhuǎn)切割磁力線，從而產(chǎn)生電流。風(fēng)能發(fā)電機一般由風(fēng)輪、發(fā)電機、調(diào)向器、限速安全器和儲能裝置等構(gòu)件組成。風(fēng)能作為可再生的、無污染的自然能源具有廣泛的使用前景。
1．2LED燈工作原理
LED（LightEmittingDiode）燈被稱為“綠色照明”工具。其核心的部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體所組成的半導(dǎo)體晶片。在PN結(jié)外加上電壓，通過在P端接正極，N端接負(fù)極，電流便能從P型端流向N型端，空穴和電子都向界面運動，使空間電荷區(qū)變窄，電流可順利通過。利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕诎雽?dǎo)體晶片的兩極加上正向電壓，半導(dǎo)體中載流子發(fā)生復(fù)合，將多余的能量釋放出來而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能，光的強弱與電流大小有關(guān)。LED燈作為騎行自行車的主要照明產(chǎn)品應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。
1．3自行車車載風(fēng)能照明與充電系統(tǒng)可行性分析
風(fēng)能是最普遍的無污染可再生能源，在使用時間上限制性不大，未來有望成為能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。LED光源具有高效、耐用、體積小、安全、環(huán)保等多種優(yōu)點，目前被廣泛應(yīng)用于各種照明設(shè)備。設(shè)計中不僅需要在不同階段協(xié)調(diào)不同用戶的需求與產(chǎn)品之間的關(guān)系，還需要協(xié)調(diào)在不同階段與自然環(huán)境的關(guān)系，確保產(chǎn)品在生產(chǎn)、流通、使用、回收和銷毀的過程中不對環(huán)境造成不可逆的影響，最終實現(xiàn)低碳化。大多數(shù)產(chǎn)品成本、質(zhì)量和可持續(xù)方面（經(jīng)濟、社會和環(huán)境）問題是在設(shè)計過程中建立的，文中所述設(shè)計力求將可持續(xù)設(shè)計思想貫穿于整體設(shè)計中。
2產(chǎn)品設(shè)計
2．1設(shè)計思路
通過分析風(fēng)力發(fā)電原理及調(diào)查市場現(xiàn)有可充電式LED自行車照明產(chǎn)品，將該原理與自行車LED照明產(chǎn)品結(jié)合，利用自行車騎行時產(chǎn)生較大的風(fēng)速轉(zhuǎn)換為機械能，再將機械能轉(zhuǎn)化成電能并儲存。電能一部分用于夜間自行車騎行照明，另一部分可供小型電子產(chǎn)品充電。與普通可充電自行車燈相比，充分利用了騎行時產(chǎn)生的風(fēng)能，從而減少能源浪費，產(chǎn)品形式靈活多樣化，達到便捷、節(jié)能效果。
2．2外觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計
傳統(tǒng)自行車燈造型單一，缺乏自身獨特的造型語言。從外觀設(shè)計角度實現(xiàn)自行車燈的低碳環(huán)保體現(xiàn)在：在基本形態(tài)選用上，曲線造型形成的弧形能減少風(fēng)阻，符合空氣動力學(xué)原理，結(jié)構(gòu)邊緣采用圓角過度，能夠很好地依附于自行車，且實用產(chǎn)品體量感減小。在結(jié)構(gòu)的組合上方便制造、安裝、檢驗、維修以及拆卸、回收再利用。產(chǎn)品材質(zhì)設(shè)計取決于產(chǎn)品的使用功能，基于產(chǎn)品要與自行車進行依附，材料選用橡膠等軟材質(zhì)，有一定彈性及摩擦力。由于產(chǎn)品的使用時間為自行車騎行階段，因此要充分考慮適用各種環(huán)境因素。結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)充分考慮使用過程中存在的問題：
（1）頂部滑塊及風(fēng)扇蓋設(shè)計。頂部黃色滑塊可隨著圓弧外殼來回滑動，遮擋USB插口，避免灰塵與雨水進入。
（2）凹槽與固定帶設(shè)計。凹槽采用半徑為15mm的圓弧，以適應(yīng)不同直徑的車把；凹槽處采用軟質(zhì)橡膠（表面規(guī)律性凹凸），增加了與車把之間的摩擦，加上可調(diào)節(jié)固定帶，可使產(chǎn)品很方便地固定在車把上。
（3）指示燈用于提示充電量容量，指示燈亮?xí)r蓄電池充滿。
（4）USB插口可用于用電量小的電子產(chǎn)品充電。此外，產(chǎn)品部件易于拆卸，有利于組裝及維修。當(dāng)某些功能部件損壞時可方便地更換，避免成套設(shè)備報廢，使產(chǎn)品的使用壽命延長。加強產(chǎn)品的耐久性和功能靈活性的設(shè)計和再設(shè)計，更注重可持續(xù)發(fā)展。
2．3蓄電池
由于發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電力有限，因此需要蓄電池儲存電能。以夜晚照明時間為2h（照明燈功率為0．25W的LED燈照明所耗掉的電量約為150mAh）計算，同時給小型音樂播放器充滿電（一般小型電子產(chǎn)品蓄電池的容量約400mAh），需選用總?cè)萘恐辽贋?50mAh的蓄電池。
2．4其他部件
為保證蓄電池、LED燈正常使用，延長其壽命，裝置必須加以穩(wěn)流器、穩(wěn)壓器、調(diào)節(jié)電壓器、整流電路等小部件。
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電子工程設(shè)計；EDA技術(shù)；電子技術(shù)
近些年來，隨著電子技術(shù)日益發(fā)展、革新，應(yīng)用逐漸實現(xiàn)了快速化和大容量發(fā)展，設(shè)計系統(tǒng)的數(shù)字化，由傳統(tǒng)組合芯片轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹到y(tǒng)發(fā)展?？梢哉f，EDA技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)了電子領(lǐng)域、電子系統(tǒng)開發(fā)的變革，是科技提高、發(fā)展的重要產(chǎn)物，對電子工程設(shè)計而言，EDA技術(shù)的研究、分析具有十分重要的現(xiàn)實意義。
1EDA技術(shù)概述
EDA技術(shù)，實現(xiàn)了電子設(shè)計的自動化，CAM和CAE技術(shù)概念出現(xiàn)，逐漸產(chǎn)生了EDA技術(shù)，該技術(shù)以計算機為主要工具，集合拓?fù)溥壿嫿Y(jié)構(gòu)、計算數(shù)學(xué)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)字優(yōu)化技術(shù)、圖形技術(shù)等學(xué)科，逐漸產(chǎn)生了最新理論結(jié)構(gòu)，由微電子、信號處理分析、電路技術(shù)和信息技術(shù)的重要集合?，F(xiàn)代化EDA技術(shù)特點較多，選擇自頂向下方式設(shè)計程序，確保了設(shè)計方案整體性和優(yōu)化性，加上該技術(shù)自動化程度較高，在電子工程設(shè)計時，可開展各類級別調(diào)試和仿真，對于電子工程設(shè)計者而言，可及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計錯誤，防止設(shè)計工作浪費，防止細(xì)枝末節(jié)錯誤，在系統(tǒng)開發(fā)中能夠投入更多精力，確保設(shè)計的高效率和低成本，縮短設(shè)計周期。同時，EDA技術(shù)能夠并行操作，構(gòu)建框架結(jié)構(gòu)環(huán)境，可實現(xiàn)同步電子工程開發(fā)、設(shè)計?？梢哉f，EDA是電子技術(shù)設(shè)計自動化，也就是能夠幫助人們設(shè)計電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。該工具可以在電子產(chǎn)品的各個設(shè)計階段發(fā)揮作用，使設(shè)計更復(fù)雜的電路和系統(tǒng)成為可能。
2EDA技術(shù)的特點
首先，在現(xiàn)代EDA技術(shù)的運用，大多選擇“Top-Down”程序進行設(shè)計，保證設(shè)計方案優(yōu)化性、合理性，防止“Bottom-up”的設(shè)計局部優(yōu)化，避免整體結(jié)構(gòu)缺陷。其次，HDL技術(shù)的設(shè)計優(yōu)點，可實現(xiàn)語言的公開利用，保證語言描述范圍，確保設(shè)計和工藝無聯(lián)系，保證現(xiàn)場、系統(tǒng)編程，確保設(shè)計保存更為便捷，可實現(xiàn)在線升級。第三，自動化程度較高，在設(shè)計過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)各級別仿真和調(diào)試，在早期結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計者能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計錯誤，防止設(shè)計工作重疊。另外，設(shè)計人員能夠省略具體細(xì)節(jié)問題，在系統(tǒng)開發(fā)上能夠集中精力，確保設(shè)計低成本和高效率。
3EDA技術(shù)的發(fā)展
在電子工程設(shè)計領(lǐng)域，隨著EDA技術(shù)出現(xiàn)到發(fā)展，主要分為3個歷史發(fā)展時期：首先，初級階段。從1970年開始，EDA技術(shù)主要是采取CAD技術(shù)，集成電路具有小規(guī)模特點，在傳統(tǒng)手工圖設(shè)計時，因集成電路板、集成電路成本較大，周期較長，設(shè)計效率不高，主要依靠計算機技術(shù)進行設(shè)計印刷，選擇CAD工具，可實現(xiàn)布圖布線的二維設(shè)計和分析，代替了傳統(tǒng)的高重復(fù)性工藝。其次，發(fā)展階段。從1980年開始，EDA技術(shù)逐漸發(fā)展完善，集成電路規(guī)模也隨之增大，電子系統(tǒng)的復(fù)雜化，開展軟件開發(fā)研究，實現(xiàn)CAD系統(tǒng)集成，強化了電路功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計，EDA技術(shù)逐漸延伸至半導(dǎo)體芯片設(shè)計。第三，成熟階段。EDA技術(shù)經(jīng)過長時間發(fā)展，從1990年開始，微電子技術(shù)發(fā)展十分迅猛，一個芯片集成，就可達到幾千萬、上億晶體管，對于該技術(shù)現(xiàn)狀，對EDA技術(shù)要求也隨之提高，促使EDA技術(shù)進一步發(fā)展。全球各大公司陸續(xù)研發(fā)EDA系統(tǒng)，開展大規(guī)模系統(tǒng)仿真，研究高級語言技術(shù)和綜合技術(shù)。
4EDA技術(shù)軟件研究
首先，EWB軟件。該軟件技術(shù)是基于PC電子軟件設(shè)計，具有集成化、仿真分析、原理圖、接口設(shè)計、文件夾設(shè)計等幾個特點。其次，PROTEL軟件。使用該技術(shù)，主要在PROTE199中廣泛運用，立足電路原理圖設(shè)計，采取印刷電路板設(shè)計和高層次設(shè)計技術(shù)。近些年來，EDA技術(shù)開發(fā)成為熱門話題，得到迅速發(fā)展。在該領(lǐng)域，主要包含高層次模擬和硬件語言描述，是一種高層次綜合技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，EDA技術(shù)朝著更科學(xué)、更高層次設(shè)計技術(shù)逐漸發(fā)展。
5EDA技術(shù)作用
首先，使用EDA技術(shù)，可驗證電路設(shè)計，保證方案正確性。確定設(shè)計方案后，通過系統(tǒng)仿真、結(jié)構(gòu)模擬，對設(shè)計方案可行性進行驗證設(shè)計，保證系統(tǒng)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)。推廣系統(tǒng)仿真技術(shù)，在非電專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計時，可確定某種新構(gòu)思和新理論設(shè)計方案。待仿真后，可模擬分析系統(tǒng)各電路結(jié)構(gòu)，對電路性能指標(biāo)實現(xiàn)性、結(jié)構(gòu)設(shè)計正確性進行判定。其次，使用EDA技術(shù)，可優(yōu)化設(shè)計電路特性。對于元器件容差，加上工作環(huán)境溫度變化，會影響電路穩(wěn)定性。通過傳統(tǒng)設(shè)計方法，難以全面分析這種影響，也難以完成整體優(yōu)化設(shè)計。使用EDA技術(shù)，利用統(tǒng)計分析、溫度分析功能，處于各種溫度條件下，可分析電路特性，有利于最佳電路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)穩(wěn)定溫度和最佳元件參數(shù)確定，保證電路優(yōu)化設(shè)計。第三，使用EDA技術(shù)，可實現(xiàn)電路模擬測試。對于電子電路設(shè)計，在設(shè)計過程中，包含大量的特性分析、數(shù)據(jù)測試，由于受測試儀器精度、測試手段約束，存在較多測試問題，選擇EDA技術(shù)，可實現(xiàn)功能的全部測試。
6EDA技術(shù)實現(xiàn)步驟
如上文所述，在現(xiàn)代電子設(shè)計領(lǐng)域，EDA技術(shù)是技術(shù)發(fā)展的重要方向，主要是一種硬件HDL描述語言，對硬件電路功能、信號連接、定時關(guān)系的語言描述。因此，EDA技術(shù)具有較高的自動化程度，能夠?qū)崿F(xiàn)并行操作，具有較廣的語言描述范圍，可實現(xiàn)語言公開利用，促使整體設(shè)計方案的優(yōu)化設(shè)計。對于EDA步驟的實現(xiàn)，主要包含如下方法：首先，文本圖編輯和原理圖修改。通過圖形編輯器，對文本、圖形進行設(shè)計，可充分表達設(shè)計者的設(shè)計意圖。其次，編譯。通過編譯器，對設(shè)計描述進行拍錯編譯，通過設(shè)計描述，直接轉(zhuǎn)換成特定的文本形式。第三，綜合。在該步驟中，可實現(xiàn)軟件設(shè)計、硬件實現(xiàn)性的合二為一，由硬件電路代替軟件設(shè)計，通過HDL綜合器，促使網(wǎng)表文件生成。另外，以門級為出發(fā)點，可描述門電路結(jié)構(gòu)。只要用硬件描述語言將數(shù)字系統(tǒng)的行為描述正確，就可以進行該數(shù)字系統(tǒng)的芯片設(shè)計與制造。第四，行為仿真。通過設(shè)計描述網(wǎng)表文件，實現(xiàn)功能仿真，對設(shè)計描述和設(shè)計意圖是否一致進行判定。第五，適配。對于網(wǎng)表文件，利用布局布線適配器，針對某一目標(biāo)器件進行邏輯映射操作，例如邏輯分割優(yōu)化，布局布線，以及底層器件的優(yōu)化配置，等到邏輯映射操作完成之后，EDA軟件可形成多項結(jié)構(gòu)，例如適配報告、下載文件。第六，功能仿真。在該步驟中，仿真精度非常高，和真實情況十分接近。第七，下載。如果上述6個步驟能夠順利實現(xiàn)，可將適配器文件下載，直接在目標(biāo)芯片中轉(zhuǎn)存。
7電子工程設(shè)計中EDA技術(shù)的應(yīng)用流程
近些年來，EDA技術(shù)在各領(lǐng)域不斷深入，涉及醫(yī)療、生物、航天、通信等領(lǐng)域，然而，EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計中的運用最為突出，通過EDA技術(shù)，利用虛擬儀器進行產(chǎn)品測試，保證技術(shù)支持?？梢哉f，EDA技術(shù)的運用，主要是電路特性優(yōu)化和電路設(shè)計仿真。EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計中的運用，主要應(yīng)用流程如下：首先，源程序。在一般情況下，在電子工程設(shè)計時，主要是利用EDA器件軟件，通過圖形編輯器，展示文本、圖形。不論是文本編輯器，或圖形編輯器，均需依靠EDA工具編譯、排錯，方可實現(xiàn)文件格式轉(zhuǎn)化，保證了邏輯綜合分析。輸入源程序之后，即可實現(xiàn)仿真器仿真。其次，邏輯綜合。輸入源程序之后，利用VHDL格式轉(zhuǎn)化，即可進入邏輯綜合分析流程，利用綜合器，在電路設(shè)計過程中，通過高級指令，實現(xiàn)高級向?qū)哟屋^低語言轉(zhuǎn)化，即邏輯綜合。在邏輯綜合過程中，可將其看作電子設(shè)計的目標(biāo)優(yōu)化流程，輸入文件到仿真器后，實現(xiàn)仿真操作，確保功效、結(jié)果一致性。第三，時序仿真。邏輯綜合適配后，進入到時序仿真環(huán)節(jié)，時序仿真是利用適配器、布線器，通過適當(dāng)手段，將VHDL文件傳輸至仿真器內(nèi)，逐漸開始部分仿真。因VHDL仿真器的使用，需考慮器件特性，在適配之后，時序仿真結(jié)果比較精確。第四，仿真分析。明確了電子工程設(shè)計方案，通過結(jié)構(gòu)模擬、系統(tǒng)仿真方法，對方案可行性、合理性進行研究分析。通過EDA技術(shù)，可實現(xiàn)系統(tǒng)函數(shù)傳遞，建立數(shù)學(xué)模型開展仿真分析。使用該系統(tǒng)仿真技術(shù)，可應(yīng)用到其他非電專業(yè)設(shè)計中，在理論驗證、方案構(gòu)思中能夠正確運用。
8結(jié)語
綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)代技術(shù)逐漸革新，促使EDA技術(shù)領(lǐng)域朝著更高層次推廣、開發(fā)，且成效非常顯著。在本篇文章中，筆者詳細(xì)分析、研究了EDA技術(shù)的基本信息。根據(jù)研究表明，在我國電子工程設(shè)計領(lǐng)域，EDA技術(shù)的運用是一種技術(shù)推動和變革，基于EDA技術(shù)的電子產(chǎn)品，其使用性能、專業(yè)化程度明顯高于傳統(tǒng)設(shè)計方案。因此，在電子工程設(shè)計領(lǐng)域，使用EDA技術(shù)，可明顯提升工作效率，優(yōu)化電子產(chǎn)品，拓展產(chǎn)品附加值，EDA技術(shù)發(fā)展方向的高層次自動化設(shè)計技術(shù)必將取得更輝煌的成績。無線互聯(lián)科技•設(shè)計分析
作者：陳瑾 單位：徐州工程學(xué)院
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