电子产品结构设计

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电子产品结构设计范文第1篇

[关键词]电子电气产品 机械结构 设计

中图分类号：TP750 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0315-01

前言

在进行电子电气产品的设计时，合理的机械结构设计是其中一项重要的组成部分，而通常情况下，电子电气的机箱与机柜以及仪器仪表的外壳部分都属于机械结构的基本范畴之内，而产品的机械结构通常会为电子电气部分提供有效的安装与支撑以及联接传动等功能，为电气产品中的各个零部件与电气的连接与元器件之间提供良好的兼容性。

一、电子电气产品机械结构的基本设计要求

（一）机械结构的尺寸与强度要求

在进行电子电气产品机械结构的基本设计时，要求设计人员必须严格依据电子电气的原件与各种装置所需要的实际空间，来确定将电子电气产品机械结构的基本尺寸，尺寸系列需要依照通用的标准以及实际的定型尺寸，并充分的考虑产品的标准化与互换性。而机械结构的强度要求则需要设计人员必须根据产品的负荷大小以及产品实际的抗冲击能力，来进行相应的强度设计检验，并充分的结合结构件的连接方式，采用恰当的结构形式来进一步提高电子电气产品机械结构件的强度[1]。

（二） 机械结构的安装与防护要求

合理的机械结构安装通常需要充分考虑用户的实际需要，合理改变其安装方式，并要求选择恰当的固定方式与锁紧方式，确保机械机构安装能够更加符合电器标准与要求，而在电子电气产品机械结构的外壳防护方面，则必须依据设备的实际使用环境与设备对于防尘防雨的要求，来进一步确定其防护等级，通常情况下，户外设备以及在恶劣环境下使用的机械设备的防护等级较高。

（三） 机械结构的散热与布线要求

这就要求我们必须依据设备的实际负荷情况以及发热量的大小来进行合理的通风散热设计。当机壳中所形成的热量过大时，则需要我们采用合理的散热风机与冷却装置来对其进行有效的散热工作，而当机壳中所产生的热量较小时，则可以使用散热板来实现散热工作。此外，配线布线是实现电子电气产品中电气连接的重要途径，在进行各个部件与功能模块的空间布置方面，要求我们必须充分的考虑元气件的电气连接情况，并对接线走线的布局和位置进行正确的连接，为了有效的解决各个线路之间的干扰，就要求我们在进行布线活动之前，将线路进行有效的分类，把高功率与低功率的线路分为两个部分，促使总体的布线情况负荷电气的实际需要。

二、电子电气产品结构的工艺性设计要求

工艺通常指的是将产品的原材料与半成品来转变成相应的成品的过程与手段，是把具体的实践经验转变成理论化的过程。任何的产品在生产过程中都要充分的考虑其工艺的可行性以及市场的经济效益特征，而作为电子电气产品中的重要结构部分，其机械结构通常也可以作为一个独立的产品来进行相应的研发与生产以及销售工作。现阶段，我国已经有许多的企业与厂家将机械产品中的机箱机柜以及仪器仪表的外壳等作为自己的产品来进行研发与生产销售，这就要求其必须充分的考虑机械产品加工装配的难易程度以及外购和外协的可行性需求，同时要考虑机械结构的标准化需求与通用化需求，确保机械结构能够具备一定的系列化以及结构的继承性，并要求其能够依据企业中所拥有的设备情况以及实际的加工水平，来对其制定相应的加工文件。

三、电子电气产品机械结构中的电磁兼容设计

（一）电磁兼容设计要点

所谓的电磁兼容是指在有限的时间与空间以及频谱资源的背景下，促使各种系统和设备之间能够有效的实现共存，且不允许其发生性能的降低与降级现象。通常情况下，电磁的兼容主要包括电磁敏感与电磁干扰两个方面，电磁敏感所研究的主要是电气产品自身所具有的抗干扰能力，而电磁干扰则主要研究的是促使产品免受干扰的有效措施。一般来说，电磁干扰往往需要具备三个基本要素，第一是要求其必须有充分的电磁骚扰源，第二是要求其必须具备有效的电磁敏感设备，第三是要求其必须要具备一定的电磁传播通道。因此，要想有效的解决电磁干扰问题，就要求我们必须合理的从这三个方面入手来对干扰源进行有效的抑制，从而切断干扰因素的传播途径，促使敏感设备的抗干扰能力得到更好的提高。

（二）电磁兼容的接地设计

电磁兼容的接地设计通常分为机壳接地与信号接地等形式，其中机壳的接地是为了能够有效的实现设备的安全接地，从而对操作人员进行充分的安全保护，并能够进一步将因静电积累而成的电荷进行有效的泄放，避免因电位的升高而造成的机械放电，确保设备的安全性。而设备的信号接地则是为了为设备提供全部或者部分的电路电平参考平面，其中最理想的接地平面指的是零阻抗力与零电位的物理实体，其能够有效的保证任何的电流在通过它时都不会产生压降。

1、 接地线的线径与长度设计：接地导线的截面大小通常需要依据导线中可能出现的电流大小来进行设置。当系统的工作波长较小，且小到能够与接地线的长度相比时，就会形成一定的驻波，使得这个时候的接地线就成为了一根终端短路的传输线，起不到有效的作用。而在电厂与变电站中的电磁干扰通常来源于高压的工频干扰，当电器完成接点的吸收与释放之后，冲击电流就会产生一定的电磁干扰，所以说，机柜机箱的接地线长度一定要和干扰波相匹配[2]。

2、 接地线的接地电阻设计：要求系统的接地电阻要小，一般情况下要求其小于0.01欧姆，这就要求我们进行接地线的搭接工作。搭接通常指的是在两个金属面之间，建立起有效的低阻抗通道，促使搭接完成后的两个金属面能够成为一个等电位面，从而实现电路与机壳以及接地系统之间的有效连接，使其在很大程度上能够呈现出电感性。同时要求其无论进行怎样的线路搭接，都要求接触面必须没有漆塑和氧化膜，并确保接触面良好以及接触电阻要小[3]。

（三）电磁兼容的屏蔽设计

屏蔽功能可以有效的抑制由空气来进行传播活动的电磁波干扰，并能有效的将电磁波的辐射限制在一定的范围之内，同时也能合理的避免外来辐射的影响。电磁兼容的屏蔽设计主要包括磁场屏蔽、电场屏蔽以及电磁场屏蔽这三个重要的方面，其中磁场屏蔽主要是依靠具有低磁阻的高导磁率材料来将磁通进行有效的分路设计，使得屏蔽体内部的磁场能够得到有效的降低。而电场屏蔽则主要是为了降低耦合电容，要求屏蔽版要有良好的接地，且屏蔽体的形状最好能够实现全封闭，从而获得更好的屏蔽效果。电磁场的屏蔽则通常会与反射损耗以及干扰源频率都有直接的关系，在进行屏蔽设计时，通常需要对其进行全面的综合考虑。

四、结语

对电子电气产品的机械结构进行良好的设计活动，不但能够直接的关系到电子电气产品的性能情况，而且可以有效的提高整个电子电气设备的使用性能，从而进一步提高产品的附加值，本文中就电子电气产品结构设计中所涉及的相应问题进行探讨分析，来为电子电气产品的结构优化与性能提高提供有效的理论依据。

参考文献

[1] Altium为电子产品设计提供平价且高度集成的数据管理方案[J].单片机与嵌入式系统应用，2011，（8）：87.

电子产品结构设计范文第2篇

关键词：工业工程 产品设计 总体实训

工业工程是目前世界上被大家认可的可以有效地提高生产效率和经济效益的把生产技术与科学管理有效地结合起来的一门相对边缘的学科。它涵盖了管理工程、制造工程和系统工程的相关内容。伴随着世界现代工业的飞速发展，工业工程专业的课程体系也得到了不断的完善，所含内容逐渐丰富。但随着学科的不断扩充，教学内容越来越广泛，工业工程专业高速发展带来的弊端也日益凸显，尤其突出的就是实践环节薄弱，实际经验不足。这些弊端不能仅从高校单方面的角度来解决，而应该联合企业共同探求实际可行的方案。

1 工业工程专业培养目标

工业工程专业以制造业为对象、制造业信息化为背景，培养具备综合应用现代制造工程、现代管理理论、信息技术应用和系统工程方法的知识、素质和能力，培养适应现代企业对生产管理和信息化建设需求，富有责任心、主动性和创造力的，知识面宽、适应能力和沟通能力强，具有解决制造领域复杂问题能力的、既懂技术又会管理的高层次复合型人才。工业工程专业的学生首先应具有较扎实的自然科学基础，以及较好的人文、艺术和社会科学基础，而在素质和技能方面，应具备基本的工程素质，能够看懂工程图纸，并运用机械工程的基本理论和方法解决简单产品的设计、工艺问题。另外，还应掌握包含在工业工程学科里面必需的系统工程、制造工程和管理工程等学科的基础理论和基本技能。在具体实施企业方案时，应能够灵活应用工业工程专业的基本理论和方法，解决企业在生产、物流和仓储管理的实际问题。

2 《产品结构设计》的课程设置规划

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。

2.1 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。

2.2 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。

3 《产品结构设计》课程的教学思路

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

4 《产品结构设计》在工业工程专业总体实训的具体应用

在面向制造业的工业工程专业总体实训里，结合各校的实际情况，以典型产品的流水线装配设计为主体，总体实训内容分为五个阶段：前期的准备环节、产品设计与组装环节、生产线装配改善环节、三维系统模拟环节、总结交流环节。在这些实训中，可以实现“教-学-做”一体化的行动教学，让理论和实践紧密结合，从而使学生在知识和技能上达到双重提高；另一方面，可以锻炼学生的综合专业知识运用能力，提高团队协作能力，也有利于提升学生的实际动手能力，更好地让学生参与企业模拟项目，融入企业生产实践。在产品设计与组装环节，教师把学生分成六人左右的项目组，根据企业的某一个典型产品布置项目任务书。学生综合考量校内实训基地的实际条件和设备，运用产品结构设计的知识，共同完成项目。在此过程中，教师可以对新产品提出具体的要求，比如产品的结构尺寸不能过大，必须与生产线相匹配；结合人因工程学，运用动作分析和双手操作分析，在工艺上要符合车间的零部件装配顺序，有利于工序和工位的确定；新产品各零部件的装配要牢固可靠，可以满足多次拆卸而不容易损坏；产品的价格应合理，要用最少的成本做出符合客户要求的产品；考虑试验的可行性和零部件的可修改性。

参考文献：

[1]郭艳丽，李亨英，柴春锋.适应社会需求，提高IE人才实践创新能力的因素分析[J].高教论坛，2011（9）.

[2]周梓荣，龚存宇.工业工程专业应用型人才培养体系探讨[J].湖南工程学院学报，2005（3）.

[3]光昕，李沁.高职工业工程专业教育教学探索[J].中国成人教育，2009（23）.

[4]赵涛，路琨.我国工业工程学科的发展研究[J].高等工程教育研究，2003（2）.

[5]陆刚，孙宇博，卢明银，韩可琦.工业工程本科毕业设计与创新型人才培养[J].工业工程，2010（2）.

[6]王建林，马如宏，周峰，董晓慧.工业工程专业实践教学体系探讨[J].高校实验室工作研究，2012（1）.

电子产品结构设计范文第3篇

【关键词】硝酸蒸汽加速腐蚀实验;微孔率;镀层厚度

0.引言

电子产品更新换代越来越快，特别是消费类电子产品，如手机，平板电脑等，产品研发周期变得越来越短，从原来的两年到现在的6～8个月，压缩或优化研发及生产验证试验的周期便是当务之急。电子连接器的触点多数直接暴露在自然环境中，为了提高材料接触的可靠性，触点表面镀金是广泛使用的方法。由于金价格昂贵，为节约连接器的制造成本，接触点镀金层厚度逐渐变薄。如何快速评价薄金的耐腐蚀能力成为业界的首要课题。传统168h甚至需时更长的盐雾试验变得不切实际，而1～2小时的硝酸蒸汽加速腐蚀实验，因为快速、简单、成本低等优点，越来越多的被用来评价镀金层的耐腐能力，依据《ISO14674：2000金属覆盖层金属基体上金镀层孔隙率的测定硝酸蒸汽法》标准。但实验条件的严苛和不确定性给使用这种评价方法的人们提出了新的挑战。

如何排除异常干扰顺利通过硝酸蒸汽加速腐蚀实验，已经成为同业竞争者必须解决的一个问题。BTB端子，材料厚度0.1mm，宽度13mm，磷青铜带CuSN10，镀2um底镍后镀金0.1～0.2um，如何高概率通过硝酸蒸汽加速腐蚀实验？如何快速找到失败的原因并纠正？无疑是赢得订单和更快占领用户市场起到决定性作用的法宝。

1.实验失败的（可能）原因分析

产品结构设计，折弯半径太小;铜基材表面质量不稳定，光洁度差，存在后制程无法补偿的锐角痕;冲压模设方案，造成V型工艺痕迹;打底镍的厚度和致密度不满足要求;电镀制程中采用了不恰当的夹具，造成镀层关键区域刮伤，且不易探测;测量系统误差太大导致误判，金镀层致密度不够，实际镀层厚度不足;实验时环境湿度大;实验操作细节不当等。

1.1 产品结构设计

图1 端子折弯设计

如今电子产品走微型化路线，内部连接器微型化是必然的趋势。在有限的空间里，为了确保必要的保持力、可装配性，很难避免较小的圆角设计R0.05～0.15mm，往往到了基础材料可承受的最小折弯半径，形成不易探测的（400x镜像显微）裂纹，加之材料批次质量的不稳定，或多或少的这些裂纹就是硝酸蒸汽加速腐蚀实验的幽灵杀手。

失效现象：铜绿色腐蚀点随机分布。

1.2 冲压模设计及冲压过程

相同产品要求，不同的模具设计师可能采取不同的模设方案，素材表面形成相应的工艺痕迹，这些痕迹可能就会成为后道工序无法补偿的缺陷，最终导致在硝酸蒸汽加速腐蚀实验中失败;

在冲压工艺中，通常增加0.04mm+0.03/-0.02 Dimple设计，以加强触点接触面;Dimple和原基面会有一个角度， V型或U型，如果是V型角，就会对硝酸蒸汽加速腐蚀实验产生负面影响;在生产过程中模具会产成变异，如果这些变异没有得到及时的修复和调整，就可能使素材产生偏差，图例就是由于素材折弯角过小，Dimple V型，引发素材表面粗糙度异常，左图是右图端子表面在150x显微镜下的的微观影像。

失效现象：铜绿色腐蚀点总出现在Dimple附近;不同批号的产品，失效率存在差异。

图2 冲压过程折弯角变异前后微观对比

1.3 电镀夹具

电镀线，总避免不了使用一些夹具。产品形状各异，载带各不相同，现场可获得的夹具却相对有限。在订单紧急的，夹具设计和制作又需要时间的压力下，选择current feeder成为权宜之计。不恰当的feeder，给产品电镀层留下了不易觉察的划痕，最终导致硝酸蒸汽加速腐蚀实验失败。

失效现象：样品腐蚀点成线形有规律分布。

图3 电镀线用不同型号的Feeder

1.4 镀层厚度及微孔

加强前处理清洗能力、降低电流密度、控制药水杂质在低水平范围，可以改善微孔率，得到致密的镀层。进一步可以考虑选择硫酸体系镀镍溶液，该体系具有较快的沉积速度和高抗腐蚀性能，结晶细致。

硫酸体系的镀镍溶液的最佳工艺条件参考：190g/L硫酸镍，10g/L氯化钠，50g/L硼酸，0.05～0.10g/l十二烷基硫酸钠，温度60o，电流密度5～30A/dm2。该工艺下所得镀层厚度均匀，耐蚀性及其基体的结合力良好）。

镀层厚度不足引起的微孔率高。测量系统精确度、准确度不达标，镀层厚度测量结果不正确导致误判。

在电镀生产线，镀层厚度是关键控制参数，定时（每2h）抽样检测，获得数据作为衡量制程稳定的依据。工艺师依据产品图纸的要求，参考电镀线的特点制定适宜的在线控制厚度范围，薄了不满足图纸要求，无法通过硝酸蒸汽加速腐蚀实验;如果镀层厚度增加又严重影响生产成本。

线体稳定后，连续抽样，依据X-RAY SFT9200测试结果来判断处置，由此X-RAY测试系统的准确性，重复性，和再现性就对我们的最终处置产生实质性影响。比对样品在x-RAY和剖面几何工显测量对比数据，无论是镍还是金，工显测量结果的均值都要偏大，镍 3.835/2.96um;金0.3145/0.185um。

实验：相同设备型号、相同样品（开线半小时后连续取样），不同设备不同人员测试数据分布：

厚度要求是0.1～0.2um，这两台测量系统的P/T分别是58%，80%，远远超出了通常GRR可接受限30%。如果取全制程样本，镀层变差要增大;基于电镀生产线特点，合理的厚度可接受变差在0.2um以上，通常单侧控制，比如：镀金层厚度〉0.1um等。

失效现象：铜绿色的泡状腐蚀点，EPMA报告反映镀层的不均匀。

图4 镀层厚度分布图2

2.其他可能的原因

在硝酸试验中，规定了湿度范围25%～ 60%。湿度越低，越利于试验的成功。由于实验涉及环节较多，通风橱，干燥皿，烘箱，很难在一个固定的环境下一气呵成，大环境的温湿度就决定了试验的温湿度，现象往往就是同样批号的样品在南方试验室失败却在北方试验室成功的原因。

另外，在试验的操作细节中，连接器样品很小，不易悬挂在真空皿中，就会采取胶带或其他物件来固定样品，胶带里还有有机基，带到硝酸雾中，就增加了实验结果的不确定性。

3.结束语

对于连接器金层质量，是一个综合考虑平衡成本的结果。它依据产品的应用环境，选择与之相适宜的设计，从基材选择，到镀层工艺的推荐要求，从镀层厚度到易装配性。从硝酸蒸汽加速腐蚀实验现象分析问题存在的原因，是批量性规律的还是随机性？是固定的腐蚀点？是透明的泡泡还是铜绿色的;等等这些往往暗示了问题可能存在的原因，结合可能的原因分析，现场经验，做验证性实验排除一些可能，最终找到真正的原因。

参考文献

[1]牟玉，许良军，孔志刚.硝酸蒸汽中腐蚀镀金层微孔率测试方法[J].2009.

[2]ISO 14674-2000，金属覆盖层金属基体上金镀层空隙率的测定硝酸蒸汽法.

电子产品结构设计范文第4篇

【关键词】 电子通信产品 ESD防护 危害 设计缺陷 设计方法

引言

ESD通俗来讲就是指的静电释放，它可以实现电子通信产品中所带电荷的快速综合，而其电能则主要来源于静电源，当电子元件感应到静电源提供的电能流之后会快速放电。当一些电子通信产品直接与人身体的某部分进行密切接触时，会使其中的电子元件产生静电。人们为了解决这一问题，引出了ESD 防护的概念，通过ESD 防护可以有效抑制电子产品出现静电，使其产生的静电能够快速的泄漏，实现静电快速综合，进而避免更多的静电在电子元件中逐渐增加与积累的过程中，诱发爆炸、电击、火灾等各种安全事故。

一、ESD 对电子通信的危害

1.1 ESD 造成电子元件的损坏

ESD防护在释放静电的过程中，也会有部分电流的产生，而这部分电流会一定程度上使周围的电磁场发生变化，而这会导致信号发生错误，因为电子元件接收的信号也会随着这种磁场变动而发生相应的改变，有时候还会使用户在操作电子产品时面临产品死机或出错等情况，这是因为这种磁场变动也会影响到电子元件内部的数字逻辑电路。

1.2 ESD 引发逻辑电路发送错误信息和动作

我们可以讲静电释放简单的理解为脉冲干扰。在进行静电释放时，受到脉冲干扰的影响，使得设备敏感电路与其进行藕合，因此，就会使其内部发送出错误信息，造成电子产品故障。高压静电可以吸附空气中的尘埃颗粒，同时会污染电子通讯设备中的电子元件，使电子元件减弱其绝缘电阻能力，降低其工作效率，甚至使设备元件损坏，造成电子元件失效，无法正常工作。

二、电子通信产品 ESD 防护设计缺陷

2.1 EOS 和 ESD 的区别

ESD 实际上是 EOS 的一种，二者是一种包含与被包含的关系，但是，在进行电子通信产品 ESD 防护设计时，部分设计人员，由于自身疏忽而不能准确的对二者进行区分，就会在装置 ESD 过程中错误的运用了EOS防护要求，根据EOS防护要求进行安装，最终不能让通信产品 ESD 防护效果得到有效发挥。

2.2 系统类型识别

因为电子通讯设备类型有所差异，其采用的静电防护措施也相应的有所差异。所以，在进行电子通信产品 ESD 防护设计过程中，一定要首先弄清楚系统类型，根据不同的系统设备类别来确定最终的设计方案。但是，现在部分设计人员在设计过程中却往往忽略了这一点，不能正确的识别与选择合适的ESD 防护方案。

三、电子通信产品静电防护设计的要求及注意事项

3.1 根据实际需求确定ESD防护标准与管理方法

因为ESD防护的具体要求是存在着明显差异的，所以，其应用范围也有所差异，并能够在不同的地点合理应用。比如，在ESD防护在工业和军事两个领域的应用就存在着明显的不同。

所以，各企业单位应根据其实际情况，结合具体标准与要求，提供详细具体的ESD防护设计方案，明确电子通信产品的ESD包装、电路设计以及操作等，并制定详细的操作流程，提供有效的ESD防护措施。另外，还要加强ESD管理，明确需要执行的ESD防护方案情况、检测方案是否有效可行，人员训练情况，以及ESD防护设施维护费用等，进一步发现与改进不合理的管理办法与措施，实现ESD防护方案优化，提高ESD防护效果。

3.2 有针对性的考虑ESD防护

在进行电子通信产品设计时，需要充分考虑到ESD防护，尽量避免在后期的生产与运营过程中，电子通信产品由于静电释放问题而重新设计，由此将会产生更高的生产成本，同时不能在预定的生产周期内完成既定任务。同时，当某一电子通信产品已经基本完成，并即将投入生产与运营时，再增加ESD防护设计，那么ESD防护效果也会低于其本来的防护效果，所以，在产品设计初期就应该充分考虑到ESD防护是一项十分重要的工作。

3.3 电子元器件结构及其整体设计要求

在进行电子通信产品结构设计时，为能够防止由于金属外露出现设备回路情况，可通过绝缘胶布将其缠裹起来。但是因为过高的静电电位，尽管静电的电荷量不多，也使用了绝缘涂层或是涂料外壳，仍然会使电子元件受到由于静电释放引起的不同程度的功能损伤，降低其工作效率。

四、电子通信产品ESD防护设计

4.1 电子通信产品机壳ESD防护设计

电子通信产品静电的抗干扰性与自身的搭接情况存在着密切关系，如果电子通信产品的搭接效果尚佳，也会使静电释放的速度变快，其静电抗干扰性也会增强。所以，在机壳的ESD防护设计中，尽量不要在金属零件中出现尖锐的边缘，为有效防止出现二次电弧，可以在机壳外露面涂复绝缘漆，使得内部电路与机壳之间保持相应距离。

4.2印刷电路板ESD防护设计

因为印刷电路板上的信号与地、电源与地等全部回路，对瞬时静电电流所产生磁场的敏感性很强，所以，我们可以再适当的范围内增加PCB上的回路面积，而结合相关标准与要求适当的缩短其引线。安装在印制板上具有金属外壳的电子通信产品元器件，金属外壳需要接地。

另外，为保障安全，印刷电路板中的双层板，采用双列直插式封装的集成电路，要尽量使地线与电源线靠近。由于ESD防护设计过程中产生的静电干扰脉冲，具有较大的高频分量，所以，为有效抑止静电干扰，要对信号进线与电源进线之间采用滤波器进行滤波操作，对地和电源之间使用高频的电容器去耦。

采用滤波去耦防还需要注意以下事项：一是若电源的引线长度过长，PCB双层板要使电源线尽可能的接近地线，并在地与电源之间建立去耦电容；二是用LC网络对功能单板中的电源输入端进行滤波；三是在地与集成电路的电源之间设置去耦电容，并确保其在同一个芯片的接地端与电源端并接。

五、结论

综上所述，电子通信产品的电子系统本身的复杂性与多样性特点，以及电子通信产品的ESD防护设计广泛的涉及面，决定两个电子通信产品进行ESD防护设计的复杂性，需要全面考虑各方面因素。

在电子通信产品的设计初期，为保障其高质量与高效益，就要首先考虑ESD防护，并结合ESD防护要求与标准，将ESD防护作为产品设计的关键环节，进行有针对性的设计，选择最佳的设计方案，达到技术与经济等多方面的可行性要求，从而保障ESD防护效用的真正发挥。

参 考 文 献

[1]苗萌.ESD防护设计的若干问题研究[D].浙江大学.2012-03

[2]唐保军.新型ESD防护器件与电路的结构设计及特性分析[D].西安电子科技大学.2010-01

[3]李立.RFIC的ESD防护电路与优化设计技术研究[D].西安电子科技大学.2012-04

[4]李松； 曾传滨； 罗家俊； 韩郑生.提高集成电路ESD防护能力的仿真方法[J].半导体技术.2013-10

[5]徐金华； 刘光斌； 余志勇.ESD防护控制的一些看法[J].舰船电子工程.2005-10

电子产品结构设计范文第5篇

【关键词】产品设计；价值工程；钣金件

1、绪论

在激烈的市场竞争中，产品必须不断的改进与开发，才能适应市场环境，取得好效益。以往的产品设计中，设计者或者因为片面追求技术指标或装饰效果，忽略了经济效益，或者只凭传统观念和经验进行设计，结果造成设计的产品过剩的质量、过高的成本、过低的利润及过短的产品寿命。

2、产品设计中钣金结构应用概述

钣金加工具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、飞机、轻工、国防、电机电器、家用电器以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。据统计，汽车钣金件占整个汽车制造件的60%~70%，飞机钣金件占全机零件总数的40%以上，机电及仪器、仪表中钣金件占生产零件总数的60%~70%，电子产品中钣金件占零件总数的85%以上，日用品的钣金件也占到绝大多数。

钣金是针对金属薄板（通常在6mm以下）一种综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、折、焊接、铆接、拼接、成型（如汽车车身）等。其显著的特征就是同一零件厚度一致。

3、工业设计的价值工程理论基础

价值工程简称VE（Value Engineenring），是研究技术经济效益的一门科学。价值工程把技术、经济、管理三者有机的结合在一起，利用调查、分析、对比、计算、评价的方法，研究某一问题的技术经济效益。

产品分析定义为：价值（V）=F/C

①第一种方法是一种提高产品价值的最理想途径。即是产品的功能提高，成本下降。例如，新的生产技术的产生与应用，可以使某些产品的功能或是在结构上实现重大突破。

成本提高，功能提高，即： V=F/C；

②第二种方法是在成本不变的情况下，使产品的功能有所提高，也能使价值提高。例如，对现有产品的外观重新设计后，产品的审美功能大大提高，而生产成本却没有什么变化，但是产品价值有了很大的提高。

功能不变，成本降低，即：V=F/C；

③第三种方法是功能不变，成本降低，价值提高。例如产品的某些原材料、新工艺在技术成熟以后，生产成本降低，这就可以在保持产品功能不变的情况下使生产成本降低，使产品价值提高。

成本不变，功能提高，即：V=F/C；

④第四种方法是成本稍微有增加，而功能大幅度提高，使价值提高。例如一个产品在由单功能变成多功能后，成本虽然有所提高，但功能却成倍或几倍的增加，从而使产品的价值大大提高。

功能大幅度提高，成本略提高，即：V=F/C；

⑤第五种方法是功能稍微降低，但成本大大下降，价值提高。例如，某中产品适当地降低功能，而仍可以满足某些用户的需求，但由于实现该水平功能的技术条件比较成熟，而使成本大幅度下降，使产品价值提高。

功能稍有下降，而成本大大降低，即：V=F/C。

4、工业设计中钣金结构设计与价值工程研究

4.1 钣金产品造型设计与成本

在设计制造时除应考虑设计的独创性外，还应有计算成本、利润及产量等经济性。经济价值是产品在运用材料和加工技术中所体现的价值。

在进行产品设计时，要综合考虑产品功能特点、使用环境、产品加工工艺、表面处理工艺，产品的技术经济效益等。基于钣金件等壁厚、生产效率高、成本低、可加工复杂的形状等特性，合理的选择钣金结构，降低生产成本，提高产品的价值。一般情况下，对于电器产品形状简单的外壳、机柜、文件柜、机箱、支撑部件等宜于采用钣金件；对于一些高附加值产品或者运用特殊工艺的产品等宜于采用钣金件。

1.尽量减少冲压废料。在冲压零件成本中，材料费用占60%以上。冲压废料可分为工艺废料和结构废料。搭边和余料属于工艺废料，这是与排样形式及冲压方式有关的废料；结构废料是由工件的结构形状决定的。要提高材料的利用率，既要设法减少结构废料，又要设法减少工艺废料。

2.减少结构废料。材料利用率与冲压件的形状关系密切。

3.尽量减少工件的外形尺寸，以降低材料的消耗。这一点对采用标准宽度的型材更具有意义，有时只对设计稍加修改，就能利用这种材料。

4.零件的结构形状应由利于机械加工，减少工作量，有利于简化模具，提高寿命或利用现有工艺装备。

4.2 产品设计中的材料选择与成本

1.满足产品功能的金属板材种类和规格。在选择材料时，首先要以满足产品的功能要求为准。功能包括两个方面：产品的物质功能的实现，这是产品材料的基本作用；产品的精神功能的实现，这主要依靠材料本身的色彩、材质、肌理以及技术美的因素来体现。例如冷轧钢板与不锈钢，不锈钢增加了产品的精神功能，但是成本却是冷轧钢板的2倍多。

2.金属板材本身的成本。在生产计划上，主要是考虑金属板材自身材料成本以及加工处理的成本，材料不同，本身的价格差异就很大。在进行产品设计时，金属板材的选择以及板厚的选择是重点。

3.金属板材加工处理的成本。不同的金属板材，加工的工艺也有区别，不同的工艺又要求用不同的设备、技术和技术工人，加工过程也是不一样的，这些都是钣金件加工的成本。

所以，在选择金属板材及其板厚的同时要充分兼顾产品设计的经济性原则，充分运用价值工程原理，以最低的寿命周期成本，最经济的金属板材来实现产品价值，企业价值的最大化。

4.3 产品设计中的排样

根据材料的利用情况，排料方法可分为有废料排样，少废料排样和无废料排样三种。

有废料排样是沿工件全部外形冲裁，工件周边都留有搭边，工件精度与冲模寿命较高，但是材料利用率低；少废料排样是沿工件部分外形冲裁，只局部留有搭边；无废料排样无任何搭边。采用少、无废料排样，对节省材料具有重要意义，且有利于一次冲裁多个工件，故可以提高生产率。在无废料排样时，因为只有材料的料头和料尾损失，故材料利用率可达85%~95%。少废料排样的材料利用率也达70%~90%。同时，这两种排样形式，因其冲切周边减少，还可简化模具结构和降低冲裁力。因此,在设计冲压件时，应尽可能有利于采用少、无废料的排样方式。

4.4 产品设计中的功能结构设计与成本

结构设计时，要注意追求节约，应以不危及结构功能为前提，而满足一些特殊要求，则又应以不危及经济性为原则。用最少的费用来最大可能地满足功能要求，这是结构设计始终应遵循的基本原则。

一般来说，钣金产品设计在明确了结构的必要性和基本结构方式的基础上，可在下列方面力求降低产品成本。

1.降低设计费用。钣金产品结构设计时，应注意充分利用现有的设计；采用标准件及市场上便于购买的半成品或构件；消减品种类别；选定经济的结构尺寸和结构形状；采用对称的结构以代替特殊的偏左或者偏右的结构。

2.降低材料费用。钣金产品结构设计时，首先要注意采用最佳造型、节省材料用量，特别是节省贵重材料的用量。同时，尽量减少边角废料，提高材料的有效利用率。

3.降低加工费用。结构设计时，应选用最合理的加工方法；减少零部件种数，增加同类零部件的数目；减少机械加工面积；选择最经济合理的表面粗糙度、尺寸公差、精度等级以及形状位置公差等。同时，应注意将设计结构按加工的合理性进行分解，以节省装夹时间、加工时间、测量时间；并尽可能使用普通刀具、夹具、量具和普通机床。

4.降低其他费用。降低产品成本，除去考虑降低上述三种费用外，还应考虑降低包装费用、运输费用以及安装费用。。

4.5 钣金件的表面处理与成本

设计中，除了少数材料所固定的特征以外，大部分的材料都可以通过表面处理的方式来改变产品表面所需的色彩、光泽、肌理等需要。

1.产品的性能和使用环境。不同产品或者零部件由于使用环境和在产品系统中参与表现的物质功能或精神功能的不同，因此需要根据选择不同的材料选择适当的经济的表面处理工艺。以满足产品的性能和使用环境的要求。

2.产品档次的经济性。产品应消费层次的不同而具有高中低不同档次，产品表面处理工艺的选择应考虑产品档次的经济性，以求得产品的合理装饰，获得理想的经济效益。

3.成本。不同的表面处理工艺成本不同。随着科学技术的发展，各种表面处理工艺的相对成本与决对成本都在发生变化。另外还有考虑工艺成本与使用寿命之间和工艺成本与运行费用之间的辩证关系，保证消费者获得做好的综合经济效益。

5、金融营业场所安全装备设计研究

金融营业场所安全整体柜台是一种应用于金融行业，采用工厂化制造装配具有特定安全防护作用，结构与装饰一体化的营业柜台。