模块化设计在机箱机柜设计中的应用

2013-04-29 06:02倪华
无线互联科技 2013年6期
关键词:模块化设计机箱机柜

倪华

摘 要:将模块化设计的理念运用到某车载雷达机箱机柜结构设计中,从而缩短产品研制周期,提高了产品可靠性,也提高了生产效率,降低了研制成本。更好的适应新形势下多品种、小批量、需不断改型的军事装备的研制生产要求。

关键词:模块化设计;机箱;机柜;结构设计

1 概述

模块化设计作为一种新的设计理论和方法,自上世纪70年代在发达国家兴起以来,已渗透到设计的方方面面,形成了理论分析、设计生产、试验标准及规范等一套完整体系。它是一种标准化方法,属于标准化范畴,是标准化原理在设计方而的具体应用。模块化设计就是将基准部件和功能部件(模块)通过各种形式的组合,或通过增加、减少来实现产品的多样化,是强调通用性和互换性的一种设计方法。

随着高新技术在军用雷达中的广泛应用,军用雷达的功能越来越先进,设备结构也日趋复杂,面对未来高科技与高集成技术的迅猛发展,传统的设计模式已经无法适应产品多样化,更新快的发展趋势和市场竞争的需求。在这种形势下,通用化、系列化、模块化在设计中的应用就显得尤为重要。

2 机箱机柜的模块化设计

2.1 模块化设计的必要性

机箱机柜作为雷达的重要组成部分,它的模块化设计对于整个雷达系统有着举足轻重的作用。不同的雷达有着不同的使用功能和应用环境,对机箱机柜的要求也是千差万别,设计出一种能适应所有应用环境的产品是不现实的,但可以设计出有侧重点的机箱机柜模块化,针对不同的使用情况,灵活的组合、互换,这样不仅缩短了研制周期,避免了重复设计,还提高了设备的可靠性和可维修性。

2.2 机柜模块

机箱机柜结构的模块化是通过结构形式模块化、外形尺寸系列化、结构件的通用化来实现的。一般说来,机柜从外形可分为琴式机柜,立式机柜和卧式机柜三种,下面就某车载雷达立式机柜为例介绍机柜的模块化设计。

机柜是机箱的载体,机柜的形式和尺寸由机箱的形式和尺寸决定。从GJB2825-97—《军用雷达机柜、插箱、插件模块化要求》中可以看到,机箱面板宽度尺寸系列为:482.6、540、609.6mm,其中,540mm仅限于舰船雷达使用。我们优先使用的是482.6mm宽的面板,也就是通常说的19″的面板。根据GJB2825-97机柜深度的尺寸系列为:500、550、600mm,优先采用550、600mm。实际工作中,考虑到机箱后面板的接插件要预留足够的空间,所以深度600mm较常用。从GJB2825-97中可知,机柜高度可选1400、1600、1800mm,实际工作中可根据所装机箱的多少来选择机柜的高度,超出的部分可装假面板,备附件抽屉或通风窗。遵循这样的统一性要求,机柜基本统一了外形尺寸系列和与机箱的安装连接尺寸。

某车载雷达立式机柜采用的是无前门列架式结构,由骨架、顶盖板、两侧门、后门、导轨、减震器等组成﹙图1﹚。骨架由立柱、上下围框、包边、导轨架等构件组成。其构件均采用钢板通过数控折弯成型,再组合焊接。这种结构形式的机柜外形美观,其强度也满足车载要求,可以作为一种机柜模块使用。机柜立柱上预留了一系列的安装孔,通过这些安装孔,任何高度的19″机箱都可以进行互换,如图2所示。导轨架没有焊接在骨架上,而是通过紧固件与骨架相连接,这种结构形式除了保证了机箱的互换性,还使机柜有了延展性,可以在需要时对机柜进行扩容。这样即使产品需要改型时也无须一切从头开始重新设计,从而缩短了设计周期,提高了产品标准化系数,减少了工模夹具种类,降低了成本。

2.3 机箱模块

某车载雷达机柜上装配的是整面板式机箱,这种机箱的前面板宽度为19″(482.6mm),高度为nU(U=44.45mm)。机箱与机柜间通过三节导轨连接,最后由前面板上的松不脱螺钉锁紧。螺钉孔的位置有统一的尺寸要求,这样可以与机柜上的系列安装孔匹配,按需要互换、调整位置,使装配更加灵活、机动。整面板机箱可分为框架式(图3)和抽屉式(图4)两种。

框架式整面板机箱是由前面板、左右侧板、后面板、底板、连接板等通用构件组成,通过紧固件连接。机箱底板上安装所需的电子器件,如果有电磁屏蔽要求的还要另加盖板,盖板通常做成穿孔金属板。框架式整面板机箱模块通常作为有一定功能性的分机的机箱模块,如发射分机、接收分机、电源分机等。

抽屉式整面板机箱类似于存放抽屉,由前面板和底板(包括后面板、左右侧板)等通用构件组成,底板用钢板折弯而成,通过紧固件连接(图4)。这种机箱模块一般作为备份抽屉使用,通常用于存放一些备附件、文件及工具等。这两种机箱有各自不同的功能,可根据实际需要分别作为机箱模块使用。

3 结束语

机箱、机柜作为雷达的基础结构体,对其内部的电子器件起着支撑和保护作用,对电路功能的实现起着至关重要的作用,在整个雷达系统中有着举足轻重的地位。某车载雷达机箱、机柜由于采用了一系列的模块化设计,不但减少了设计和制造中不必要的重复,大大简化了设计,缩短了新品研制的周期,也使产品之间的互换性和统一性得到了保证,使产品的可靠性得到极大的提高,为整机调试、使用和维修等工作带来了便利。使产品适应新形势下多品种、小批量、需不断改型的军事装备的研制生产的要求,从而提高了企业的市场竞争力。

[参考文献]

[1]卢亮明.《系列化参数设计在机箱机柜设计中的应用》.电子机械工程,2001;93(3).

[2]何华代.《机柜通用化系列化多功能优化设计新探索》.电子机械工程,1992;(2).

[3]王键石,等.《电子设备结构设计手册》.北京电子工业出版社,1993.2.

[4]GJB2825-97《军用雷达机柜、插箱、插件模块化要求》.

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