【2022精编】《产品结构设计》.docx

第一章概述电子设备结构设计与制造工艺1．1．1现代电子设备的特点当前电子技术广泛地应用于国防、国民经济各部门以及人民生活等各个领域。由于生产和科学技术的发展新工艺和新材料应用超小型化元器件和中大规模、超大规模集成电路的研制和推广使电子设备在电路上和结构上产生巨大的变化。小型化、超小型化、微型化结构的出现使得一些传统的设计方法逐渐被机电结合、光点结合等新技术所取代再加上电子设备要适应更加广泛的用途和恶劣苛刻的工作环境就使当代电子设备具有不同于过去的特点。这些特点可归纳为以下几方面：设备组成较复杂组装密度大现代电子设备要求具有多种功能设备组成较复杂元器件、零部件数量多且设备体积要小组装密度大。尤其是超大规模集成电路及其衍生的各种功能模块的出现使电子设备的组装密度较过去提高了很多。设备使用范围广所处的工作环境条件复杂。现代电子设备往往要在恶劣而苛刻的环境条件下工作。有时要承受高温、低温和巨大温差变化；高湿度和低气压；强烈的冲击和振动；外界的电磁干扰等。这些都会对电子设备的正常工作产生影响。设备可靠性要求高、寿命长现代电子设备要求具有较高的可靠性和足够的工作寿命。可靠性低的电子设备将失去使用价值。高可靠性的电子设备不仅元器件质量要求高在电路设计和结构设计中都要作出较大的努力。设备要求高精度、多功能和自动化现代电子设备往往要求高精度、多功能和自动化有的还引入了计算机系统因而其控制系统较为复杂。精密机械广泛地应用于电子设备是现代电子设备的一大特点。自控技术、遥控遥测技术、计算机数据处理技术和精密机械的紧密结合有的电子设备要求有智能实现人机交流使电子设备的精度和自动化程度达到了相当高的水平。上述电子设备的特点只是对整体而言具体到某种设备又各具自己的特点。由于当代电子设备具有上述特点对电路设计和结构设计的要求更高了设计、生产人员充分了解电子设备的特点对于确保电子设备的性能满足使用要求十分必要的。1．1．2电子设备的制造工艺和结构设计工艺工作是企业生产技术的中心环节是组织生产和指导生产的一种重要手段。在产品的设计阶段它的内容是确定产品的制造方案并完善生产前的技术准备工作；在产品的生产制造阶段它的主要内容是组织指导符合设计要求的加工生产直至出厂为止而采取的必要的技术和管理措施。工艺工作按内容可分为工艺技术和工艺管理前者是生产实践劳动技能和应用科学研究成果的积累和总结是工艺工作的核心；后者是对工艺工作的计划、组织、协调与实施是保证工艺技术在生产中贯彻和发展的管理科学。工艺技术的实现和发展是由科学的工艺管理工作来保证和实现的。工艺工作将各个部门、各个生产环节联系起来成为一个完整的整体。它的着眼点就是促进每项工作操作简单、流畅、高效率、低强度。设计和制造电子设备除满足工作性能的要求外还必须满足加工制造的要求电路性能指标的实现要通过具体的产品结构体现出来。电子设备是随着电子技术的发展而发展的其结构和构成形式也随之发生变化。初期的设备较简陋考虑的主要问题是电路设计。到二十世纪四十年代出现了将复杂设备分为若干部件树立起结构级别的先进想法；为防止气候影响研制出密封外壳；为防止机械过载而研制出减振器设备结构功能进一步完善结构设计成为电子设备设计的内容。随后由于军用电子技术的发展和野战的需要结构设计的内容逐步丰富起来。目前结构设计在电子设备的设计中占有较大的比重直接关系到电子设备的性能和技术指标（条件）的实现。电子设备结构设计和生产工艺的任务就是以结构设计为手段保证所设计的电子设备在既定的工作环境条件和使用要求下达到技术条件所规定的各项指标并能稳定可靠地完成预期的功能即保证电子设备的可靠性。1．1．3《电子设备结构设计与制造工艺》课程内容《电子设备结构与工艺》包含了力学、机械学、材料学、热学、电学、化学、美学、环境科学等多门基础学科的内容是一门综合性的应用型边缘学科作为一门课程它的内容只能涉及电子设备机构与工艺的最基本内容具体包括以下内容：电子设备的工作环境及其对设备的要求；可靠性及提高可靠性的方法；电子产品常用材料的防腐蚀措施；温度对电子设备的影响及散热方法；减振缓冲原理及常用减振器的选用；电磁干扰及其屏蔽接地技术；电子设备元器件布局与装配；印制电路板的结构设计与制造工艺；电子设备整机装配与调试；电子产品的微型化结构及整机结构。1.2电子设备的工作环境及其对设备的影响电子设备所处的工作环境按其成因大体可为自然环境、工业环境和特殊使用环境。除自然环境外工业环境和特殊使用环境一般是人为制造和改变的故也被称为诱发环境。表1.1中列举的环境分类包含了电子设备可能遭遇的各种基本环境。环境因素造成的设备故障是严重的。国外曾对机载电子设备进行故障剖析结果发现50%以上的故障是由环境因素所致。而温度、湿度、振动三项环境造成的故障率则高