一种模块化机箱的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种模块化机箱，包括机箱框架，所述机箱框架由上、下集成导轨，和左、右侧板组合构成，所述机箱框架前方设置有前面板，后方设置有后面板，在上、下集成导轨之间插装有若干功能模块，所述前、后面板，上、下集成导轨以及左、右侧板共同构成隔绝腔室，为所述功能模块进行电磁屏蔽和盐雾隔绝；所述上集成导轨的上方和下集成导轨的下方设置有盖板，所述盖板与上、下集成导轨之间构成冷却通道，流通冷却气流为所述功能模块进行冷却降温。
【专利说明】
一种模块化机箱
技术领域
[0001]本发明涉及一种模块化机箱，具体涉及一种可提供快速插拔能力、快速拆卸模块能力、具有射频盲插能力、高散热能力、高电磁屏蔽能力、抗振动冲击能力强、防盐雾能力强、具有独立风机组件、人机界面友好、外形美观、质感优雅细致、方便操作且能满足军用环境使用要求的19英寸标准高性能模块化机箱。
【背景技术】
[0002]19英寸标准机箱由于尺寸符合相关的国际国内标准，大量应用于通信电子行业，与19英寸标准机柜配套。其主要结构特点为由前面板、箱体、后面板、导轨支撑件，盖板和把手组成。上述各部分均为导电金属体，其共同组成一完整的19英寸标准机箱，用于安装印制板、元器件、电子组件或电子模块。19英寸标准机箱的尺寸为482.6mm(宽)X nUmm(高)X440mm(深)，IU为44.45mm，n为自然数，一般为I，2，…，10。
[0003]当机箱中安装有印制板、元器件、电子组件或电子模块时，机箱设计就要考虑很多因素:电子组件或电子模块拆装的方便性;机箱散热性能;机箱抗振动冲击性能;机箱的电磁兼容性能;机箱的防腐蚀性能;机箱的维修保障性能;机箱的快速响应性能，机箱的模块化。这些因素互相影响，有些因素还互相排斥，牵一发而动全身，需要在设计中综合考虑，兼顾各种性能要求。
[0004]因此，19英寸标准机箱提供了对上述因素的一种解决方案，规定了外部尺寸和外部接口，使其符合国内、国际相关标准，与19英寸标准机柜配套使用。但19英寸标准机箱对内部结构没有规定，导致内部结构千差万别，无法进行结构件模块化。同时对电子组件或电子模块拆装的方便性，机箱散热性能，机箱抗振动冲击性能，机箱的电磁兼容性能，机箱的防腐蚀性能，机箱的快速响应性能和机箱的维修保障性能等考虑不多，导致19英寸标准机箱有如下缺陷:更换模块困难，模块或组件不具备快速拆装的能力，风机更换困难，散热能力不高，防盐雾能力不强，抗振动冲击能力不强，机箱维护困难，快速响应性能差。
[0005]通过多年研究发展，现有相关产品主要有商用19英寸标准总线机箱和19英寸标准加固机箱两大类。且均有更换模块不方便，没有射频盲插能力，风机更换困难，散热能力不高，防盐雾能力不强，模块抗振动冲击能力不强，机箱电磁兼容性能与散热性能、快速拆卸性能互相排斥的技术难题。
[0006]一、商用19英寸标准总线机箱
[0007]此类机箱采取的解决方案为统一印制板截面尺寸，一般采用B尺寸系列6U或3U板卡，截面尺寸为233.35X 160mm或100X 160mm;统一采用背板，CPCI总线和VPX总线结构的背板槽间距为0.8英寸(20.32mm) XPCI总线和VPX总线结构的插件厚度有20mm和40mm两种。CPCI总线结构的插件印制板元件面距离分界面的距离有4.07mm和6.6 Imm两种，VPX总线结构的插件印制板元件面距离分界面的距离有4.06mm和6.6 Imm两种。因此，与之配套的插件导轨和助拔器也有两种。由于不同的印制板界面尺寸，不同的插件厚度，不同的界面距离，导致组合太多，机箱结构和背板设计等需要根据不同的组合来设计，不利于模块化。插件导轨的材料为塑料，插件的印制板边缘作为插件的初导向，插件的固定采用助拔器自带的螺钉与机箱框架固定。插件数字信号通过印制板所装的盲插连接器与背板互联，射频连接器安装于插件前面板，射频互联只能通过电缆在插件前面板上的射频连接器之间进行连接。商用19英寸标准总线机箱的散热设计采用强迫风冷，冷却气流从机箱前面板进入，穿过插件间隙后从后面板排出。为了插件插拔方便，此机箱没有屏蔽罩，机箱是开放的，插件的前面板和机箱前面板共同组成完整的单机前面板。
[0008]此类机箱的缺点没有射频盲插能力，风机更换困难，散热能力不高，防盐雾能力不强，模块抗振动冲击能力不强，机箱电磁兼容性能不高。模块快速拆卸能力有所提高，但是有射频连接的模块快速拆卸依然不方便。插件和机箱组合太多，不利于模块化。
[0009]二、19英寸标准加固机箱
[0010]针对商用19英寸标准总线机箱的缺点，发展了19英寸标准加固机箱。此类机箱采用加固技术，对插件和机箱导轨进行加固。插件采用金属加固，半封闭结构，冷却气流通过印制板表面，有些机箱的导轨改为金属导轨，有些机箱在插件加固的基础上增加锁紧条，并相应更改导轨结构形式。统一采用背板，背板的槽间距跟采用的总线结构有关，CPCI总线结构的背板槽间距为0.8英寸(20.32mm)，VITA48总线结构的背板槽间距为0.8英寸(20.3 2mm), 0.85英寸(21.59mm)，I英寸(25.4mm)三种。CPCI总线结构的插件厚度有20mm和40mm两种，VITA48总线结构的插件厚度有19.56mm, 20.83mm和24.64mm三种。CPCI总线结构的插件印制板元件面距离分界面的距离有4.07mm和6.61mm两种，VITA48总线结构的插件印制板元件面距离分界面的距离有4.83mm, 6.10mm, 7.87mm三种。散热设计采用强迫风冷，冷却气流从机箱前面板进入，穿过插件间隙后从后面板排出。为了增加机箱的屏蔽效能，增加了屏蔽罩，屏蔽罩通过螺钉固定在机箱前面板上。有些插件加固采用了锁紧条的结构形式，商用的助拔器不能采用，要重新设计助拔器。所以新设计的助拔器种类很多，没有标准化，插拔也没有商用助拔器方便。
[0011]此类机箱的缺点没有射频盲插能力，风机更换困难，防盐雾能力不强，模块快速拆卸能力不高。插件和机箱组合太多，不利于模块化。散热能力、模块抗振动冲击能力、机箱电磁兼容性能有所提高，但依然不足，不能满足机载平台、特种平台等高标准平台和军用环境的要求。无法解决机箱电磁兼容性能与散热性能、快速拆卸性能互相排斥的技术难题。
[0012]在移动通信、应急通信，特别是特种通信领域，对设备的快速响应能力和机箱的性能通常有着较高的要求。而前述技术方案的固有特点导致其需要较多的人力、物力参与机箱模块、风机等插入、拔出、更换，还无实现快速拆卸更换的应用实例。导致耗时、费力，效率不高，往往贻误战机。其还不能满足某些要求有很高机动性要求的应用需求。同时机箱的散热能力不高，防盐雾能力不强，模块抗振动冲击能力不强，机箱电磁兼容性能不高等缺点也限制了机箱的应用范围，对环境适应性和性能要求高的军工电子领域并不适合。
[0013]因技术难度高，实现机箱电磁兼容性能与散热性能、快速拆卸性能不互相排斥一直是此类机箱难以解决的技术难题，也是实现高机动应用需求的关键技术。
【发明内容】
[0014]针对现有技术中的上述问题，本发明的目的在于提供一种可实现快速插拔能力、快速拆卸模块能力、具有射频盲插能力、高散热能力、高电磁屏蔽能力、抗振动冲击能力强、防盐雾能力强、具有独立风机组件的高性能模块化机箱，以解决此类机箱更换模块困难，风机更换困难，散热能力不高，防盐雾能力不强，模块抗震动冲击能力不强，机箱电磁兼容性能与散热性能、快速拆卸性能互相排斥的技术难题。
[0015]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0016]一种模块化机箱，包括机箱框架，所述机箱框架由上、下集成导轨，和左、右侧板组合构成，所述机箱框架前方设置有前面板，后方设置有后面板，在上、下集成导轨之间插装有若干功能模块，所述前、后面板，上、下集成导轨以及左、右侧板共同构成隔绝腔室，为所述功能模块进行电磁屏蔽和盐雾隔绝;所述上集成导轨的上方和下集成导轨的下方设置有盖板，所述盖板与上、下集成导轨之间构成冷却通道，流通冷却气流为所述功能模块进行冷却降温。
[0017]进一步，所述前面板中部设置有功能模块出入口，出入口设置有旋转打开式屏蔽罩，所述屏蔽罩通过阻尼铰链和搭扣安装在所述前面板上，与所述机箱框架之间设置有电磁屏蔽条。
[0018]进一步，所述后面板上设置有风机组件，所述前面板上对应所述冷却通道设置有通风孔，风机组件运转促使冷却气流从所述通风孔进入所述冷却通道，经风机组件排出机箱，对所述功能模块进行冷却降温。
[0019]进一步，所述上集成导轨的上方和下集成导轨的下方设置有散热片，功能模块将工作发热传导至上、下集成导轨，被冷却气流降温。
[0020]进一步，所述风机组件通过安装板安装在所述后面板上，安装板上设置有电磁屏蔽网，安装板与所述后面板之间设置有电磁屏蔽条。
[0021 ]进一步，所述功能模块设置在模块盒中，模块盒前端设置有助拔器，前端两侧边上设置有锁紧条，模块盒后端设置有浮动盲插连接器，与所述功能模块后端的印制板连接。
[0022]进一步，所述上、下集成导轨后方安装有背板，所述背板上设置有盲插连接器，供所述模块盒后端的浮动盲插连接器插入联通。
[0023]进一步，所述后面板上设置有后装式连接器，与所述背板联通。
[0024]进一步，所述左、右侧板上均设置有若干导轨支撑轴，所述机箱通过所述支撑轴安装在机柜中，所述左、右侧板上对应所述支撑轴设置有安装孔，支撑轴与安装孔过盈配合，所述左、右侧板内侧配合支撑轴设置有轴盖，通过螺钉将轴盖与支撑轴组合，对所述支撑轴限位固定。
[0025]进一步，所述支撑轴采用不锈钢，所述前、后面板、盖板和左、右侧板均采用防锈铝5A05，所述上、下集成导轨采用铝合金6061;所述机箱为19英寸标准机箱。
[0026]采用上述结构设置的模块化机箱具有以下优点:
[0027]1、实现了功能模块快速插拔和快速更换，调试维护方便。屏蔽罩采用阻尼铰链，可停在O到120度范围内任意角度，固定采用搭扣，不用螺钉方便拆装。机箱和功能模块自身不带任何其它工具，完全利用机箱和模块的自身配合实现了功能模块的快速插拔、快速更换。显著提高了设备的可维修性，极大缩短了 MTTR，减小了操作人员的工作强度，降低了操作人员的专业技能要求，可极大地提高系统的快速响应能力。
[0028]2、实现了快速更换风机，只需将独立风机组件拆下，更换其中的风机，重新将风机组件装上就可;不需要拆除机箱盖板，松开后面板上连接器的电缆或拆掉电缆组件中与后面板连接器相连的电缆接头，拆除后面板后拆下风机更换，风机更换完毕后重新连接电缆或焊接电缆。
[0029]3、功能模块采用浮动盲插连接器，可将数字、射频、光、电源等信号集成在一起，通过盲插连接器连接到背板上，实现了数字、射频和光信号的集成盲插，所有的信号通过背板与其它功能模块互接或与外部单机连接，大大减少电缆的数量，提高了电磁兼容性、可靠性和抗振动冲击能力。
[0030]4、散热能力强，机箱散热采用模块传导散热和强迫风冷的方式，冷却空气不经过功能模块，直接穿过散热器，从独立风机组件排出。每个槽位最大散热能力可达80W，可以满足国军标G JBl 50.3A-2009高温试验的要求。
[0031 ] 5、抗力学环境能力强，可抵抗不小于30g的冲击载荷，可满足均方根值为6.5g的随机振动，可适应机载应用环境要求。
[0032]6、机箱电磁兼容性高，功能模块是全封闭的结构，模块与背板的连接都通过盲插连接器，极大减少了电缆数量，走线通过背板，提高了整机的电磁兼容性;机箱通风口内嵌屏蔽网，屏蔽罩和风机组件都有屏蔽网和屏蔽条进行电磁屏蔽。机箱前面的屏蔽效能为35.5dB，后面的屏蔽效能34.1dB,满足GJB5240-2004中2级机箱机柜屏蔽效能的要求，适用于对电磁兼容性要求较高的场合。
[0033]7、防盐雾能力强，功能模块的散热是通过传导到集成导轨上散热的，冷却气流不通过功能模块，可满足国军标96小时的盐雾试验。
[0034]8、机箱模块化程度高，统一了背板的槽间距，模块的厚度，集成导轨的结构，独立风机组件等，对机箱的结构件标准化、系列化、模块化，大大降低了机箱制造和管理的成本。
[0035]9、机箱外形接口符合标准GJB100-86的上架机箱19英寸机箱的要求，可广泛应用于符合标准GJB100-86的机柜上。
[0036]本发明适应工作平台范围广泛，可安装在飞机、大型无人机、汽车、越野车、装甲车、舰船等移动平台或其他固定基础上等各种形式的工作平台。
[0037]本发明技术方案原理先进、结构实现简单。对有类似结构的机箱等或其它设备同样具有借鉴指导意义。在通信电子行业特别是要求快速响应、环境适应性高和性能要求高的应急通信、军工电子等民用、国防等领域具有广阔的应用前景。
【附图说明】
[0038]图1是本发明的立体图；
[0039]图2是本发明的分解图；
[0040]图3是本发明所采用功能模块的主视图；
[0041]图4是本发明所米用后面板的主视图；
[0042 ]图5是图4中沿A-A的剖视图；
[0043]图6是本发明所采用左侧板的主视图；
[0044]图7是图6中沿B-B的剖视图；
[0045]图8是本发明的使用状态图；
[0046]图9是图8的局部放大视图；
[0047]图10是本发明所采用功能模块的左视图。
[0048]图中:1.前面板;2.屏蔽罩;2-1.阻尼铰链;2-2.搭扣;2-3.挡块;3.机箱框架;3-1.集成导轨;3-2.集成导轨;3-3.左侧板组件;3-3-1.左侧板;3-3-2.轴;3-3-3.轴盖;3-3-4.螺钉;3-4.右侧板组件;4.后面板;4-1.后装式连接器;5.独立风机组件；5-1.风机;5-2.安装板;5-3.屏蔽网；5-4.通风板;5-5.屏蔽条;6.功能模块;6-1.模块盒;6-2.盖板;6-3.印制板;6-4.助拔器;6-5.锁紧条;6-6.浮动盲插连接器;7.背板;8.盖板;9.把手。
【具体实施方式】
[0049]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
[0050](一)如图1、图2、图3所示为本发明的一个实施例，本实施例将19英寸标准机箱改造为一种可实现快速插拔能力、快速拆卸模块能力、具有射频盲插能力、高散热能力、高电磁屏蔽能力、抗振动冲击能力强、防盐雾能力强、具有独立风机组件的19英寸标准高性能模块化机箱。
[0051]整个机箱采用模块化的设计思路，功能模块6、前面板1、后面板4、独立风机组件5、导轨支撑件、盖板8等均实现模块化，不需再为外部结构尺寸相同但功能不同的模块定制不同的机箱。实现功能模块6快速插拔和快速更换，调试维护方便。
[0052]机箱和功能模块6自身不带任何其它工具，完全利用机箱和功能模块6的自身配合实现功能模块6的快速插拔、快速更换。显著提高设备的可维修性，极大缩短MTTR，减小操作人员的工作强度，降低操作人员的专业技能要求，可极大地提高系统的快速响应能力。同时解决机箱电磁兼容性能与散热性能、快速拆卸性能互相排斥的技术难题。本发明实施例可以满足机载平台安装要求和环境适应性要求，同时满足军用环境使用要求和性能指标要求。
[0053]本发明19英寸标准高性能模块化机箱包括机箱本体、功能模块6、背板7三大部分组成(如图1、图2所示)。机箱本体包括前面板1、屏蔽罩2、机箱框架3、后面板4、独立风机组件5和机箱盖板8。功能模块6是结构外形尺寸统一的不同电性能的模块，安装在机箱本体上，组成不同电性能，不同功能的机箱。背板7安装固定在机箱本体上，功能模块6通过背板7实现功能模块信号互联和与外部单机信号联通。
[0054]机箱具体结构如图2所示，由前面板1、屏蔽罩2、机箱框架3、后面板4、独立风机组件5、功能模块6、背板7、机箱盖板8和把手9组成。所示前面板1、屏蔽罩2、机箱框架3、后面板4和机箱盖板8均为铝合金，独立风机组件5和功能模块6的金属部分也采用铝合金，背板7为总线结构印制板，安装有盲插连接器，槽间距统一为I英寸即25.4mm，共同组成一完整的19英寸标准高性能模块化机箱。
[0055]本实施例中对机箱结构的改造都是基于标准机箱外形和接口不变的情况下的改动，改造后的机箱外形和接口要求符合标准GJBl 00-86的上架机箱19英寸机箱的要求，因此此项改动不会改变或影响机箱的外形尺寸和接口。其目的只在于为实现模块快速插拔、更换能力，风机快速更换能力，射频盲插能力、高散热能力、高电磁屏蔽能力、高抗振动冲击能力、高防盐雾能力。
[0056](二)为实现功能模块6的快速拆装和更换，本实施例中的前面板I和屏蔽罩2采用图2所示的结构形式。前面板I通过沉头螺钉固定在机箱框架3上，屏蔽罩2通过阻尼铰链2-1和搭扣2-2固定在前面板I上。屏蔽罩2采用阻尼铰链2-1，可停在O到120度范围内任意角度，固定采用搭扣2-2，不用螺钉方便拆装。机箱框架3采用图2所示的结构形式，包括上集成导轨3-1、下集成导轨3-2、左侧板组件3-3和右侧板组件3-4，这四个零部件通过螺钉固定在一起，组成机箱的基础框架。集成导轨3-1、3-2上均有15个插槽，功能模块6安装在插槽上，通过锁紧条6-5固定，不需要采用螺钉紧固，不仅方便而且可靠。
[0057]在具体实施过程中，本实施例中功能模块6采用图3所示的结构形式，功能模块6包括模块盒6-1、盖板6-2、印制板6-3、助拔器6-4、锁紧条6_5和浮动盲插连接器6_6，助拔器6-4通过沉头螺钉固定在模块盒6-1上，提供助插和助拔能力，可以实现模块的快速插拔;浮动盲插连接器6-6先压接在印制板6-3上，再通过螺钉安装在模块盒6-1和盖板6-2上;锁紧条6-5通过螺钉安装在模块盒6-1的导热肋片上;功能模块6通过锁紧条6-5固定在机箱集成导轨3-1、3-2的插槽上，提供可靠的固定作用;功能模块6采用助拔器6-4和锁紧条6-5后，可实现功能模块6的快速插拔，减少插拔时间，助拔器6-4有助插助拔功能，也降低了操作人员的工作强度；同时功能模块6采用浮动盲插连接器6-6，可将数字、射频、光、电源等信号集成在一起，通过盲插连接器6-6连接到背板7上，实现了数字、射频和光信号的集成盲插，所有的信号通过背板7与其它功能模块互联或与外部单机连接；功能模块6采用此射频盲插技术后，功能模块6的射频不用在模块前面板出线，射频互联也不需要通过射频电缆在所述功能模块前面板的射频连接器之间进行连接，拆装功能模块6时可以省却拆装射频电缆的工作，节省大量的时间，极大改善了功能模块6的调试和维修。
[0058](三)为实现风机的快速更换，本实施例中的后面板4和独立风机组件5采用图4、图5所示的结构形式。后面板4通过螺钉固定在机箱框架3上，连接器采用后装式连接器4-1，方便电缆拆卸和机箱维护;独立风机组件5包括风机5-1、安装板5-2、屏蔽网5-3和风机通风板5-4，风机5-1安装在安装板5-2上，安装板5-2和风机通风板5-4之间有屏蔽网5-3，通过螺钉固定成独立的风机组件，独立风机组件5通过螺钉固定在后面板上。快速更换风机时，只需将独立风机组件5拆下，更换其中的风机5-1，重新将风机组件5装上就可;不需要拆除机箱盖板8，松开后面板4上连接器的电缆或焊掉电缆组件中与后面板4连接器相连的电缆接头，拆除后面板4后拆下风机5-1更换，风机5-1更换完毕后重新连接电缆或焊接电缆。
[0059](四)为实现射频盲插能力，本实施例中的功能模块6采用图3所示结构，背板7采用图2所示结构。功能模块6采用浮动盲插连接器6-6，可将数字、射频、光、电源等信号集成在一起，通过盲插连接器6-6连接到背板7上，实现了数字、射频和光信号的集成盲插，所有的信号通过背板7与其它功能模块互联或与外部单机连接。背板7上安装有盲插连接器，与功能模块6上的浮动盲插连接器6-6配合，形成射频盲插能力。采用射频盲插技术后，功能模块6的射频不用在模块前面板出线，射频互联也不需要通过射频电缆在功能模块前面板的射频连接器之间进行连接，功能模块6拆装时可以省却拆装射频电缆的工作，节省大量的时间，极大改善了功能模块6的调试和维修。
[0060](五)为实现机箱的高散热能力，机箱散热采用模块传导散热和机箱强迫风冷的方式，冷却空气不经过功能模块6，直接穿过散热器，从独立风机组件5排出。本实施例中的功能模块6采用图3所示结构，机箱结构采用图2所示结构。功能模块6包括模块盒6-1、盖板6-
2、印制板6-3、助拔器6-4、锁紧条6-5和浮动盲插连接器6_6，锁紧条6_5通过螺钉安装在模块盒6-1的导热肋片上;功能模块6通过锁紧条6-5固定在机箱集成导轨3-1、3-2的插槽上，可将功能模块6的导热肋片紧密的固定在机箱集成导轨3-1、3-2上，降低功能模块6和机箱集成导轨3-1、3-2之间的界面热阻，提供一条低热阻的传热路径。这样，功能模块6通过导热肋片就将热量高效的传导到机箱集成导轨上。
[0061]机箱采用强迫风冷的方式，风机采用抽风的方式，冷却空气从前面板I上的通风孔进入，直接经过集成导轨3-1、3-2上的散热器翅片，与散热器翅片充分换热后，由独立风机组件5排出机箱外。这样，热量就从集成导轨传递到冷却空气中带出机箱外。功能模块6的模块盒6-1和机箱的集成导轨3-1、3-2都采用导热系数很高的铝合金6061，风机5-1选用流量大、转速高、压力大的高性能风机，功能模块6中印制板上的热源均通过合理的设计提供低热阻传热路径，热源与导热块或模块盒6-1之间采用高性能的导热垫以减少接触热阻。通过这些措施，显著提高了机箱的散热能力。每个槽位最大散热能力可达80W，可以满足国军标GJBl 50.3A-2009高温试验的要求。
[0062](六)为实现机箱的高电磁屏蔽能力，本实施例中的功能模块6采用图3所示结构，机箱结构采用图2所示结构。功能模块6包括模块盒6-1、盖板6-2、印制板6-3、助拔器6-4、锁紧条6-5和浮动盲插连接器6-6。功能模块6是全封闭的结构，模块与背板7的连接都通过盲插连接器，极大减少了电缆数量，走线通过背板，提高了整机的电磁兼容性。前面板I上通风孔采用瀑布图的方式，内嵌屏蔽网。屏蔽罩2通过阻尼铰链2-1和搭扣2-2固定在前面板I上，前面板I内嵌屏蔽条，屏蔽罩2通过搭扣2-2压紧屏蔽条，实现机箱屏蔽；同时为了美观及提高屏蔽效能，在阻尼铰链2-1外面安装有挡块2-3，可以挡住阻尼铰链2-1及缝隙，同时又美观大方。后面板4内嵌屏蔽条，独立风机组件5通过螺钉固定在后面板4上将屏蔽条压紧，增强机箱的屏蔽效能。
[0063]本实施例中的独立风机组件5采用图4、图5所示的结构，独立风机组件5包括风机
5-1、安装板5-2、屏蔽网5-3和风机通风板5-4，风机5_1安装在安装板5_2上，安装板5_2和风机通风板5-4之间有屏蔽网5-3，通过螺钉固定成独立的风机组件，独立风机组件5通过螺钉固定在后面板4上。机箱通风口内嵌屏蔽网，屏蔽罩和风机组件5都有屏蔽网和屏蔽条进行电磁屏蔽。机箱前面的屏蔽效能为35.5dB，后面的屏蔽效能34.1(^，满足6见5240-2004中2级机箱机柜屏蔽效能的要求，适用于对电磁兼容性要求较高的场合。
[0064](七)为实现机箱的高抗振动冲击能力，本实施例中的功能模块6采用图3所示结构，机箱结构采用图2所示结构，侧板组件3-3、3-4采用图6、图7所示结构。功能模块6包括模块盒6-1、盖板6-2、印制板6-3、助拔器6-4、锁紧条6_5和浮动盲插连接器6_6，锁紧条6_5通过螺钉安装在模块盒6-1的导热肋片上;功能模块6通过锁紧条6-5固定在机箱集成导轨3-
1、3-2的插槽上，提供可靠的固定作用。功能模块6是全封闭的结构，模块与背板7的连接都通过盲插连接器，极大减少了电缆数量，走线通过背板，提高了整机的抗振动冲击能力。左侧板组件3-3包括左侧板3-3-1、轴3-3-2和轴盖3-3-3，轴3-3-2与左侧板3-3-1上对应的孔过盈配合，轴盖3_3_3放在左侧板3_3_1和轴3_3_2上，通过螺钉进彳丁紧密的固定;轴3_3_2和轴盖3-3-3均为不锈钢材料，左侧板3-3-1材料为防锈铝5A05 ；通过轴3_3_2和左侧板3_3_1的过盈配合，再加上轴盖3-3-3通过不锈钢螺钉与左侧板3-3-1压紧的结构设计，可以提高机箱抗振动冲击性能。同理右侧板组件3-4的结构设计也是一样的，可以提高机箱抗振动冲击性能。风机5-1选用抗振动冲击的高性能风机。经过上述的结构设计，机箱可抵抗不小于30g的冲击载荷，可满足均方根值为6.5g的随机振动，可适应机载应用环境要求。
[0065](八)为实现机箱的高防盐雾能力，本实施例中的功能模块6采用图3所示结构，机箱结构采用图2所示结构。功能模块6包括模块盒6-1、盖板6-2、印制板6-3、助拔器6-4、锁紧条6-5和浮动盲插连接器6-6，锁紧条6-5通过螺钉安装在模块盒6-1的导热肋片上;功能模块6通过锁紧条6-5固定在机箱集成导轨3-1、3-2的插槽上，提供可靠的固定作用。功能模块6是全封闭的结构，提高了模块的防盐雾能力。机箱散热采用模块传导散热和机箱强迫风冷的方式，冷却空气不经过功能模块6，直接穿过散热器，从独立风机组件5排出。通过散热方式的改变，气流不经过功能模块6，气流带进来的水分、灰尘、盐等杂质很少影响功能模块6中的元器件，提高了机箱的防盐雾、防霉、防尘能力。机箱和模块的材料均采用三防性能高的防锈铝，屏蔽网5-3、阻尼铰链2-1、搭扣2-2、轴3-3-2和轴盖3-3-3均为不锈钢材料，防锈铝均采用导电氧化，机箱外表面均采用喷氟聚氨酯磁漆处理，风机5-1选用防盐雾风机。通过这些设计改进，机箱可满足国军标96小时的盐雾试验。
[0066](九)为最大限度的实现机箱的模块化设计，本实施例中的功能模块6采用图3所示结构，机箱结构采用图2所示结构。机箱采用模块化的设计思路，简化机箱结构，统一背板7的槽间距为I英寸，统一功能模块6的厚度为24mm，统一功能模块6上的助拔器6-4和锁紧条
6-5，进而统一了集成导轨3-1、3-2的结构，统一了独立风机组件5、背板7和屏蔽罩2的结构设计，将机箱的结构件标准化、系列化、模块化，提高了整个机箱的结构件重用度。整个机箱的模块化程度高，大大降低了机箱制造和管理的成本。
[0067]在本实施例中，可以看到机箱电磁兼容性能与散热性能、快速拆卸性能互相排斥的技术难题已经解决。
[0068](十)整个功能模块6的快速插入和拔出工作过程如下:
[0069]快速插入时:抬起屏蔽罩2上的搭扣2-2，打开前面板I上的屏蔽罩2，将功能模块6对准机箱框架3上的插槽，轻轻插入。利用功能模块6上的助拔器6-4与集成导轨3-1、3-2上的凹槽配合，轻松克服功能模块6上浮动盲插连接器6-6和背板7上的盲插连接器的插拔阻力，将功能模块6插入机箱，压紧盲插连接器，使连接器信号可靠联通，助拔器6-4扣入功能模块盒6-1上的限位槽中实现自锁定。锁紧功能模块6自带的锁紧条6-5，将功能模块6可靠的固定在机箱上，实现模块固定和传热，如图2所示。
[0070]快速拔出时:松开功能模块6的锁紧条6-5，利用功能模块6上的助拔器6-4与集成导轨3-1、3-2上的凹槽配合，轻松克服功能模块6上浮动盲插连接器6-6和背板上的盲插连接器的插拔阻力，将功能模块6拔出。用力按住屏蔽罩2上的搭扣2-2，锁紧屏蔽罩2，如图8所不O
[0071]综上所述，本技术方案原理先进，结构简单可靠。功能模块实现了快速插拔，调试维护方便。机箱和功能模块自身不带任何其它工具，完全利用机箱和模块的自身配合实现了功能模块的快速插拔、快速更换。机箱实现快速更换风机，只需将独立风机组件拆下，更换其中的风机就可;不需要拆除机箱盖板，松开后面板上连接器的电缆或焊掉电缆组件中与后面板连接器相连的电缆接头，拆除后面板后拆下风机更换。机箱实现了射频盲插能力、高散热能力、高电磁屏蔽能力，具有抗振动冲击能力强、防盐雾能力强和整机模块化的特点。同时可以满足机载平台安装要求和环境适应性要求，同时满足军用环境使用要求和性能指标要求。
[0072]以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种模块化机箱，包括机箱框架，其特征在于，所述机箱框架由上、下集成导轨，和左、右侧板组合构成，所述机箱框架前方设置有前面板，后方设置有后面板，在上、下集成导轨之间插装有若干功能模块，所述前、后面板，上、下集成导轨以及左、右侧板共同构成隔绝腔室，为所述功能模块进行电磁屏蔽和盐雾隔绝;所述上集成导轨的上方和下集成导轨的下方设置有盖板，所述盖板与上、下集成导轨之间构成冷却通道，流通冷却气流为所述功能模块进行冷却降温。2.根据权利要求1所述的模块化机箱，其特征在于，所述前面板中部设置有功能模块出入口，出入口设置有旋转打开式屏蔽罩，所述屏蔽罩通过阻尼铰链和搭扣安装在所述前面板上，与所述机箱框架之间设置有电磁屏蔽条。3.根据权利要求1所述的模块化机箱，其特征在于，所述后面板上设置有风机组件，所述前面板上对应所述冷却通道设置有通风孔，风机组件运转促使冷却气流从所述通风孔进入所述冷却通道，经风机组件排出机箱，对所述功能模块进行冷却降温。4.根据权利要求3所述的模块化机箱，其特征在于，所述上集成导轨的上方和下集成导轨的下方设置有散热片，功能模块将工作发热传导至上、下集成导轨，被冷却气流降温。5.根据权利要求3所述的模块化机箱，其特征在于，所述风机组件通过安装板安装在所述后面板上，安装板上设置有电磁屏蔽网，安装板与所述后面板之间设置有电磁屏蔽条。6.根据权利要求1所述的模块化机箱，其特征在于，所述功能模块设置在模块盒中，模块盒前端设置有助拔器，前端两侧边上设置有锁紧条，模块盒后端设置有浮动盲插连接器，与所述功能模块后端的印制板连接。7.根据权利要求6所述的模块化机箱，其特征在于，所述上、下集成导轨后方安装有背板，所述背板上设置有盲插连接器，供所述模块盒后端的浮动盲插连接器插入联通。8.根据权利要求7所述的模块化机箱，其特征在于，所述后面板上设置有后装式连接器，与所述背板联通。9.根据权利要求1所述的模块化机箱，其特征在于，所述左、右侧板上均设置有若干导轨支撑轴，所述机箱通过所述支撑轴安装在机柜中，所述左、右侧板上对应所述支撑轴设置有安装孔，支撑轴与安装孔过盈配合，所述左、右侧板内侧配合支撑轴设置有轴盖，通过螺钉将轴盖与支撑轴组合，对所述支撑轴限位固定。10.根据权利要求9所述的模块化机箱，其特征在于，所述支撑轴采用不锈钢，所述前、后面板、盖板和左、右侧板均采用防锈铝5A05，所述上、下集成导轨采用铝合金6061;所述机箱为19英寸标准机箱。
【文档编号】H05K7/20GK105960132SQ201610374717
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】叶发亮
【申请人】中国电子科技集团公司第三十六研究所