折叠式电子设备通用标准机箱的制作方法

专利名称：折叠式电子设备通用标准机箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种主要用于航空、通信电子设备的通用标准机箱。
背景技术：
电子设备机箱是把设备内部各种电子元器件、组件、模块和机械零部件合理组装成为有机整体，使其免受各种复杂环境影响和干扰，确保电性能实现的基础结构。作为现代高技术产品的电子设备机箱，早已不再是单纯的设备外壳、机械安装支撑的概念，而是以满足设备功能和使用环境要求为基本设计内容，体现电子设备总体设计思想的综合技术。国外发达国家特别是欧美很早就推行了军、民用电子设备机箱的标准化、系列化设计工作。美国航空无线电公司(Aeronautical Radio Inc.)早在1956年就制定了 ARINC404规范,规定航空电子设备机箱外形尺寸代号为ATR，其特点是所有电子设备一律为高度完全相同的长方体，不同设备可选不同的长度和宽度；对外电气接口全部采用安装在设备后壁上的DPX - 2矩形电连接器完成；为避免电气交联给维修和电磁兼容带来困难，机箱前面板尽可能不设置圆形连接器；为便于使用飞机环控系统冷却气流，采用统一的设备紧固与安装接口方式，从安装架冷却通风系统进入设备。该公司1974年又推出了 ARINC404A规范，增加了矮小型1/4ATR、短IATR 二种尺寸的机箱。1977年美国航空无线电公司又发布了新的ARINC600规范，将设备外形尺寸系列代号改称为可更换标准设备单元MClXModular Concept Unit),与ARINC404及404A相比外形尺寸采用国际单位制，可选尺寸宽度最小为25. 4mm (1MCU)，最宽为388. 4毫米(12MCU)，共12档；用600型矩形连接器代替DPX - 2矩形电连接器，可安装600根接插件并可安装同轴、光纤、电源和识别销等接插件。1985年美国军方发行的采用国际单位制的D0D-STD-1788 “航空电子设备接口设计标准”，规定电子设备外形尺寸系列代号为现场可互换设备LRU (Line ReplaceableUnit)，其尺寸与ARINC 600的MCU尺寸系列完全相同，只是少了一个25. 4mm(IMCU)的宽度，共11档；后部安装的M600型军用矩形连接器可安装750根接插件，高度比600型矩形连接器少46. 61_，从而增加了后壁冷却空气进入的风道设计选择方案，增强了散热功能。我国航空电子设备机箱标准起草于80年代末，主要有GJB441-88《机载电子设备机箱和安装架的安装形式和基本尺寸》和HB7390-96《民用飞机电子设备接口要求》，前者尺寸系列代号称为ATR，接近于美军标D0D-STD-1788的LRU系列标准，但在尺寸基准、安装接口、冷却风道等细节上有很多不同，使用时要注意甄别。后者基本等同于ARINC600规范，但细节上也有一些区别。在上述所有机箱设计标准中都只规定了机箱的外形尺寸系列、接口要求等，不规定机箱如何构形的问题，即无论如何拼装，只要满足外形尺寸系列及机械电气接口要求即可。一般从机箱总体结构方案、构形上可以简单的分为图8所示的(a)积木式、(b)插板式、(C)书页式三种，其中插板式、书页式具有相对独立的机箱构成设备的外壳，内部可安装各种模块和组件。积木组合式机箱不存在单独的机箱，机箱由设备各组成单元像垒积木一样搭建而成。
现有机箱技术方案存在的不足之处
在几种典型的机箱技术方案中，由于书页式机箱可像书页一样折叠展开，方便机箱及模块的安装、检测与维护而具有独特的优势。然而又由于书页式机箱涉及多个结构、电气互联的运动部件，给机箱设计、加工、装配带来了难度而限制了其广泛的推广应用。经检索专利文献，中国专利号为201020218208，公开了名称为一种可拼叠的电气箱箱体单元、专利号为200910004493，公开了名称为折叠式电子设备、专利号为200910301709，公开了名称为电子设备机箱、专利号为200710200079，公开了名称为电子设备及其机箱，申请号为200710108546. 9，公开了名称为折叠式电子设备及其制造方法、专利号为200680047845，公开了名称为具有双轴线铰链和锁簧的可折叠电子设备，申请号为200720089856. 6，公开了名称为一种新型的电子设备组合式机箱等。上述专利公开的文献均仅针对某一特殊的电子设备研制需要而设计，离满足MCU系列通用机箱标准规定的可将按要求设计并完成独立调试的功能模块、组件通过简单快捷的机械、电气互联组装即可成为一个可折叠式LRU电子设备的通用化、系列化、组合化机箱开发方案存在明显差距和差异。具体表现在这些机箱尺寸及安装接口均根据具体设备及安装要求设计，不满足HB7390-96、ARINC600规范等标准规定的MCU尺寸系列的标准机箱要求；机箱设计与内部电路、模块紧密结合，机箱及电路模块均不具有独立性，不符合通用化、组合化的要求；机箱只具有单一尺寸规格，未实现系列化；未实现真正的折叠开放式机箱架构，模块安装、使用、维护性能较差；机箱主要为针对民用产品，结构刚强度、电磁屏蔽性能、环境适应能力不适合军用、机载等用户和平台对机箱提出的严酷使用要求。

发明内容
本发明的任务是提供一种制造成本低，使用维护方便，能够满足各种电气性能、机械连接性能、使用维护性能、环境适应性能和相关标准使用要求，具有标准化、系列化，通用化、组合化特性，可作为各种军、民用，各种平台条件下电子设备的标准LRU机箱使用的可折叠式电子设备通用机箱，尤其是MCU系列的标准折叠式电子设备通用机箱。本发明实现上述目的的技术解决方案是一种折叠式电子设备通用机箱，包括，主要适用于3MCU 6MCU机箱外形尺寸范围的现场可互换电子设备LRU，对外接口按照HB7390-96《民用飞机电子设备接口要求》及ARINC600规范尺寸系列设计制作的面板1、顶板2、后框3、底板4、右侧门5和左侧门6，其特征在于面板1、顶板2、后框3与底板4通过GB9074螺钉组合件7纵向固联成长方形箱体框架，左右侧门5、6两侧镜像对称，通过转轴螺钉8安装于后框3的两侧面上，并可绕机箱后框3上的转轴螺钉8折叠展开；其中左右侧门5、6上分别设有可以安装功能模块1、功能模块IV的型腔，顶板2与底板4的内侧面纵向通过GB9074螺钉组合件7分别安装有上、下两个中模块安装件9，中模块安装件两侧分别设有可以安装功能模块I1、功能模块III的型腔，机箱后框3内设有可以安装接口模块V的型腔，上述五个模块相互间的电气互联主要通过接口模块V实现；在机箱顶板2出风口区域17内侧面安装有确保机箱电磁兼容性能的金属丝屏蔽网组件18 ;机箱采用外部环控供风，环控冷却风通过机箱底部进风口 16进入机箱箱体并冷却内部发热模块或组件，出风口 17设置于机箱顶部，从机箱顶部出风口 17出风。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果
本发明可适用于3MCU 6MCU机箱外形尺寸范围的标准LRU现场可互换电子设备，由面板1、顶板2、后框3、底板4、右侧门5和左侧门6组成的机箱主体尺寸及外接口按照HB7390-96《民用飞机电子设备接口要求》及ARINC600规范规定的MCU (Modular ConceptUnit)尺寸系列标准设计、制作，突破了现有技术机箱仅针对某一特殊的设备研制需要，标准化、通用性、系列化、组合化不足的缺陷，可作为各种军、民用，各种平台条件下模块化电子设备的标准LRU机箱使用。采用两侧左右侧门可绕机箱后框上的转轴折叠展开的折叠开放式机箱总体方案，能够在使用时将各按要求设计并独立调试完成的功能模块安装于机箱左右侧门及中模块安装件上，极大地增强了机箱及模块的在线安装、检测与维护性能。机箱组件通过GB9074螺钉组合件连接，拆装方便，增强了机箱的通用性，同时便于特殊情况下的改进及适应设计；机箱各主要结构件采用GB9074螺钉组合件7、GB/T 24425. 3-2009锁紧型钢丝螺套进行加固连接从而具备较高的结构刚强度和耐用性；为提高产品的美观度，本发明外观设计考虑了丰富的造型，同时提供了便捷的改进设计空间；加强了人机工程、轻量化、结构优化设计，避免了板筋件机箱易变形、不适合小批量生产的缺点。各个功能模块按机箱规定的机械接口要求螺装于对应的机箱结构件上，可实现机箱与功能模块的独立设计、加工、调试；通过优化模块布局、模块结构、电气互联的方案，增强了机箱的独立性、通用性、实用性。环境条件参考D0-160-F《机载设备的环境条件与试验程序》及GJB150《军用装备试验室环境试验方法》执行，采用下部进风、上部出风，冷却风穿过机箱直接对内部各功能模块进行散热的强迫风冷散热方式，可实现300W热耗以上的整机电子设备的散热需求。机箱顶板2的出风口区域17的内侧面安装金属丝屏蔽网组件18，机箱左右侧门5、6与箱体框架的接缝区域粘结铝镀银导电橡胶条19，确保了机箱具备较好的电磁兼容性倉泛。参照军用电子设备/系统有关标准和其对可靠性、维修性、安全性、电磁兼容性等设计规范的结构设计，可同时满足抗冲击振动、电磁兼容、电气互联、可靠性、维修性、安全性、三防、人机工程、包装运输及交付等方面的需求。


为了进一步说明而不是限制本发明的上述实现方式，下面结合典型机箱(4MCU)附图给出最佳实施例，从而使本发明的细节和优点变得更为明显。图1是本发明典型折叠式电子设备通用标准机箱(4MCU)的外观构造示意图。图2是图1的分解结构示意图。图3是图2机箱内功能模块布局示意图。图4是图2左侧门的右视图。图5是图2机箱框架的左视图。图6是图2后框结构示意图。图7是图2机箱后框3安装接口模块V后的分解示意图。图8是现有技术方案机箱的三种典型结构形式示意图。
图中I面板，2顶板，3后框，4底板，5右侧门，6左侧门，7螺钉组合件，8转轴螺钉，9中模块安装件，10企业标牌，11产品铭牌，12把手，13把手转轴螺钉，14前紧定钩，15显控组件安装接口，16进风口(区域)，17出风口(区域)，18屏蔽网组件，19导电橡胶条，20不锈钢嵌件，21功能模块I安装区域，22功能模块I安装螺纹孔，23功能模块II安装区域，24功能模块II安装螺纹孔，25接口电路板安装区域，26接口电路板安装螺纹孔，27组合接插件安装窗口，28组合接插件安装孔，29 ARINC600组合式接插件，30接口电路板，31连接至功能模块II的刚柔板连接组件，32连接至功能模块IV的排线电缆连接组件，33连接至功能模块I的排线电缆连接组件。
具体实施例方式参阅图1-图8。在以下给出的一种典型折叠式电子设备通用机箱(4MCU)实施例中，主要包括了机箱整机外观构造、整机及部件结构组成和连接位置关系、使用实施中的模块布局及接口设计、使用实施中的电气互联设计、热振电磁兼容专题设计、其它实施方式等六个组成部分。机箱整机外观构造参阅图1。折叠式电子设备通用机箱4MCU采用折叠式机箱总体结构，由面板1、顶板2、后框3、底板4、右侧门5、左侧门6等主要铣制铝合金结构件以及其它辅助功能零部件组成。机箱外形的尺寸系列、对外机械安装接口按照HB7390-96《民用飞机电子设备接口要求》及ARINC600规范执行，系列代号为MCU (Modular Concept Unit)。该设计方案主要适用于3MCU至6MCU尺寸范围的通用机箱。机箱整机及部件结构组成和连接、位置关系参阅图2。箱体顶板2与底板4通过面板I和矩形立方体的后框3通过GB9074螺钉组合件7纵向固联成长方形箱体框架。机箱两侧镜像对称的左右侧门5、6通过转轴螺钉8安装于后框3的两侧面上，从而可绕机箱后框上的重力方向上的转轴螺钉8折叠展开，当机箱闭合时再通过GB9074螺钉组合件7固定。在箱体顶板2与底板4的内侧面纵向上通过GB9074螺钉组合件7分别安装有上、下2个中模块安装件9。机箱面板I上粘装有企业标牌10、铆装有产品铭牌11。机箱把手12通过转轴螺钉13安装于机箱面板I两侧面，从而可绕两转轴螺钉形成的横向轴旋转。机箱面板I上还螺装有满足HB7390标准的前紧定钩安装件14，同时还设计预留设备状态显示的显控组件安装、标识接口 15。机箱底板4的进风口区域16的尺寸及位置设计按HB7390关于LRU通风孔区的规定执行。机箱顶板2的出风口区域17的尺寸及位置设计根据模块内部布局设计，以提高散热效率，同时机箱顶板2的出风口区域17的内侧面还螺装金属丝屏蔽网组件18以提高机箱电磁兼容性能。机箱左右侧门5、6与箱体框架的接缝区域周边粘结铝镀银导电橡胶条19，以提高机箱电磁兼容性能。机箱左右侧门5、6的前端螺装不锈钢嵌件20，以保护箱体不受把手旋转刮伤同时起到装饰作用。热、振、电磁兼容专题设计方案参阅图1-图2 :机箱采用外部环控供风的强迫通风冷却散热设计方案，环控冷却风通过机箱底部进风口 16进入机箱内部冷却发热模块或组件。环控冷却风通过内部功能模块1、I1、II1、IV之间的间隙风道直接冷却各主要发热模块或组件，出风口 17设置于机箱顶部。机箱底部进风口 16的通风孔阵布局除需满足标准规定的区域限制要求外还要根据内部模块布局、热源集中区域分布等特点进行优化设计，确保冷却介质对热源集中区域进行高效散热。机箱顶部出风口 17设计要同时考虑流道风阻、电磁兼容、外观防护等要素。为提高机箱整体结构刚强度和耐用性，机箱各主要结构件含面板1、顶板2、后框3、底板4、右侧门5、左侧门6、中模块安装件9、前紧定钩14等之间全部通过GB9074螺钉组合件7进行连接，同时对所有螺纹孔采用GB/T 24425. 3-2009锁紧型钢丝螺套加固。为提高机箱的电磁兼容性能，将机箱整体设计成电磁密封式机箱，在机箱左右侧门5、6与箱体框架的接缝区域周边粘结嵌装铝镀银导电橡胶条19，金属丝屏蔽网组件18安装在机箱顶板2的出风口区域17的内侧面，以提高机箱屏蔽效能。机箱使用实施中的模块布局及接口设计参阅图3-图5。该系列机箱一般可通过M3螺钉安装4个功能模块和I个接口模块。功能模块I可以是电源模块，安装于左侧门6上；功能模块IV可以是功放模块。安装于右侧门5上；功能模块II和功能模块III可以是终端模块或信道模块，分别安装于机箱顶板2及底板4之间的中模块安装件9的两侧。功能模块I与功能模块IV的安装接口镜像对称，其中功能模块I安装于左侧门6上的机械接口，如功能模块I安装区域21、功能模块I安装螺纹孔22。功能模块I1、功能模块III的安装接口镜像对称，其中功能模块II安装于中模块安装件9 (上、下)上的机械接口，如功能模块II安装区域23、功能模块II安装螺纹孔24。接口模块V—般包含ARINC600标准高低频组合式接插件、集成接口功能元件及电气互巴不得组件的接口电路板，安装于机箱后框3腔体内部，其机械接口，如接口电路板安装区域25、接口电路板安装螺纹孔26、组合接插件安装窗口 27、组合接插件安装孔28。使用本实施例所阐述的通用机箱，其内部所装功能模块、接口模块的机械接口需按本实施例的详细尺寸规格要求设计，实现机箱与各功能模块独立设计、加工、调试。机箱使用实施中的电气互联设计参阅图6-图7。机箱内部模块电气互联方案依据机箱最终使用实施方案及内部功能模块详细设计确定，不属于本发明机箱设计内容，但本实施例给出电气互联设计实施参考方案。如采用本机箱设计方案的某电子设备主要通过接口模块实现各模块之间的电气互连，接口模块内部安装了 ARINC600组合式接插件29和接口电路板30。其中ARINC600组合式接插件29通过螺钉固联在后框3后侧面板上，接口电路板30通过周向螺钉固联在后框3的前端腔体内部，并在空间上固联有伸出后框3腔体连接至功能模块II的刚柔板连接组件31，连接至功能模块IV的排线电缆连接组件32，连接至功能模块I的排线电缆连接组件33。其它实施方式。本机箱除上述具体实施方式
外，还可通过更改局部组成部件的设计方案而扩展使用范围。典型的有取消机箱顶板2及底板4的通风散热孔阵而成为自然散热机箱，将机箱左、右侧门5、6与功能模块1、IV进行一体化设计而成为复合式机箱等。
权利要求
1.一种折叠式电子设备通用机箱，包括，主要适用于3MCU 6MCU机箱外形尺寸范围的现场可互换电子设备LRU，对外接口按照HB7390-96《民用飞机电子设备接口要求》及ARINC600规范尺寸系列设计制作的面板(I)、顶板(2 )、后框(3 )、底板(4)、右侧门(5 )和左侧门(6)，其特征在于面板(I)、顶板(2)、后框(3)与底板(4)通过GB9074螺钉组合件(7)纵向固联成长方形箱体框架，左右侧门(5、6)两侧镜像对称，通过转轴螺钉(8)安装于后框(3)的两侧面上，并可绕机箱后框(3)上的转轴螺钉(8)折叠展开；其中左右侧门(5、6)上分别设有可以安装功能模块1、功能模块IV的型腔，顶板(2)与底板(4)的内侧面纵向通过GB9074螺钉组合件(7)分别安装有上、下两个中模块安装件(9)，中模块安装件两侧分别设有可以安装功能模块I1、功能模块III的型腔，机箱后框(3)内设有可以安装接口模块V的型腔，上述五个模块相互间的电气互联主要通过接口模块V实现；在机箱顶板(2)出风口区域(17)内侧面安装有确保机箱电磁兼容性能的金属丝屏蔽网组件(18);机箱采用外部环控供风，环控冷却风通过机箱底部进风口(16)进入机箱箱体并冷却内部发热模块或组件，出风口(17)设置于机箱顶部，从机箱顶部出风口(17)出风。
2.如权利要求1所述的折叠式电子设备通用机箱，其特征在于，机箱面板(I)上还螺装有满足HB7390标准的前紧定钩安装件(14)，安装有可翻转式的机箱把手(12)，粘装有企业标牌(10)，铆装有产品铭牌(11)，同时还设计预留有安装设备状态显示的显控组件和标识接口(15)。
3.如权利要求1所述的折叠式电子设备通用机箱，其特征在于，机箱底板(4)的进风口区域(16)的尺寸及位置设计按HB7390关于LRU通风孔区的规定执行。
4.如权利要求1所述的折叠式电子设备通用机箱，其特征在于，机箱左右侧门(5、6)与箱体框架的接缝区域周边粘结铝镀银导电橡胶条(19)，以提高机箱电磁兼容性能。
5.如权利要求1所述的折叠式电子设备通用机箱，其特征在于，机箱左右侧门(5、6)的前端螺装不锈钢嵌件(20)，以保护箱体不受把手旋转刮伤同时起到装饰作用。
6.如权利要求1所述的折叠式电子设备通用机箱，其特征在于，机箱各主要结构件含面板(I)、顶板(2)、后框(3)、底板(4)、右侧门(5)、左侧门(6)、中模块安装件(9)和前紧定钩(14)之间，全部通过GB9074螺钉组合件(7)进行连接，同时对所有螺纹孔采用GB/T24425. 3-2009锁紧型钢丝螺套加固。
7.如权利要求1所述的折叠式电子设备通用机箱，其特征在于，机箱内部可以安装四个功能模块和一个接口模块，四个功能模块可以是电源模块、功放模块、终端模块和信道模块，其中电源模块安装于左侧门(6)上，功放模块安装于上右侧门(5)上，终端模块和信道模块安装于机箱顶板(2)及底板(4)之间的中模块安装件(9)的两侧，接口模块安装于后框(3)内。
8.如权利要求1所述的折叠式电子设备通用机箱，其特征在于，接口模块V内可螺钉固联安装ARINC600组合式接插件(29 )、接口电路板(30 )，其中接口电路板(30 )上集成有实现机箱内模块电气互联的刚柔板连接组件(31)、排线电缆连接组件(32、33)。
全文摘要
本发明提出的一种折叠式电子设备通用机箱，旨在提供一种可作为各种军、民用，多种平台条件使用，具有标准化、通用化、系列化、组合化特征的MCU尺寸系列的LRU电子设备通用机箱。本发明通过下述技术方案予以实现面板(1)、顶板(2)、后框(3)与底板(4)通过螺钉组合件(7)纵向固联成长方形箱体框架，可折叠展开的左右侧门(5、6)通过转轴螺钉(8)镜像对称地安装于后框的两侧面上；左右侧门上可安装功能模块Ⅰ和Ⅳ，顶板与底板之间可安装功能模块Ⅱ和Ⅲ，机箱后框内可安装接口模块Ⅴ；环控冷却风从机箱底部进风口(16)进入，从机箱顶部出风口(17)排出；机箱顶板出风口区域内侧面安装有金属丝屏蔽网组件(18)。
文档编号H05K7/20GK103002684SQ20121041834
公开日2013年3月27日 申请日期2012年10月28日 优先权日2012年10月28日
发明者熊长武, 李响 申请人:中国电子科技集团公司第十研究所