試析電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中CAD技術(shù)的應(yīng)用

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，電子設(shè)備正朝著體積微型化、功能集成化，越來越智能化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展。同時，電子設(shè)備對外觀時尚、操作簡便的要求也越來越高。這就為電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作提出了更高的要求，運用CAD技術(shù)進行電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作是完成此要求的有效途徑。本文首先對電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計概述進行了簡要的介紹，然后對CAD技術(shù)在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進行了分析。

【關(guān)鍵詞】電子設(shè)備；結(jié)構(gòu)設(shè)計；CAD技術(shù)

1、電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

1.1電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

研制電子設(shè)備的時候必須首先對其結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，這對保證該電子設(shè)備的優(yōu)良性能發(fā)揮著重要的作用，是不同忽視的關(guān)鍵步驟。在研制的過程中不僅要對方案和線路進行提前設(shè)計，還必須要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，才能夠研制出新型的電子設(shè)備。對于一種電子設(shè)備來說，只有電路、元器件以及結(jié)構(gòu)設(shè)計都完全達到技術(shù)先進并能夠確保高質(zhì)量、高水平之時，才可以稱之為優(yōu)良的電子設(shè)備。隨著科技的發(fā)展，新型的電子設(shè)備越來越系統(tǒng)化、功能集成化、體積微型化，也越來越高智能，這就給電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作提出了更高的要求。

正因為電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作越來越復(fù)雜，其所涉及的技術(shù)內(nèi)容也越來越廣泛，不再局限于與電子學(xué)密切相關(guān)的機械學(xué)、電子學(xué)、制造工藝學(xué)等學(xué)科，同時也涵蓋了化學(xué)、環(huán)境學(xué)、傳熱學(xué)等。

從以上分析，我們可以看出，電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程涉及機械與電子的密切結(jié)合，需要對多種學(xué)科知識進行綜合運用才能夠達成目標(biāo)，這是電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計最顯著的特點。

1.2電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容

在第二次世界大戰(zhàn)之前，由于人們所使用的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)都比較簡單，因此也不需要對其進行設(shè)計。隨著二十年代后期電子管的大量采用以及二十世紀(jì)中葉電子技術(shù)的推廣，電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計才開始引起注意。直到二十世紀(jì)中后期，電子設(shè)備的體積越來越細(xì)，從小型到超小型到微型的發(fā)展中傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)電子設(shè)備外形的變化，結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法需要進行變革，逐漸受到人們的重視。目前的結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容包括以下七個方面：

第一，整機組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計，也就是電子設(shè)備的整體設(shè)計。對電子設(shè)備進行整機組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)是產(chǎn)品的技術(shù)條件以及該電子設(shè)備投入使用以后的環(huán)境條件。進行整機組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計既需要對整機組裝進行構(gòu)思，也要對電子設(shè)備的各個分系統(tǒng)以及不同的功能單元進行設(shè)計，具體的內(nèi)容包括環(huán)境防護設(shè)計、結(jié)構(gòu)單元、傳動和執(zhí)行裝置以及總體布局四個方面。造型設(shè)計方面，秉承實用、經(jīng)濟、美觀的基本原則，力求從外觀上給人一種眼前一亮的感覺。

第二，熱設(shè)計，也就是對電子設(shè)備的元器件、組件以及整機的溫升進行控制。熱設(shè)計的基本原則是在盡量減少熱傳路徑的熱阻的基礎(chǔ)之上，對電子設(shè)備各個傳熱環(huán)節(jié)的熱阻值進行合理的分配；對于發(fā)熱元件以及熱敏元件的位置和間距進行合理布置；正確設(shè)置印制板組裝件的方向和間距，保證冷卻氣流能夠均勻的流過每一個發(fā)熱元器件，從而達到均勻降溫冷卻的目的，最終實現(xiàn)電子設(shè)備內(nèi)部各個元器件在溫度的極限范圍內(nèi)正常運行的目的。在實踐中，常用的進行溫升控制的方法包括兩種自然冷卻和人工降溫，其中人工進行降溫的方式又包括強迫進行風(fēng)冷、液冷或者熱管傳熱等。

第三，結(jié)構(gòu)的靜力計算和動態(tài)參數(shù)設(shè)計。如果該電子設(shè)備是用于運輸工具中或者是處于運輸過程中，那么就要保證該電子設(shè)備具有足夠的強度和剛度，以防止因為材料疲勞或者結(jié)構(gòu)諧振等情況引起的對電子設(shè)備正常性能的不良影響。在實踐中一般是采用減震或者緩沖措施防止電子設(shè)備強度和剛度的減弱。

第四，電磁兼容性結(jié)構(gòu)設(shè)計。進行此設(shè)計的目的是徹底消除或者降低自然和人為的電磁干擾，減小對電子設(shè)備的損害，提高電子設(shè)備抗電磁干擾的能力。也就是要保證電子設(shè)備在復(fù)雜的電磁環(huán)境中正常工作自身不受到損害，并且不對環(huán)境造成污染。由此可以看出此項設(shè)計包含兩個部分的內(nèi)容：首先是保證電子設(shè)備自身的正常工作，提高抗電磁干擾的能力；然后還要降低自身對環(huán)境中其他設(shè)備的電磁干擾，不影響其他設(shè)備的正常工作。實踐中常用的方法有屏蔽、接地與搭接以及其他抑制干擾的方法，例如選擇合適的元件、進行合理布局等。

第五，防腐蝕設(shè)計。惡劣的氣候條件經(jīng)常會導(dǎo)致電子設(shè)備的材料發(fā)生腐蝕、霉?fàn)€等損壞，進而導(dǎo)致電子設(shè)備性能降低、器件失效、設(shè)備出現(xiàn)故障等異常情況，甚至?xí)?dǎo)致電子設(shè)備功能的完全喪失。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須對此進行考慮，以提高電子設(shè)備抗不良環(huán)境的能力，延長其使用壽命。設(shè)計內(nèi)容主要包括確定防護措施，選擇抗腐蝕的材料以及研究新的防腐蝕方法，例如消除或者減弱環(huán)境中的腐蝕性因素、對不耐腐蝕材料進行表面的耐腐蝕處理、電化學(xué)保護等。

2、CAD技術(shù)在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

2.1CAD技術(shù)概述

CAD也就是計算機輔助設(shè)計，指的是設(shè)計師充分發(fā)揮計算機高速計算以及顯示圖形等的優(yōu)勢，運用自身專業(yè)知識對產(chǎn)品進行規(guī)劃與計算、綜合模擬和仿真演示、評價、繪圖以及管理等設(shè)計活動的總稱。CAD技術(shù)因其縮短產(chǎn)品周期、降低生產(chǎn)成本、提高勞動效率、提高技術(shù)創(chuàng)新能力、確保設(shè)計質(zhì)量以及促進科技成果轉(zhuǎn)化的六大優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計、機器制造以及科學(xué)研究等領(lǐng)域，是工廠、企業(yè)、科研部門等提升自身創(chuàng)新能力以及市場競爭力的重要手段。同時，CAD技術(shù)的應(yīng)用水平能夠反映一個國家科學(xué)現(xiàn)代化以及工業(yè)現(xiàn)代化的水平。

2.2CAD軟件在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

我國國內(nèi)的CAD軟件市場被國外的CAD軟件大量占據(jù)，國產(chǎn)的CAD軟件非常少，特別是高端產(chǎn)品市場國產(chǎn)的CAD軟件更是勢單力薄。與國際市場相比，我國國內(nèi)的市場依舊處于發(fā)展的初期，市場潛力巨大。目前，國產(chǎn)的CAD軟件在產(chǎn)品的開發(fā)水平以及商品化、市場化的程度上都落后于發(fā)達國家，需要對其進行完善。下面，對電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中實際使用的兩款CAD軟件進行簡要介紹：

第一，二維圖形CAD軟件。CAXA電子圖板是我國自主版權(quán)的CAD軟件系統(tǒng)，在我國電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮著重要的作用。這是一款功能齊全的CAD系統(tǒng)，運用交互圖形的方式，實時構(gòu)造、編輯、修改幾何模型，并且在此過程中對各類拓?fù)湫畔⑦M行存儲，以便設(shè)計師隨時調(diào)用。CAXA電子圖板因其簡單易學(xué)、智能設(shè)計、方便實用、體系開放等特點獲得了數(shù)萬用戶的青睞，在所有需要二維繪圖的設(shè)計過程中都可以進行方便快捷的使用，提高設(shè)計師的工作效率，充分幫助其發(fā)揮自身的聰明才智以及創(chuàng)造性，促進電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范化。

第二，三維圖形CAD軟件。Solid works是美國Solid works公司開發(fā)的一款CAD軟件。該款軟件自問世以來就因其自身優(yōu)異的性能、便捷的操作性和創(chuàng)新性，對設(shè)計師的工作提供極大的幫助，提高其工作的效率而大受歡迎，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為三維機械設(shè)計軟件的標(biāo)準(zhǔn)。電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中用到三維構(gòu)圖的都可以采用該款軟件進行設(shè)計。

3、結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，電子設(shè)備正在朝著高性能、系列化、微型化以及更加可靠的方向發(fā)展，對電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作提出了更高的要求。而在其設(shè)計的過程中應(yīng)用CAD技術(shù)，能夠降低工作難度，提高工作效率，是高效完成電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的關(guān)鍵。相信，在CAD技術(shù)的支撐下，未來電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計一定會獲得更好的發(fā)展，助力我國電子產(chǎn)業(yè)的整體進步。

參考文獻

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