电子电气设备工艺设计与制造技术
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培训课程概述
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 工艺设计在电子电气设备中的地位 环境对电子电气设备的影响 机械因素对电子电气设备的影响 电磁干扰与抗干扰措施 二 培训课程 对电子电气电气设备的要求 人机工程学的应用 机箱机柜的设计 电子电气设备的调试 质量控制与质量管理
电子电气设备工艺设计与制造技术 1. 工艺设计在电子电气设备中的地位
工艺是劳动者利用生产工具对各种原料、半成品进行加 工或处理，使之成为产品的方法，是人类在劳动中积累并经 过总结的操作技术经验。 我国与工业发达国家在生产同类产品的差距大多不在设 计方面，而在制造工艺上。工业发达国家的产品技术保密大 都是工艺保密。 现代电子电气设备（产品）生产企业要求产品设计师既 要掌握产品结构设计方面的专业技术，又要懂得制造工艺技 术。
电子电气设备工艺设计与制造技术 2. 环境对电子电气设备的影响
2.1 温度 高温造成设备散热困难、电参数变化、元器件热击穿等； 低温造成材料变质、出现凝露受潮现象等。温度剧烈交变对电 子电气设备影响更大。 对电子元器件而言，温度每超过额定温度8 ℃，其寿命降 低一半。 在昼夜温差达到或超过30 ℃的地区使用电子电气设备时应 进行温度交变试验。
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2.2 干燥和湿热 干燥造成塑料、橡胶等有机材料变干发脆，导致某些部 件（密封件、绝缘件、弹性件等）失效。湿热造成材料受潮 变质，绝缘能力下降，元器件电参数变化、短路、腐蚀和霉 菌、昆虫侵蚀等。对于工作在湿热地区的电子电气设备必须 进行湿热交变试验。
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2.3 气压 气压降低，电子元件抗电强度下降，易导致飞弧、击穿 等；同时由于大气密度减小，设备对流散热能力变差。
在海拔5000 m以下，每升高100 m抗电强度下降1 %， 设备温度升高0.4～1 ℃；在30000 m高空抗电强度为地面的 9.9 ％，其对流散热能力约为地面的50 %。
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2.4 盐雾和大气中有害物质 盐雾使设备绝缘性降低，盐雾沉积在设备或元件、零件 上会加速腐蚀。沿海和海用设备应进行盐雾试验。 部分工业环境中的空气含有如SO2、HCl等各种化学反 应形成的烟雾。这些含有酸、碱、盐成分的雾，能引起设备 金属部件的腐蚀，并使有机材料变质。 工业环境中的工业粉尘、生物碎屑、霉菌孢子，随空气 四处传播，它们侵入设备后，能加速设备运动部件的磨损， 破坏绝缘。
电子
电气设备工艺设计与制造技术 3. 机械因素对电子电气设备的影响
机械因素主要包括振动、碰撞冲击、离心力等。其机械因 素施加在设备上时可能引起：
1 机械性损坏（如结构件破裂、变形、疲劳损坏；元器件 引线断裂、焊点脱焊等）； 2 电性能变化、工作点变化 （如可变电容片因谐振造成 电量变化；电感回路因磁芯移动造成回路失谐等）；
3 电接触和电连接失效（如接触不良、继电器误动作）；
4 其他（如腐蚀加重、涂覆层破坏、内应力变化加剧）.
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电真空件损坏 阻容元件损坏 实践证明，电子电气设备由于振动所引起的损坏大大 占 20％ 占50％ 超过由于冲击所引起的损坏，而离心力所引起的损坏只有 在特殊情况下才产生。 紧固件脱松 因此在结构设计和装配工艺上采用有效的减振、缓冲 占 11％ 措施，可以大大提高电子电气设备工作的可靠性。 电连接失效 其他占 20％ 元器件失效和损坏统计图 占 10％
电子电气设备工艺设计与制造技术 4. 电磁干扰与抗干扰措施
4.1 电磁干扰和干扰途径 电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance)是指可能引 起装置、设备或系统性能降低或对有生命、无生命物质产 生损害作用的电磁现象。
电磁干扰(EMI，Electromagnetic Interference) 是指 由电磁骚扰而引起的设备、系统或传播通道的性能下降。
电磁干扰的三要素：电磁干扰源；对该干扰能量敏感的 接收器；传输通道。 电磁干扰途径：传导干扰和辐射干扰。
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4.2 电磁屏蔽原理
电磁屏蔽对设备的要求：（1）具有抗干扰性；
（2）其电磁骚扰特性控制在一定的水平以内。 a. 静电屏蔽：防止静电场的影响，消除两个电路之间由于 分布电容的耦合而产生的干扰。 做静电屏蔽时应注意： 1.屏蔽体应有良好的接地 ； 2.屏蔽体材料应采用导电性能很好的材料。
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b. 高频电磁屏蔽：采用的低电阻金属材料，利用电磁场在金 属内部产生涡流起到屏蔽作用 。 屏蔽板良好接地时，同时也有静电屏蔽的作用。 c.低频磁屏蔽:用高导磁率的材料将被干扰物周围的磁场“短 路”掉。 做低频磁屏蔽时应注意 ： 1.屏蔽材料应选用起始磁导率较高的材料（如铁镍合金）； 2.屏蔽壳厚度s与等效半径r的比值s/r应尽可能大； 3.尽量采用多层屏蔽代替单层屏蔽 。
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4.3 电磁屏蔽的方法 a.金属板屏蔽 屏蔽效果较好，但使用不方便； b.金属网屏蔽 单层金属网的屏蔽效能不高，需要有100dB 以上的屏蔽效能时，应采用双层金属网屏蔽；
c.导线屏蔽 可分为干扰源导线屏
蔽和信号传输线屏蔽。
常用的屏蔽导线有三轴电缆和双绞线屏蔽线。双绞线屏蔽线 如再外加金属编制网屏蔽就可以克服双绞线易受静电感应的 缺点，其屏蔽效果更好。
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4.4 滤波器 滤波也是降低电磁干扰的有效措施之一。 滤波器可以把不需要电磁干扰减少到满意的工作电平 上，它在允许有用信号的频率分量通过的同时，又能阻止 其他干扰频率分量通过。 滤波器按工作方式可分为反射式滤波器和吸收式滤波 器两大类。
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4.5 接地系统与三地分离 接地的目的是防止电磁干扰，消除公共阻抗的耦合， 保障人身和设备的安全。 目前基本的接地技术有：悬浮接地系统、单点接地系 统、多点接地系统、混合接地系统。 上述四种接地系统各有优缺点，一般将设备低频部分 （小于1MHz）就近单点接地，高频部分采用多点接地。
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保护接地
接地电阻不高于4Ω
三 地 分 离
信号接地
接地电阻不高于2Ω
防雷接地
接地电阻无具体要求
保护接地时应该有漏电自断电保护开关。
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4.6 电路隔离技术 电路隔离的主要目的是通过隔离元器件把噪声干 扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。 电路隔离主要有：模拟电路的隔离、供电系统的 隔离、模拟信号测量系统的隔离、数字电路的隔离、 数字电路与模拟电路之间的隔离等。
电子电气设备工艺设计与制造技术 5. 对电子电气设备的要求
5.1 体积、重量要求 a.平均重量体积比
n
W D= V
b.体积填充系数（组装密度系数）
1 K ?( Vr
?V ) ?100%
i ?1 i
Vr—机箱（柜）内部容积， Vi—各零部件、元器件的体积， 降低提高空间利用率和原材料的消耗。
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5.2 各种防护要求 a. 散热能力和抗热冲击能力 需要热设计
b. 抗恶劣环境能力 需要三防保护
c. 抗机械因素能力 需要减振、缓冲设计 和结构刚度、强 度设计 d. 抗干扰能力 通过各种抗干扰措施 提高设备的可靠性。
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5.3 结构工艺性要求 a. 标准化系数 Kst 结构中标准化或规格化零件的使用程度； b. 继承性系数 Ks c. 重复性系数 Ke 结构的继承程度； 结构中零件规格的统一程度；
d. 材料利用系数 Km 材料的合理利用程度； e. 总工艺性系数 KM 上述各系数的算术平均值. 提高设备的结构工艺性。
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5.4 经济性要求
a 使用经济性 包括设备在使用、贮存、运输过程中所消耗 的费用。其中设备维修费所占比例最大，电源费次之。
b
生产经济性 即生产成本，它包括：生产设备费用、原材 料和辅助材料费用、工资、管理费用及其他附加费用等。 节能与降低生产成本。
电子电气设备工艺设计与制造技术 6. 人机工程学的应用
《人机工程学》：一门大部分的工程设计者没有学过的 课程。
研究“人－机－环境”之间的关系，根据“人－机 －环境”系统的任务来选择合适的操作者和对操作者进 行科学的训练。制定高效率的控制程序和操作程序，从 人的动态特点出发，解决一系列的操作问题。 友情提示：课程具体内容请参考陕西科技大学的精品课 程，课程的PPT已下载。以学习为目的下载、复制他人作 品等，不违反著作权保护法。
电子电气设备工艺设计与制造技术 7. 机箱机柜的设计
设计机箱机柜时应考虑重心和散热。 a 重心 要求机箱机柜重心低，不易倾倒。
b 散热 可以采用自然散热和强制排风。
1） 采用自然散热时，发热高的元器件一般布置在发热低 的元器件上方。 2）采用强制排风时，风扇应对着热源吹风，发热高的元器 件一般布置在风道的出口。
电子电气设备工艺设计与制造技术 8. 电子电气设备的调试
样机调试： 技术人员在参与样机调试的过程中， 抓住影响整机性能指标的部分，作深入细致的调查研究， 在一定的范围内变动调试条件和参数，寻求最佳调试指 标、步骤和方法。 样机调试的过程其实就是摸索工艺的过程。
电子电气设备工艺设计与制造技术 9. 质量控制与质量管理
a. 设计审查
b. 可靠性管理 c. 维修性管理
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