1、 电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术 电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术 电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术培训课程概述培训课程概述1.1.工艺设计在电子电气设备中的地位工艺设计在电子电气设备中的地位2.2.环境对电子电气设备的影响环境对电子电气设备的影响3.3.机械因素对电子电气设备的影响机械因素对电子电气设备的影响4.4.电磁干扰与抗干扰措施电磁干扰与抗干扰措施5.5.对电子电气电气设备的要求对电子电气电气设备的要求6.6.人机工程学的应用人机工程学的应用7.7.机箱机柜的设计机箱机柜的设计8.8.电子电气设备的
2、调试电子电气设备的调试9.9.质量控制与质量管理质量控制与质量管理二二 培训课程培训课程 电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术 工艺是劳动者利用生产工具对各种原料、半成品进行加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。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
3、都是工艺保密工艺保密。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术。1.工艺设计在电子电气设备中的地位工艺设计在电子电气设备中的地位 电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术2.1 温度温度2.环境对电子电气设备的影响环境对电子电气设备的影响 高温造成设备散热困难、电参数变化、元器件热击穿等；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。温度剧烈交变对电低温造成材料变质、出现
4、凝露受潮现象等。温度剧烈交变对电子电气设备影响更大。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对电子元器件而言，温度每超过额定温度8，其寿命降，其寿命降低一半。低一半。在昼夜温差达到或超过在昼夜温差达到或超过30 的地区使用电子电气设备时应的地区使用电子电气设备时应进行进行温度交变试验温度交变试验。电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术2.2 干燥和湿热干燥和湿热 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。湿热造成材料受潮件（密封件、绝缘件、弹性件等）失效。湿热造成材料
5、受潮变质，绝缘能力下降，元器件电参数变化、短路、腐蚀和霉变质，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进行湿热交变试验湿热交变试验。电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术2.3 气压气压 气压降低，电子元件抗电强度下降，易导致飞弧、击穿气压降低，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。等；同时由于大气密度减小，设备对流散热能力变差。在海拔在海拔5000 m以下，每升高以下，每升高100 m抗电强度下降抗电强度下降1
6、%，设备温度升高设备温度升高0.41；在；在30000 m高空抗电强度为地面的高空抗电强度为地面的9.9，其对流散热能力约为地面的，其对流散热能力约为地面的50%。电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术2.4 盐雾和大气中有害物质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上会加速腐蚀。沿海和海用设备应进行盐雾试验盐雾试验。部分工业环境中的空气含有如部分工业环境中的空气含有如SO2、HCl等各种化学反等各种化学反应形成的烟雾。这些含有酸、碱、盐成分的雾，能引起设备应
7、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。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，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。破坏绝缘。电子电气设备工艺设计与制造技术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：素施加在设备上
8、时可能引起：1 机械性损坏机械性损坏（如结构件破裂、变形、疲劳损坏；元器件（如结构件破裂、变形、疲劳损坏；元器件引线断裂、焊点脱焊等）；引线断裂、焊点脱焊等）；2 电性能变化、工作点变化电性能变化、工作点变化（如可变电容片因谐振造成（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）；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电接触和电连接失效（如接触不良、继电器误动作）；（如接触不良、继电器误动作）；4 其他其他（如腐蚀加重、涂覆层破坏、内应力变化加剧）（如腐蚀加重、涂覆层破坏、内应力变化加剧）.电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制
9、造技术 实践证明，电子电气设备由于实践证明，电子电气设备由于振动振动所引起的损坏大大所引起的损坏大大超过由于冲击所引起的损坏，而离心力所引起的损坏只有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。在特殊情况下才产生。因此在结构设计和装配工艺上采用有效的减振、缓冲因此在结构设计和装配工艺上采用有效的减振、缓冲措施，可以大大提高电子电气设备工作的可靠性。措施，可以大大提高电子电气设备工作的可靠性。阻容元件损坏阻容元件损坏 占占50电真空件损坏电真空件损坏 占占 20紧固件脱松紧固件脱松 占占 11电连接失效电连接失效 占占 10其他占其他占 20元器件失效和损坏统计图元器件
10、失效和损坏统计图 电子电气设备工艺设计与制造技术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电磁干扰与抗干扰措施4.1 电磁干扰和干扰途径电磁干扰和干扰途径 电磁骚扰电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance)是指可能引是指可能引起装置、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。生损害作用的电磁现象。电磁干扰电磁干扰(EMI，Electromagnetic Interference)是指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。由电磁骚扰而引起的设备、系统或传播通道的性能下降。电
11、磁干扰的三要素电磁干扰的三要素：电磁干扰源；对该干扰能量敏感的：电磁干扰源；对该干扰能量敏感的接收器；传输通道。接收器；传输通道。电磁干扰途径电磁干扰途径：传导干扰和辐射干扰。：传导干扰和辐射干扰。电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术4.2 电磁屏蔽原理电磁屏蔽原理 电磁屏蔽对设备的要求：（电磁屏蔽对设备的要求：（1）具有抗干扰性；）具有抗干扰性；（2）其电磁骚扰特性控制在一定的水平以内。）其电磁骚扰特性控制在一定的水平以内。a.静电屏蔽：静电屏蔽：防止静电场的影响，消除两个电路之间由于防止静电场的影响，消除两个电路之间由于 分布电容的耦合而产生的干扰。分布电容的耦合而
12、产生的干扰。做静电屏蔽时应注意：做静电屏蔽时应注意：1.屏蔽体应有良好的接地屏蔽体应有良好的接地；2.屏蔽体材料应采用屏蔽体材料应采用导电性能导电性能很好的材料。很好的材料。电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术b.高频电磁屏蔽：高频电磁屏蔽：采用的低电阻金属材料，利用电磁场在金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.低频磁屏蔽低频磁屏蔽:用高导磁率的材料将被干扰物周围的磁场用高导磁率的材料将被干扰物周围的磁场“短短路路”掉。掉。做低频磁
13、屏蔽时应注意做低频磁屏蔽时应注意：1.屏蔽材料应选用屏蔽材料应选用起始磁导率起始磁导率较高的材料（如铁镍合金）；较高的材料（如铁镍合金）；2.屏蔽壳厚度屏蔽壳厚度s与等效半径与等效半径r的比值的比值s/r应尽可能大；应尽可能大；3.尽量采用多层屏蔽代替单层屏蔽尽量采用多层屏蔽代替单层屏蔽。电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术4.3 电磁屏蔽的方法电磁屏蔽的方法a.金属板屏蔽金属板屏蔽 屏蔽效果较好，但使用不方便；屏蔽效果较好，但使用不方便；b.金属网屏蔽金属网屏蔽 单层金属网的屏蔽效能不高，需要有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
14、网屏蔽；以上的屏蔽效能时，应采用双层金属网屏蔽；c.导线屏蔽导线屏蔽 可分为干扰源导线屏蔽和信号传输线屏蔽。可分为干扰源导线屏蔽和信号传输线屏蔽。常用的屏蔽导线有常用的屏蔽导线有三轴电缆三轴电缆和和双绞线屏蔽线双绞线屏蔽线。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。缺点，其屏蔽效果更好。电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术4.4 滤波器滤波器 滤波也是降低电磁干扰的有效措施之一。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滤波
15、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。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。器两大类。电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术4.5 接地系统与三地分离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，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。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、单点接地系目前基本的接地
16、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。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上述四种接地系统各有优缺点，一般将设备低频部分（小于（小于1MHz）就近单点接地，高频部分采用多点接地。）就近单点接地，高频部分采用多点接地。电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术三地分离三地分离保护接地保护接地 接地电阻不高于接地电阻不高于4信号接地信号接地 接地电阻不高于接地电阻不高于2防雷接地防雷接地 接地电阻无具体要求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。保护接地时应该有漏电自断电保护开关。电子电气设备工艺设
17、计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术4.6 电路隔离技术电路隔离技术 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。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、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。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对电子电气设备的要求5.1 体积
18、、重量要求体积、重量要求a.平均重量体积比平均重量体积比 D=WV b.体积填充系数体积填充系数（组装密度系数）（组装密度系数）11()100%niirKVVVr机箱（柜）内部容积，机箱（柜）内部容积，Vi各零部件、元器件的体积各零部件、元器件的体积，降低提高空间利用率和原材料的消耗。降低提高空间利用率和原材料的消耗。电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术5.2 各种防护要求各种防护要求a.散热能力和抗热冲击能力散热能力和抗热冲击能力 需要热设计需要热设计b.抗恶劣环境能力抗恶劣环境能力 需要三防保护需要三防保护c.抗机械因素能力抗机械因素能力 需要减振、缓冲设计需要减振
19、、缓冲设计 和结构刚度、强和结构刚度、强度设计度设计d.抗干扰能力抗干扰能力 通过各种抗干扰措施通过各种抗干扰措施提高设备的可靠性。提高设备的可靠性。电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术5.3 结构工艺性要求结构工艺性要求a.标准化系数标准化系数 Kst 结构中标准化或规格化零件的使用程度；结构中标准化或规格化零件的使用程度；b.继承性系数继承性系数 Ks 结构的继承程度；结构的继承程度；c.重复性系数重复性系数 Ke 结构中零件规格的统一程度；结构中零件规格的统一程度；d.材料利用系数材料利用系数 Km 材料的合理利用程度；材料的合理利用程度；e.总工艺性系数总工艺性
20、系数 KM 上述各系数的算术平均值上述各系数的算术平均值.提高设备的结构工艺性。提高设备的结构工艺性。电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术5.4 经济性要求经济性要求a 使用经济性使用经济性 包括设备在使用、贮存、运输过程中所消耗包括设备在使用、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。的费用。其中设备维修费所占比例最大，电源费次之。b 生产经济性生产经济性 即生产成本，它包括：生产设备费用、原材即生产成本，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。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
21、生产成本。节能与降低生产成本。电子电气设备工艺设计与制造技术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的应用人机工程学人机工程学：一门大部分的工程设计者没有学过的一门大部分的工程设计者没有学过的课程。课程。研究研究“人机环境人机环境”之间的关系，根据之间的关系，根据“人机人机环境环境”系统的任务来选择合适的操作者和对操作者进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。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
22、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电子电气设备工艺设计与制造技术7.机箱机柜的设计机箱机柜的设计设计机箱机柜时应考虑重心和散热。设计机箱机柜时应考虑重心和散热。a 重心重心 要求机箱机柜重心低，不易倾倒。要求机箱机柜重心低，不易倾倒。b 散热散热 可以采用自然散热和强制排风。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。的元器件上方。2）采用强制排风时，风扇应对着热源吹风，发热高的元器采用强制排风时，风扇应对着热源吹风，发
23、热高的元器件一般布置在风道的出口。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电子电气设备的调试 样机调试：样机调试：技术人员在参与样机调试的过程中，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，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。标、步骤和方法。样机调试的过程其实就是摸索工艺的过程。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质量控制与质量管理 a.设计审查设计审查 b.可靠性管理可靠性管理 c.维修性管理维修性管理 d.质量反馈质量反馈 电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术三三 个人心得个人心得1.工作不能放弃学习；工作不能放弃学习；2.实践是学习的必要环节；实践是学习的必要环节；3.工作总结和调机心得能给以后的工作提供工作总结和调机心得能给以后的工作提供可借鉴的宝贵经验。可借鉴的宝贵经验。电子电气设备工艺设计与制造技术电子电气设备工艺设计与制造技术
