模块化设计在机箱机柜设计中的应用

倪华

摘 要：将模块化设计的理念运用到某车载雷达机箱机柜结构设计中，从而缩短产品研制周期，提高了产品可靠性，也提高了生产效率，降低了研制成本。更好的适应新形势下多品种、小批量、需不断改型的军事装备的研制生产要求。

关键词：模块化设计；机箱；机柜；结构设计

1 概述

模块化设计作为一种新的设计理论和方法，自上世纪70年代在发达国家兴起以来，已渗透到设计的方方面面，形成了理论分析、设计生产、试验标准及规范等一套完整体系。它是一种标准化方法，属于标准化范畴，是标准化原理在设计方而的具体应用。模块化设计就是将基准部件和功能部件（模块）通过各种形式的组合，或通过增加、减少来实现产品的多样化，是强调通用性和互换性的一种设计方法。

随着高新技术在军用雷达中的广泛应用，军用雷达的功能越来越先进，设备结构也日趋复杂，面对未来高科技与高集成技术的迅猛发展，传统的设计模式已经无法适应产品多样化，更新快的发展趋势和市场竞争的需求。在这种形势下，通用化、系列化、模块化在设计中的应用就显得尤为重要。

2 机箱机柜的模块化设计

2.1 模块化设计的必要性

机箱机柜作为雷达的重要组成部分，它的模块化设计对于整个雷达系统有着举足轻重的作用。不同的雷达有着不同的使用功能和应用环境，对机箱机柜的要求也是千差万别，设计出一种能适应所有应用环境的产品是不现实的，但可以设计出有侧重点的机箱机柜模块化，针对不同的使用情况，灵活的组合、互换，这样不仅缩短了研制周期，避免了重复设计，还提高了设备的可靠性和可维修性。

2.2 机柜模块

机箱机柜结构的模块化是通过结构形式模块化、外形尺寸系列化、结构件的通用化来实现的。一般说来，机柜从外形可分为琴式机柜，立式机柜和卧式机柜三种，下面就某车载雷达立式机柜为例介绍机柜的模块化设计。

机柜是机箱的载体，机柜的形式和尺寸由机箱的形式和尺寸决定。从GJB2825-97—《军用雷达机柜、插箱、插件模块化要求》中可以看到，机箱面板宽度尺寸系列为：482.6、540、609.6mm，其中，540mm仅限于舰船雷达使用。我们优先使用的是482.6mm宽的面板，也就是通常说的19″的面板。根据GJB2825-97机柜深度的尺寸系列为：500、550、600mm，优先采用550、600mm。实际工作中，考虑到机箱后面板的接插件要预留足够的空间，所以深度600mm较常用。从GJB2825-97中可知，机柜高度可选1400、1600、1800mm，实际工作中可根据所装机箱的多少来选择机柜的高度，超出的部分可装假面板，备附件抽屉或通风窗。遵循这样的统一性要求，机柜基本统一了外形尺寸系列和与机箱的安装连接尺寸。

某车载雷达立式机柜采用的是无前门列架式结构，由骨架、顶盖板、两侧门、后门、导轨、减震器等组成﹙图1﹚。骨架由立柱、上下围框、包边、导轨架等构件组成。其构件均采用钢板通过数控折弯成型，再组合焊接。这种结构形式的机柜外形美观，其强度也满足车载要求，可以作为一种机柜模块使用。机柜立柱上预留了一系列的安装孔，通过这些安装孔，任何高度的19″机箱都可以进行互换，如图2所示。导轨架没有焊接在骨架上，而是通过紧固件与骨架相连接，这种结构形式除了保证了机箱的互换性，还使机柜有了延展性，可以在需要时对机柜进行扩容。这样即使产品需要改型时也无须一切从头开始重新设计，从而缩短了设计周期，提高了产品标准化系数，减少了工模夹具种类，降低了成本。

2.3 机箱模块

某车载雷达机柜上装配的是整面板式机箱，这种机箱的前面板宽度为19″（482.6mm），高度为nU（U=44.45mm）。机箱与机柜间通过三节导轨连接，最后由前面板上的松不脱螺钉锁紧。螺钉孔的位置有统一的尺寸要求，这样可以与机柜上的系列安装孔匹配，按需要互换、调整位置，使装配更加灵活、机动。整面板机箱可分为框架式（图3）和抽屉式（图4）两种。

框架式整面板机箱是由前面板、左右侧板、后面板、底板、连接板等通用构件组成，通过紧固件连接。机箱底板上安装所需的电子器件，如果有电磁屏蔽要求的还要另加盖板，盖板通常做成穿孔金属板。框架式整面板机箱模块通常作为有一定功能性的分机的机箱模块，如发射分机、接收分机、电源分机等。

抽屉式整面板机箱类似于存放抽屉，由前面板和底板（包括后面板、左右侧板）等通用构件组成，底板用钢板折弯而成，通过紧固件连接（图4）。这种机箱模块一般作为备份抽屉使用，通常用于存放一些备附件、文件及工具等。这两种机箱有各自不同的功能，可根据实际需要分别作为机箱模块使用。

3 结束语

机箱、机柜作为雷达的基础结构体，对其内部的电子器件起着支撑和保护作用，对电路功能的实现起着至关重要的作用，在整个雷达系统中有着举足轻重的地位。某车载雷达机箱、机柜由于采用了一系列的模块化设计，不但减少了设计和制造中不必要的重复，大大简化了设计，缩短了新品研制的周期，也使产品之间的互换性和统一性得到了保证，使产品的可靠性得到极大的提高，为整机调试、使用和维修等工作带来了便利。使产品适应新形势下多品种、小批量、需不断改型的军事装备的研制生产的要求，从而提高了企业的市场竞争力。

[参考文献]

[1]卢亮明.《系列化参数设计在机箱机柜设计中的应用》.电子机械工程，2001；93（3）.

[2]何华代.《机柜通用化系列化多功能优化设计新探索》.电子机械工程，1992；（2）.

[3]王键石，等.《电子设备结构设计手册》.北京电子工业出版社，1993.2.

[4]GJB2825-97《军用雷达机柜、插箱、插件模块化要求》.