公司结构件三防设计规范.docx

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1、公司管理文件结构件三防设计规范文件编号：发送:版本:抄送：保密等级：总页数：18发出部门:附件：无发布日期：D跨部门文件类SJ：主题词：三防设计、结构件口部门内编制人：责任人:审核：批淮：文件变更记录变更日期版本变更条款变更内容责任人文件分发清单分发部门/人数量签收人签收日期分发部门/人数量翁攵人签收日期1.目的为使公司设计的电子设备能够符合业界对于结构件三防技术的一般要求，特制订本规2.范围木规范规定了产品线产品需具备三防能力时的结构设计所要注意的要求。所有技术文件中材料选择、涂料涂覆、金属镀覆和化学处理表示方法应按本规范规定填写。3.定义三防：对“防湿热、防盐雾和防霉菌”的通俗称呼，其最终

2、目的是防止腐蚀。三防等级：产品工作环境分类和三防等级分类参照产品线产品三防技术等级指南。腐蚀：材料受环境介质的化学作用而发生性能卜降，状态改变，直至损坏变质。金属材料在潮湿大气中的腐蚀破坏是电子设备防腐蚀设计重点考虑的问题。非金属材料（主要指高分子材料）在一般大气环境中的老化（大气老化）是电子设备中常见的腐蚀现象.材料选择一公司产品线产品包含的结构件所用材料主要包括:冷轧钢板、铝合金板、电镀锌板、铝型材、铝合金压铸件、锌合金压铸件、塑胶件、铜合金等。I型结构件：指当设备处于工作状态时，零件表面直接暴露在自然环境中，并且会受到雨、冰雹、雪、日光照射和风沙的直接作用的结构件.II型结构件：指当设备

3、处于工作状态时，其零件表面不直接暴露在自然环境中，或不会受到雨、冰直、雪、口光照射和风沙的直接作用的结构件。涂料涂覆：金属、非金属制件表面涂覆，产品线产品结构件用到的涂料被分为两大类：油漆、塑料粉末（混合型）。金属镀覆和化学处理：金属和非金属制件上进行电镀、化学镀、化学处理和电化学处理。4.职费产品线各产品线整机研发部：根据结构件三防设计规范，结构工程师完成结构设计。供应法管理部：根据结构件三防设计规范，完成工艺指导文件；监督、执行设计发布的技术文件、确保外协厂严格按照我司技术规范作业、协助外协厂处理三防质量加工问题。5.工作程序5.1环境当公司产品处于复杂的自然环境因素下时，各种因素会影响箱

4、体内部的微环境和设备本身的性能及可靠性。在配置时，首先要考虑到环境因素，根据使用环境来确定整机布局及箱体材料等基本参数。5.1.1产品面临的环境因素产品线产品在生命周期内面临的自然环境因素可分为以下几类：D气候环境-温度、湿度、气压、太阳幅射、风、降水；2）机械活性物质-砂、漂浮尘、沉降尘：3）化学环境-盐雾、氯化氢、硫化氢、二氧化硫、臭氧等腐蚀性气体；4）生物环境-植物、动物：5）机械环境条件一一地震：6）电磁环境一一雷电；由于雷电的膨响更多是靠防雷器以及电路的保护，因此主要需要考虑前5种因素的作用。产品线产品在寿命周期内面临的工业环境和特殊使用环境（诱发环境）因素可分为以下几类；温度梯度、

5、加速度、高压、高强度噪声、瞬态冲击、电磁场、高能冲击、腐蚀性介质、周期振动、固体粉尘、随机振动。5.1.2各环境因素作用机理与设计关注点5.1.2.1温度温度变化会使电子器件的参数发生漂移（如表1）。高温时多数电子器件的失效率会增大、寿命也会降低；低温时，材料的物理特性发生变化。表1温度乂寸电子器件的影响环境因素环境条件作用机理高温北非、中东、印度等地区499，地频率稳定性变差；电子器件参数漂移；表温度70C低温高纬度或高海拔地区-46C密封器件易损坏；弹性部件强度降低；温度变化温度变化0.5*C/min绝缘材料老化设计关注点：系统中必须配置温度控制设备.通常采用散热片作为主要散热部件，与循环

6、凤机一起对系统内部的温度进行控制。对于低温环境，系统中须配置合适加热功率的加热器，加热功率的选择取决于产品的热容量和产品的隔热保温措施。箱体内部可以加配隔热棉5.1.2.2湿度绝对湿度较大（大于36gm3）时，容易引起器件绝缘和隔热特性变化，水汽可能会通过渗透作用进入密封绝缘器件的内部，最终导致其失效；而相对湿度较大（4、Ioo%）时，对于空心的或有密封或半密封外壳的结构，水汽可能会通过呼吸作用使其内部产生凝露。在我国南方的夏季和全球的热带雨林地区，恒定湿热情况会经常出现，而交变湿热情况经常会出现在早晚温差大的地区，或雨雾多、温度变化较快的山区。设计关注点：密闭式结构具备较好的湿气防护能力，但

7、成本较高；如果设计为非密闭式，应考虑配置必要的加热设备（如加热膜等），并通过监控单元对相对湿度进行控制。若凝露不可避免，须确保凝露不回流设备内部，对设备产生功能损毁。5.1.2.3太阳辐射在地面上或在高海拔地区使用时，太阳辐射的热效应、光化学效应，会对系统的性能产生影响（如表2）,在强紫外光环境中，塑料和橡胶材料的老化速度会加快。表2太阳辐射对电子器件的影响环境因素环境条件作用机理太阳辐射热效应大于1180Wm2稳定性变差，参数漂移，寿命缩短，密封损坏光化学效应紫外线辐射塑胶材料老化，合成橡胶分解设计关注点：设计时应选择具有良好弹性、耐高低温、耐老化性能的橡胶材料，且老化后要易于更换。箱体中的

8、接缝处如果采用密封胶的形式密封，也要选用耐高温、耐老化材质，并避免塑料和橡胶材料直接暴露在太阳光下。可通过增加辐射换热的空间热阻和表面热阻来尽量减少太阳辐射对设备内的温度影响。空间热阻的增加可通过遮阳罩或双层箱体结构等来实现。表面热阻的增加可通过涂覆特定涂料，提高箱体外表面对红外线的反射能力来实现。5.1.2.4降水降水可以分为雨、雪、冰雹三种环境，如果进入到箱体内部，会直接导致电气设备失效，造成严重危害(如表3)。表3降水对电子器件的影响环境因素环境条件作用机理雨最大降水量10mmmin,雨滴直径3mm,雨滴降落速度6ms,吹雨，风速18m/s的暴雨渗入产品内部，腐蚀可能性增大，电气设备失效

9、雪最大积雪深度89cm,最大雪密度：200400kgm3结构破坏，融化雪水渗入产品内部，冰冻后无法打开冰雹密度800kgm3,最大宜径IOmm,质量471g,结构破坏降落速度52m/s,碰撞能量627J设计关注点：主要应该关注于箱体的防水设计，般应该考虑到箱体拼接处、门盖闭合处、线缆接口处、进出风口处等地方的防水设计。应注意密封条及密封胶的选择。产品线户外箱体防水一般按IP代码的外壳防护等级(IEC60529/GB4208)标准进行设计，耍求IPX5以上。5.1.2.5风自然界的风速可达60ms,台风、飓风吹袭时可能使产品晃动、摇摆、严重时甚至倾倒。在美国GR487标准中，就要求对于固定在墙上

10、或是柱子上使用的箱体，应该能够抗拒67ms的风速作用于箱体前面或是后面中间位置-半时产生的力矩。设计关注点：门盖必须设计防风装置.必要时可以为箱体设计和配置辅助的固定部件。5.1.2.6沙尘沙尘的定义为：尘：d150m.沙：d=150850Um。沙尘会导致过滤装置堵塞或者元件表面磨蚀，如果沙尘中的电解质含量较高，会使电气绝缘变差。在北方地区，春秋季风起的时候都会有沙尘伴随。沙尘浓度非常大时就是人们常说的沙尘暴。设计关注点：对于沙尘的防扩I如果产品只在国内销售，则可依据IP代码的外壳防护等级(IEC60529/GB4208)标准进行设计，一般室外箱体要求IP5X以上。但是需要指出，IP防护等级所

11、考虑的环境因素仅限于沙尘和水，因此按前述标准进行设计的户外系统不具有防爆的特性，相比较而言，美国NEMA250、UL508和加拿大CSACS22.2No.94等外壳防护标准中，对于安全(爆炸、着火等)、其它环境(雨雪、冰冻、纤维类尘、腐蚀物质、耐油浸等)有着更高的要求。5.1.2.7盐雾海岛的含盐大气的组成近似于天然海水的构成，这种盐雾腐蚀的环境对产品长期使用的可靠性会产生非常大的影响。盐雾对电子器件的影响如表4所示，同时还会导致箱体板材生锈等问题。产品的结构设计和加工工艺要考虑必要的防护措施。表4盐雾对电子器件的影响环境因素环境条件作用机理盐雾颗粒盐雾浓度一般在2m以下海洋上空5.00mgm

12、3沉降电路板上可能，造成短路失效，金日沉降量海岛和沿海地区890mg/(m2day)属部件受到腐蚀设计关注点：主要关注于防腐蚀设计，另外需要对户外箱体的版本进行规划，开发特别针对海岛环境的户外箱体。需要从散热形式、结构形式、表面处理及材质等方面全面考虑防腐性能提升。5.1.2.8腐蚀性气体大气中存在的腐蚀性气体可能的组成有CI2、H2S、No2、SO2等，其作用机理主要是与湿度、温度等因素综合发生作用，进而导致金属腐蚀以及塑料、橡胶材料的老化变形等.野外的白然环境中，空气中腐蚀性气体污染物含量很低，值得重点关注的是城市工业区和人口密集区域，那里一般气体污染物含量较高，有必要时可参考当地环保部门

13、发布的有关报告。设计关注点：主要关注于防腐蚀设计。产品设计时，如选择钢质材料，需进行多层防腐处理（例如热镀锌板加户外粉），如果选用铝合金材料，表面可采用阳极氧化加户外粉。5.1.2.9植物、动物植物影响主要体现在设备由于霉菌、真菌等的影响而发霉，影响外观，而如果绝缘材料（如线缆的绝缘层）成为菌类的生长基质，则会影响到产品的电气安全性能。野外的啮齿类小动物（老鼠等）进入机柜内部，也会对设备造成不可估量的损害。设计关注点：如果系统内部环境有稳定的温湿度控制，霉菌就很难生长。箱体外部的颜色应避免使用对野生动物有刺激性的色系，所有孔洞及线管等均应采取防止小动物进入内部的措施（例如防鼠袋、防火泥等）。5

14、.1.2.10地震地震的主要原因是大陆的断层错动。根据GB17740T999,将地震划分为12个烈度等级。此外需要注明的是，全国主要城市基本烈度为9度的有下关、西昌、东川等地，国际业务建议参考IEC60721-2-6或GR63、EN300019-1-3选取里氏震级大于7级。设计关注点：通过对系统进行静拉力测试，可以初步判断其结构强度能否满足有关震级的要求，通过扫频振动测试检查系统的共振点，可以发现产品结构上的薄弱环节，帮助改进柜体结构设计。5.1.3防腐蚀设计防腐蚀设计，主要集中在结构形式、基体材料和表面处理方法的选择上，进一步引中，还涉及到生产工艺方法、物流运输、包装防护、工程安装规范性等方

15、面。箱体外部百叶窗口撕裂处、棱边处、底座过线处等部位也应注意喷涂质量。5.2结构设计原则第一类措施是减轻损害的根源。如减小发热、振动，减少腐蚀介质的排出量或降低腐蚀介质的浓度等。第二类措施是隔离。如把发热源与设备工作部分隔开，把腐蚀介质与有关机械部件隔开，把产生噪声的振动源与发声部分隔开，把产生噪声的设备与人员隔开等。第三类措施是提高抗损坏能力。如加强散热措施，采用耐热、耐腐蚀性强的材料等。第四类措施是更换易损件。设计中考虑到某些在强烈受损部位工作的零部件首先损坏，但使它们易于更换，定期更换这些易损件，以保证整机正常工作。5.3结构设计常用技巧a）避免积水结构。平面转接处应向下平滑过渡，设备的外罩应恰当地倾斜，使水流走。在可能积水