电子设备承受冲击会在极端的温度下变形吗？

大多数电子设备必须必须承受冲击和保持对工作的外壳。您的机箱在三架飞机中能承受重击吗？它会变形而在极端的温度？是电子设备的内部冷却系统经过深思熟虑？有两种方法来回答这些问题。首先：在现实生活中测试完成的设备（原型），并根据结果将其发送以进行修订。第二：模拟物理过程并纠正开发过程中的问题。这样可以更快，更高效，因此您可以在第一次迭代时就已经拥有可以工作的原型。机械设计工程师Promwad不得不尝试这两个选项。检查机箱的安全性让我们先从内置到汽车内部的设备发送紧急信号（图1）。根据职权范围，必须使用弹簧锁将其固定。禁止使用螺丝。

图1.汽车内部（前侧）的紧急信号装置必须仅用塑料卡扣固定在适当的位置。

我们决定以模拟车辆与障碍物碰撞。我们的目标是保持设备工作在意外发生后，保护乘客（他们不想受伤，因为设备的安装跌出）。图2 显示了如何在汽车的仪表盘内部的设备外观。

图2.紧急传输设备的模拟外壳使用夹子将其固定在仪表板上。

碰撞会发生什么？我们知道我们需要一个相当强大的坐骑。仿真帮助我们计算了强度，并让我们测试了设计。我们计算的夹紧力两个条件的锁存器：插入设备到汽车的内饰面板和碰撞图3和图4 使用动画显示在不同角度捕捉过程。实际上，捕捉过程会有所不同，但是在建模过程中，希望在合理的范围内尽可能简化任务。最主要的是，以占锁预加载。

图3.捕捉过程的模拟，以获得外壳到位。

从图3中的动画中，您可以看到闩锁首先穿过零件。这一招可以和简化任务的时候应该做的。在我们的计算中，稍后将包括接触部分。图4 示出了夹具的模拟侧面图。

图4.捕捉过程的模拟显示了从侧面看时夹子的弯曲。

发生事故时变送器会发生什么情况？下一步是汽车与障碍物碰撞过程的模拟，占锁存器的预载荷，即我们的第一个计算转移到第二计算。在图5中 的动画可以让你看到设备在模拟碰撞。

图5.模拟的碰撞显示了设备与仪表板的偏离。

模拟诸如这些可以让你看一个产品在一个完全不同的方式。注意到如何在结构上形成的杠杆。在这个项目上，一切准备就绪，可以生产原型。最后期限收紧。谁也没有料到这样的结果。根据仿真结果，我们按时暂停了原型的生产。它减少了一次迭代，为客户节省了资金。我们提出的设计变更，从而减少从仪表盘上的新组件的选择造成的设备的离开。我们还调整了装置的下部的安装。

在这个项目上建模另一个例子是用于在塑料铸件（注射成型）的缺陷的计算。这样的计算使我们选择了最好的材料，并使细节在技术上更加先进。其结果是，我们的产品在批量生产开始后收到的可能水槽插件的报告。计算也被用于残余应力铸造补偿期间进行。此类缺陷通常是由于铸件冷却不均匀而产生的，并取决于产品的材料。随着时间的流逝，它们会导致出现裂纹和外壳完全损坏。如果您看着塑料产品开始破裂，则可能会遇到这种现象。铸造缺陷现在，让我们到下一个项目的举动。图6

显示了一个连续生产的塑料外壳元件。

图6.在这一部分，模拟揭示了塑料内产生缺陷。

图7 示出了建模从铸件中不从产品的前侧看到的问题的结果。

图7.模拟显示了塑料内部发生的问题。

尽管缺陷发生在塑料内部，但客户仍必须意识到这些缺陷。你可能已经注意到，知名品牌不允许在自己的产品这样的问题。正如你所看到的，仿真结果不相符的100％的现实，但整体情况仍然相似。在批量生产中，一个铸件可能与另一个铸件不同，这是正常现象。

某些产品可能由于制造商的故障而有缺陷。借助计算机辅助工程（CAE）系统，您可以向制造商传达建议，并减少零件的迭代次数。这正是我们在该项目中所做的。结果，在短时间内解决了该问题。然后，该产品开始批量生产，没有明显的缺陷，不仅从外部而且从内部也没有。图8 中的动画显示了另一种产品的填充。该计算考虑了浇口系统，模具的冷却系统以及模具本身。

图8.动画显示了成型零件中塑料的流动。

图9中的红色 突出显示了铸造缺陷。

图9.仿真中的红色区域表示模具中的缺陷。

该缺陷在图10中清晰可见。

图10.您可以在这张照片中看到缺陷。

碰撞测试

强度测试是平板电脑和智能手机评论中的热门话题。通常，论坛参与者会讨论设备在意外跌落后是否会运行。在Promwad，我们还在消费类电子产品的开发中进行了此类测试。以蓝牙智能网关为例（图11）。

图11.蓝牙智能网关的外壳上有用于USB和LAN的开口。

当从1.2 m的高度掉落时，设备必须保持其原始状态，这是客户的要求之一。在技术任务中，指出了设备可能损坏的可能问题点。我们进行了七次计算，并收到了积极的结果。图12 显示了其中一个计算结果：

图12.此动画显示了外壳如何响应1.2米的跌落。

进行原型制作后，我们测试了该设备在现实生活中的跌落情况。结果再次是积极的。请记住，通过物理特性铣削的原型与通过铸造方法生产的标准情况略有不同。铣削时，产品中会残留残余应力。但是，在这种情况下，最好在进行强制转换之前进行测试。在对获得的原型进行分析之后，我们决定通过在设计中添加肋来稍微加强外壳（图13）。对将手指按在外壳上的效果进行建模后，设备的刚度应该增加了约30％。

图13.在机柜的设计中增加了肋条，从而增强了它的强度。

然后，我们订购了新的原型。在测试了抗跌落能力之后，该器件仍然开始崩溃，没有人期望到这一点（图14）。

图14.在测试期间，原型中出现了意外裂纹。

我们决定重新模拟并将结果与实际进行比较。实际上，该程序显示了这个新问题（图15）。

图15.模型显示了模具中的薄弱点。

我们去除了单个肋骨。在下一次模拟之后，我们获得了积极的结果。

对设计进行任何更改，都必须对物理过程进行重复的计算和计算机建模，这将节省开发电子产品外壳的时间和金钱。最好在工程分析系统中而不是在现实生活中检查外壳的强度。

Maxim Kendys是Promwad Electronic Design Company的机械设计工程师。
编辑：hfy