机箱结构设计规范合集

1范围

本规范合用于工业类计算机机箱的构造设计，并针对军工产品与需要实行特性分

类的工业计算机规定了特性分类在设计文献上的表达措施。

2规范性引用原则及参照文献

2.1GB/T3047.2-1992高度进制为44.45mm的面板、机架和机柜基本尺寸系列

2.2GB/T14665-1998机械工程CAD制图规则

2.3GB/T2822-1991原则尺寸

2.4SJ/T207.1-3-1999中华人民共和国电子行业原则《设计文献管理制度》

2.5《电子设备构造设计原理》

3定义：

特性分类：根据特性口勺重要程度，对其实行分类日勺过程。特性分为三类：关键特性、

重要特性和一般特性；

关键特性：如有故障，也许危及人身安全、导致武器或完毕所规定使命的重要系统

失效的特性；具有此特忤的零件称关键零件;

重要特性：如有故障，也许会导致最终产品不能完毕所规定使命的特性；具有此特

性的零件称重要零件；

一般特性：该特性虽与产品质量有重要关系，但如有故障，一般不会影响产品的使

用性能；仅有此特性的零件称一般特性；

4机箱设计的基本规定

4.1证产品技术指标日勺实现：设计机箱时，必需考虑机箱内部元、器件互相间日勺

电磁干扰和热的影响，以提高电性能日勺稳定性；必需注意机箱的强度、钢度

问题，以免产生变形，引起电气接触不艮、门、插接件卡滞，甚至受振后损

坏；必需按实际工作环境和使用条件，采用对应的措施以提高设备的可靠性

和使用寿命，保证产品技术指标的实现。

4.2便于设备的操作使用与安装维修：为了能有效地操作和使用设备，必须使机

箱的构造设计符合人日勺心理和生理特点，同步还规定构造简朴，装拆以便。

此外，面板上的控制器、显示装置必须进行合理选择与布局，以及考虑操作

人员日勺人身安全等等。

4.3良好日勺构造工艺性：构造与工艺是亲密有关的，采用不一样的构造就对应有

不一样的工艺，并且机箱构造设计的质量必须要有良好的工艺措施来保证。

因此，规定设计者必须结合生产实际考虑其构造工艺性。

4.4贯彻原则化、模块化：

4.4.1准化是国家的一项重要技术经济政策和管理措施，它对于提高产品质量

和生产率、便于使用维修、加强企业管理、减少生产成本等都具有重要

作用。构造设计中必须尽量减少特殊零、部件的数量，增长通用件的数

量，尽量多的采用原则化、规格化的零、部件和尺寸系列（尽量采用原

则库中和国标零部件）0

4.4.2模块化是原则化日勺发展，是原则化日勺高级形式，用模块可组合成新日勺系

统，也易于从系统中拆卸更换。模块具有经典性、通用性、互换性、或

兼容性。原则化通用化只是在零件级进行通用互换，模块化则是在部件

级，甚至子系统级进行互换通用，从而实现更高层次日勺简化。

5机箱设计日勺其本环节

示装置的选择和布局，应当根据电原理图的规定、人机工程、造型、通

风等原因综合考虑。

5.2.5机箱内部元器件的排列是根据电原理图，重要元、器件的外形尺寸及互

相关系，并考虑通风、减振、屏蔽及走线日勺以便美观程度等来确定日勺。

5.3确定机箱零、部件构造形式，绘制零件图纸

5.3.1图纸是工业的语言，再好的设计，也需用它体现出来，一套清晰完整的

图纸是一种好的产品的前提和保证。我企业机械图采用《中国国家工程

制图原则》,投影方式采用第一视角投影法，尺寸标注参照

GB/T2822-1981,对于由重要尺寸导出时因变量尺寸和工艺上工序间日勺尺

寸，不受此限制；对已经有原则规定的尺寸，可按专用原则选用，机械

组参照GB/T146657998所做的《模板及图框使用阐明》对CAD电子档、

图框、图层、图线等也做了详细规定，详见《受控文献归档模板》。

5.3.2我司一套完整的机械资料由如下9部份构成：1.图纸封面；2.零件清单;

3.总装图；4.部件图；5.零件图；6.碰焊图；7.丝印图；8.包装图；9.

产品使用阐明书;

.1图纸封面：包括所设计机箱的名称及设计、审核、同意的签名；

.2零件清单：分为《IPC-XXXXXX零件清单》与《IPC-XXXXXX零件清单(非

军工产品)》，包括设计机箱的关键'重要零件和一般零件日勺图纸清

单和应用到的机箱辅件清单，非军工产品零件清单无产品特性分

类，详见附表及填表阐明；

・3总装图：要可以明确体现出重要零、部件及元器件的安装位置，机箱的

外型、安装尺寸，并在标题栏上方列出重要零、部件及元器件清

单，对于关键,重要零件在备注栏中分别标注“G"与””标示;

.4部件图：在总装图不能完全体现设计意图时，还需做出部件图，部件图

的规定同于总装图；

.5零件图：是整套图纸的最基本单元，规定能按制图原则清晰体现零件，

对于关键'重要尺寸，需在标示尺寸后分别标注“(Gx)”与“(Zx)”

标示，“x”表达处数，如：图上尺寸28±0.01是第3处关键尺寸,

标示为“28±0.01(G3)”，同步在标题栏中注明零件名称、数量、

所属机箱、图号、材料、表面镀涂、零件版本以及关键'重要零件

标示等，假如同步具有关键特性和重要特性的零件图，则只在图

纸标题栏内标注“G”；

.6碰焊图：规定可以清晰体现各碰焊件日勺位置，在后严格尺寸规定时，还

需标注尺寸、公差，在碰焊图明细栏中，需详细列出碰焊件时代

号、名称、图号、数量；

.7丝印图：必须能清晰体现出丝印文字、图形日勺位置；技术规定白应注明

丝印文字、图形日勺高度，字体类型、颜色等；颜色PANTONE色卡

表达；

5.3.3机械图纸编号规则如下：

XXf...-X平

图纸流水号如：01~99

M：零件图S：丝印图

H：碰焊图W：线组图

P：包装图ZP：装配图

产品型号

例：编号IETH802-M01,其中：IETH8O2表达产品型号，M表达零件图,

01表达第一张图纸。

5.3.4除电镀外，所有零件的表面处理，在零件图、碰焊图中只注明“喷漆”

或是“喷粉”，详细颜色在《零件清单》中注明，不做表面处理的零件，

镀涂栏内不填内容。

5.4资料审核

5.4.1军工产品及与需要实行特性分类的产品审核，图纸及清单经审批后，分

别交工程进行工艺会签,交品质进行质量会签及认证进行原则化审核才能

受控发放；

一般产品日勺图纸及清单日勺受控，只需审批后就可送文控受控，其他签核栏用

6机箱的构造件:

6.1机箱零部件的分类及命名:

如上图所示，机箱重要由五大部份构成，各部份又提成若干小的部份，在

没有特殊规定的状况下，零件图中的零件名称需按上图所列的零件名称命名，

上图也可作为整套机箱设计完后的对照检查使用。

6.2面板组件（摘自GB/T3047.2-92）

面板（见图17〜图1-3）

rm♦<rm<—rm♦-

6.2.1,1面板宽度B的尺寸系列:482.6,609.6,762.0mm

6.2.1.2高度H的尺寸系列见表1-1

6.2.1.3面板的材料：面板一般使用型材或2.50mm冷轧钢板制作；工作站的

面板用铝合金板制作，厚度分为10mm、8.0mmx6.0mmv5.Omm几种

规格;

6.2,1.4面板上的装饰：为了机箱外表的美观，一般在机箱的面板上均有某

些装饰性日勺丝印、凹凸槽等，原则是不能影响机箱功能及牢固性，

企业日勺标志一般装在机箱面板日勺左上角醒目位置，特殊状况可例外;

表1-1

弋号Hh1h2h3

图号^\n.U

±0.4

1U43.65.9

1-1

2U88.137.7

1U43.65.931.8

2U88.15.976.2

3U132.537.757.15

1-2

4U17737.7101.6

5U221.537.7146.1

6U265.937.7190.5

6U265.937.757.1576.2

7U310.337.788.957.15

8U354.837.7101.676.2

1-39U399.237.7101.6120.6

10U443.737.7101.6165.1

11U488.137.7133.3146.1

12U532.637.7133.3190.6

注：表中：U=44.45mm；H=nXU-O.8mm；当构造设计需要增长局限性1U的面板高度时,

容许在H值上增长1/2U,但hi、h2、h3不变。

6.2.1.5面板安装槽口或安装孔的尺寸见图1-4：

6.2,1.6面板的类型与机柜立柱的配合示意，见图1-5：

加

上

1LU2U31-4U5U61617U8U911OU

11LU121一-

囹

於

一

9-年~e

韵

□

4

今6

00

厂

空-

图9

n

机而

立

口

囹

囹

口

囹

囹G©

口

囹

囹

口

囹

就U

「.

ar

图

@抬

匚

口-

『W

一

图1-5

6.2,1.7面板与机柜（或机架）在宽度方向上的安装尺寸（见图1-6、表1-2）n

B

口

口

口

口

口

口

@@

口

口

A

-B1

e4

p

口

口

口

口

口

口

口

口

回

©!!

口

口

B、

口

口

口

口

口

口

口

口

口

口厂机箱面板

@@

口

口

u

「

百B

口

口

口

口

口

口

口

口

吸

同

表1-2

BB1Bmin

482.6465450

609.6592577

762.0744.4729.4

6.2.2挂耳：拦耳可与面板做成一体，也可单独做成一种零件，但拦耳上日勺

上架孔以及挂耳与机箱面板整合后日勺外型尺寸必须符合

GB/T3047.2-92；

6.2.3把手：把手应优先选用《机械设计通用件原则库》中的把手，为了便

于机箱上架后与机柜立柱贴平，机箱面板上固定把手的螺钉应选用沉

头螺钉，面板也需在背面沉孔，把手装上后，不得影响上架螟钉的装

配；新设“把手口寸，应符合如下原则：

(1)4U(包括4U)以上的机箱，把手固定孔距为138mm,固定螺孔为

2-M4；

(2)2U机箱把手固定孔距为64mm,固定螺孔为2-M4；

(3)1U机箱把手固定孔距为35mg固定螺孔为2-M3；

6.2.4面板支架：面板支架是面板与箱体之间的过渡件，它和面板、箱体都

要有良好的电接触，面板支架不光要支撑面板，还要支撑装在门板内

的开关、灯板、防尘网组件等，面板支架上开关类日勺开孔可参照《机

械设计原则库》，驱动器的开孔是在驱动器外型尺寸基础上周围放大

0.3mm,面板支架与箱体之间日勺间隙单边留0.2mm比较合适；

6.2.5门组件：门组件一般由门、玻璃、门绞几部份构成，因要监视门内指

示灯的运行状态，一般在门上都开有可以看到灯的观测窗，在观测窗

内嵌有门玻璃；门绞是把门与箱体轶接起来的一种重要部件，应优先

选用《机械设计通用件原则库》中的原则门钱链，设计时应对门的开

闭状况做模拟试验，包括锁在内的所有门上附件不得与面板有碰撞、

卡滞现象，完全启动后日勺门也不能碰在面板上，以免蹭掉面板上的喷

涂层；一般门与门框的间隙单边留0.3mm比较合适，靠近门绞侧时问

隙可合适放大，考虑到转动干波及外表日勺美观，门绞侧日勺边可铳成斜

边，门框对应位置也需倒角；

6.3箱盖组件

6.3.1箱盖：箱盖的外型尺寸：一般与箱体同宽，与箱体接触面有良好的电接

触，单边间隙留0.3mm较合适;

6.3.2箱盖压条：为便于箱盖与箱体固定，在箱盖内侧设计有压条，协助箱盖

卡在箱体上，一般压条与箱盖间的间隙等于面板支架的板厚加上0.3mm；

6.4箱体组件：箱体、面板与箱盖的基本尺寸（见图1-7、表1-3）；

B

B3

表1一3

B482.6609.6

B3（包括机箱两导轨）<449（推荐不含导轨425）<576（推荐不含导轨560）

H见表1-1

H33H（参照GB/T28227981选用原则尺寸）

D3240、300、360、420,需要时按60mm增量增长

6.4.1箱体是整个机箱的重要构成部分之一，它不光承担机箱中电子元器件日勺

“保卫”、屏蔽、固定的任务，还要在合适日勺位置对电子元器件日勺连接线

加以固定；箱体与其他部件碰焊时，焊点间距不得不小于50mm,对某些

外露的窄长缝隙，需加以处理，措施有三种，a减小碰焊点间距，b缩小

固定螺钉间距，c增长EMC弹片；

6.5驱动器架：驱动器架可按其在机箱中所处位置及与相邻零件、元件的位置关

系确定，驱动器需有前后调整的空间，与驱动器配合时提议侧面单边间隙留

0.3mm,驱动器架与驱器以及机壳要保证有良好的电气接触，例如可在橡胶减

震上装跨接弹片，在不装光软驱的状况下，还应设计光、软驱盖板，光软驱

盖应优先选用《机械设计通用件原则库》中的。

6.6压条：压条的作用是在机箱中压紧所有板卡，使机箱在经受恶劣环境下的震动

时板卡不致于松动或接触不良,因此压条要有一定的钢性、强度，材料必须选

用1.50mm以上的钢板,在已知最高板卡日勺状况下,设计口寸压条日勺下表面距板

卡的J上表面距离为5.0mm,这样压块既有一定的压缩量，又不用再加工挥霍工

时，在压其他板卡时，可在压块尺寸A上进行调整，见图1-8；压条上装压

块的开孔见图1-9,两侧开孔若要错开设计时，靠近插槽架一侧口勺开孔按正

常位置设计；压条分为前后两条，前压条压在全长卡日勺后端，后压条在机箱

中的位置一般处在PICMG卡前端1/3处（约为114mm）,前、后压条下表面距

板卡上表面的距离应相等，如图170所示；

图1-9图1-8

图1-1()

6.7EMC弹片：为了保证整机的电磁兼容性，机箱设计时必须考虑屏蔽问题，而

接缝的连接工艺及构造对屏蔽效能影响最大，因此规定接缝为碰焊的，重叠

部分不得不不小于9.0mm,焊点间距不得不小于50mm,螺钉连接时，也应有

同样日勺重叠和螺钉间距；在构造上不能满足以上规定时，就要考虑应用EMC

弹片来保证机箱接触面缝隙不不小于50m门了，EMC弹片应优先选用《机械设

计通用件原则库》中日勺。

6.8喇叭架：机箱上的喇叭重要作用是放大主板上蜂鸣器的声音，它的位置最佳

选在面板、机箱底面等能透出声音的地方，喇叭、喇叭压片请优先选用《机

械设计通用件原则库》中日勺。

6.9进风防尘组件：伴随电技术的迅速发展，微电子元器件和设备的组装密度也

在迅速提高，组件和设备日勺热流密度也在迅速增长，为了防止电子元器件日勺

热失效，保证它们在规定日勺热环境下，能按预定的参数正常、可靠地工作，

就要给它们发明一种良好日勺热环境，要发明这样的环境，首先要从电子设备

的热控制入手，一般来说，电子设备冷却的措施有如下几种：

自然冷却法，靠电子元件自身的热对流、辐射、传导来散发热量，长处是可

靠性高，成本低，它不需要风扇、热管等冷却装置，防止了因机械部件

磨损或故障影响系统可靠性日勺敝病，缩小了机箱空间，在设计低功耗主

板时应优先考虑自然冷却法；

692强迫空气冷却法，此法在某些热流密度规定高，温升规定也比较高日勺电

子设备中得到广泛应用，长处是设备简朴，成本低，缺陷是体积重量大，

噪音也较大，机械部件磨损或故障会影响系统日勺可靠性；（我们企业的

工控机箱大多采用的是此种措施，而此法中用日勺最多时又是C整机鼓风

冷却法），强迫空气冷却日勺基本形式有三种，a单个电子元器件日勺强迫空

冷，也就是对某个发热尤其严重日勺电子元器件设计专用风道，采用点冷

却的方式；b整机抽风冷却，也就是把风扇装在出风口处，特点是风量

大，风压小，各部分风量比较均匀，合用于单元热量分布比较均匀，各

元件所需冷却表面的风阻较小日勺机箱；c整机鼓风冷却法，也就是把风

扇装在进风口处，特点是风压大，风量比较集中，合用于单元内热量分

布不均匀，各单元需要专门风道冷却，风阻较大，元件较多的机箱；

6.9.3整机抽风或鼓风所需风量公式如下：

3

Qf=①/pCDAt(m/s)

式中p-----空气的密度：kg/m3；

CP------空气的比热：J/(kg.℃);

①-----总损耗功率(热流量)：W；

△t-----冷却空气出口与进口温差°C(一般At可取左右)

6.9.4这是一种比较保守的计算措施，它忽视r机箱四面对大气的辐射和自然

对流换热所散去的热量，算出时值偏大；假如外界温度低于机箱表面温

度，精确计算时，应当把辐射和自然对流换热所散去的热量减去，再求

所需风量，一般在强迫风冷时，辐射与自然对流散热量约占总散热量的

3

W%左右,既。二0-010%/pCpAt(m/s)

6.9.5直接液体冷却法，此法合用于体积功率密度较高口勺电子元器件或部件，

长处是冷却效率极高，缺陷是需要对流泵和热互换器等部件，易损，维

护成本高;

6.9.6热管冷却法，热管是一种热传导效率很高的传热器件，其传热性能比相似

的金属导热能力高几十倍，且热管两端的温差很小，应用热管传热时，

重要是怎样减小热管两端接触界面上日勺热阻；

6.9.7我们使用最多的是强迫空气冷却法，此法中不管采用哪种形式，都要考虑

风道及风孔的设计，风道因受机箱体积、箱内元器件布局的限制，要根

据详细状况来定；风孔设计时要把握如下四条基本准则：a通风孔时

开设要有助于气流形成有效的自然对流通道；b进风孔尽量对准发热元

器件；c进风口与出风口要远离，为防止气流短路，应开在温差较大的

对应位置，进风孔尽量低，出风孔尽量高；d进、出风孔都应考虑电磁

泄露，进风孔还需要考虑防尘；

6.9.8因防尘网对进风有一定的阻碍作用，应用时应当根据机箱实际工作的环境

来定，一般1U机箱工作的环境相对很好，可考虑不用防尘网；防尘网

应有专门日勺支架来支撑，拆装也应以便，利于使用者定期清理防尘网上

的灰尘;

6.9.9进风防尘组件中日勺主角是风扇，它的选用应综合考虑，考虑到减少噪声及

构造的合理性，一般在设计时风扇支架都是和插槽架合二为一日勺；

6.10底板组件：底板组件是一套机箱的关键部分，在构造上，底板组件是由底板支

架、插槽架、I/O架和I/O弹片四部份构成，而设计时，最关怀的是装在这些

支架上日勺主板、底板之间的位置、尺寸关系，目前为止，还没有找到过这方面

的现成资料，我以我们企业既有的底板、主板经测绘后，总结出它们之间的关

系如图171,供大家设计时参照:

图1-11

6.10.1底板组件的四个零件中，I/O架日勺尺寸与主板关系最为亲密，我企业此

前的机箱对此件的尺寸未做统一规定，我根据我们此前的老产品及主板

尺寸定出I/O架日勺重要关联尺寸，见图172,供大家设计时参照;

-9x20.32=(182.88)-

图1-12

6.10.2底板支架，顾名思义是固定底板的，应按所用底板配好螺孔，外型与底

板做成相近形状，与机箱固定的孔位还需做防反设计；底板支架上表面

距底板下表面最小不得不不小于3.0mm,推荐尺寸为6.0mm,与隔离柱

等高；

6.10.3为了加强对主板的散热,插槽架常常与风扇架设计成一体,因此插槽架

中间部分应尽量大的镂空，新设计日勺机箱插槽架还要承担支撑前压条的

任务,插槽架上装卡条日勺孔位如图1-13;

6.10.4I/O弹片作用是加强键仔与I/O架之间日勺接触，《机械设计通用件原则

库》中收进了我企业常用底板需配的几款I/O弹片，设计时请优先选用；

6.11背板组件

6.11.1背板：背板是整个机箱的后屏障，I/O架、某些并口、串口、键盘接口、

电源出口都固定在它上面，大多数机箱还要从背板上出风，某些行业

（例如DVR行业）尚有大把的线要从背板上出来，因此背板上最佳留

某些出线孔，不用时用盖板盖上；背板在许可的状况下最佳做成可拆

式，与箱体配合的单边间隙留0.2mm较合适，它与箱体要保持良好的

电导通。

6.11.2挡口板：盖板是盖住背板上过线孔的小板，板上开有通风孔，如图175

【611IL

6.12导轨

6.12.1导动：导轨是加强机箱强度和上架用的，我企业常用的导轨见图176,

服务器和三合一显视器等需要抽出的设备还要用到抽拉式导轨，经典

的如我企业产品IPC-KVM上用时的三级导轨,见图1-17；

R71i

7电磁兼容设计

7.1伴随电子技术的迅速发展，单纯的机械构造设计已经逐渐被机电结合、光电结合

等新技术所取代，这就规定我们作机箱构造设计时，不单要考虑电子元器件与

否能被装下，还要在电磁兼容、通风散热、振动等方面多与电子工程师勾通,

使我们的机箱能更好的为我企业的产品服务；下面是机箱设计在电磁兼容方面

应注意的几种问题：

机箱上尽量少开长孔，通风孔长度应＜30而，其他槽缝上电接触不良日勺长度应

SbOmm长，否则就得采用附加日勺电接通措施，如接地黄片。

机箱上两金属件间的接触面上不能有漆（包括电源安装处），新设计机箱尽量采

用“外喷涂、内保护”的方式。

所有I/O口的外壳应就近与机壳背面板良好接通，无法保证的应采用端面带弹片

日勺