医疗电子箱体模块化设计指南,有助降低成本


发表时间:2011/12/8 0:00:00   

在完成用于流体流动/控制的设备、诊断仪器或其它采用铝电子外壳的医疗设备初步设计之后,设计工程师需要将电路板和电子零部件放置在箱体内,并且要迅速而有成本效益地做到这一点。在设计箱体时需要平衡四个主要方面:合适的尺寸、便于快速组装、使产品能快速上市和有助于降低成本。箱体模块化设计有助于实现上述目标。

模块化设计

对医疗电子产品而言,空间很宝贵,始终存在将推动医疗电子产品进一步小型化的动力。仪器箱体有多种型号,但要针对某个应用找到尺寸和外形都合适的箱体很一件很难的事。通常,工程师必须整合一个全面定制设计或最终选用不是十分理想的尺寸。这样做耗钱耗时,并且最终的设计解决方案并不尽如人意。“尺寸精确”的模块化箱体设计方案可以帮助解决这些问题。

尺寸精确的模块化设计从铝挤压成形开始,铝型材被剪切成任意规定的长度。功能强大的挤压型材可以设计使用条带、用于电磁兼容性线(EMC)的密封软线、接地端子、甚至还可以直接安装面板或PC板或螺丝。有关示例请参阅图1。
 


1. 可采用能将侧面板、PC板、螺丝、接地端子等以一种简单的方式闩锁在一起多功能铝挤压型材。这样做能缩短组装时间和元器件数量。

由此带来的灵活性可以省去几步生产工艺过程,降低成本。这些成本优势远远超过了因采用先进挤出成型所支出的额外成本。给设计师带来好处是一款尺寸精确的低成本定制设计箱体(即便是小批量生产)。如果不采用模块化设计,这类定制仅在大批量生产时才会成本有效。

采用铝挤压型材不仅得到一个待组装的模块化箱体框架。采用铝挤压型材解决方案可以对称地设计,确保部件可以准确无误地安装。侧板、安装面板,甚至PC板都可直接安装到挤压铝材,从而大大地降低劳动强度。即便是螺母/螺栓、接地端子等,也可以被用于一款精心设计的挤出设计。

装配时间

装配时间是一个可以计算在内的隐性成本,在进行箱体设计时,设计人员应将装配时间也考虑在内。有了尺寸精确的模块化箱体,挤压(型材)形状可以让挤压型材和面板直接区配在一起。这样免除了对挤压型材钻孔和攻丝,节约了成本。可以在挤压型材中整合一个T形槽以支持灵活安装。各种零部件不需定制即可在更短时间内完成贴着安装。此外,T型槽可还允许放置接地端子。这样就提供了一种快速而方便的途径来实现安全接地。

针对EMC的设计

EMC是箱体设计的重要考虑因素,尤其是对医疗电子产品而言。依据设备的用途,电子设备必须符合FCC和CE这类标准。其目的是让箱体外层表面连续接地和不让特定波长通过箱体的任何开口。为确保合规,必须考虑一系列问题。 包括材料类型和厚度、导电镀层、密封垫、电源滤波、通风孔尺寸、接缝长度和控制面板以及交流电缆布线。为了提供一个坚实的基点,设备箱体的挤出设计成90度角以覆盖所有开缝。此外,对挤压型材的形状允许插入EMC密封线。

出于对美观和EMC的考虑,可在金属板冲压加工过程中将顶盖和底盖折叠起来,如图2所示。这样可使产品具有好的密封性和更好地对产品进行EMC(电磁兼容性)保护。箱体的圆形外观使产品更具吸引力。还可以通过其它方式轻松而成本有效地提高产品的美观度,其中包括,尽量减少箱体的难看零部件这类设计技巧。例如,螺钉可以放在隐蔽的位置,或者箱体可以做成锯齿状,这样装上螺丝后能保持表面平整。此外,盖板和挡板即可以隐藏这些区域并且它本身也让机箱变得更美观。


2.顶盖和底盖可以通过金属板冲压工艺折叠起来,这对提高产品的美观度和EMC性能都有帮助。

还可以通过采用数字印刷内容的前面板来提高产品的美观性。可以将来自标准数码打印机的绚丽色彩和创新设计用于铝面板的数字印刷。这些设计可让OEM的产品脱颖而出,使医疗电子产品能使用更清晰和精确的标志,等等。还可以打造一类设计,用于帮助减轻小朋友对诊断设备的恐惧感。设计采用更绚丽的色彩和俏皮的卡通人物(一切皆有可能)的面板不再仅仅是一块铝板或EMI屏障,实事上它还有助于创造让病人镇静下来的环境。


 


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