电子设备密封结构的设计分析

电子设备密封结构的设计分析
摘要：随着既有技术的更迭，以及新技术的不断涌现，工业产品正逐渐向着
智能化发展，其内部控制系统对外部防护有着更好的要求，电子设备对外壳防护
等级也已达到了IP 68以上。

本文通过设计实例对电子设备密封结构进行了分析。

关键词：电子设备；密封结构；设计；分析
电子设备在使用过程中，由于环境比较恶劣，一般会要求电子设备在结构设
计时要进行密封处理，以达到保护电子设备内部电气不遭受外部环境因素，如温度、湿度、粉尘、振动等影响的目的。

就电子设备来说，防水密封是最基本的密
封要求。

一、电子设备元器件选用
（一）防水连接器
防水连接器的密封性非常好，能够防止水源的进入与侵蚀,并且防止灰尘进
入连接器导致其性能下降，防水连接器的防护等级不一，按照其防水防尘的能力
也可将它们分为不同的等级。

防水连接器的性能就是取决于IPXX的后两位数字
的大小，第一位数字的等级按照递增的范围为0-6，第二位数字的等级也按照递
增的范围为0-8，这样可以看到最高等级的防护等级为IP68。

IP68代表着防水连
接器的防水与防尘能力已经达到了最高水平，选用这种防水连接器可在环境较为
恶劣、复杂的场所使用。

在机箱防水密封设计过程中，不仅要对电子设备机箱的
密封问题进行全面研究，还要综合考虑机箱面板上各外部元器件的密封问题。

如
果对外部元器件的密封问题关注度不够，往往使机箱的密封前功尽弃。

如研制某
项地面通讯设备过程中，选用防水连接器时不仅要比较防水连接器的质量，关注
产品的防水性能和连接功能，还必须符合相关规定要求，此类连接器一般会使用
灌封工艺提升防水连接器的防水性能。

（二）防水透气阀
防水透气阀不仅可以阻拦水汽，发挥防水透气的作用，还可以让电子设备机
箱内外压力平衡，保持良好的密封性能，防止电子设备机箱内部聚积大量的水汽
形成凝露，避免凝露引起电子设备内部的腐蚀甚至造成设备的损坏，具有保护电
子设备机箱内部各种电路单元、元器件的作用。

如，在某地面通讯设备研制过程中，需在电子设备机箱两旁分别安装防水透气阀，为了满足电磁屏蔽性能的要求，需选择金属螺纹式防水透气阀。

安装防水透气阀后，对设备做湿热试验后，开盖
检查时既没有出现凝露现象，开机调试时设备又能保持良好的运行状态，则说明
其内部器件性能良好。

二、电子设备机箱结构设计
（一）机箱结构
电子设备有不同的分类方式，根据其设备形态分类，可分为手持式电子设备、背负式电子设备和固定式电子设备。

手持式电子设备具有重量轻、体积小的优势，机箱底座和机箱上盖具有较好的密封效果。

与手持式电子设备相比较，背负式电
子设备和固定式电子设备的体积更大，机箱底座是采用铝合金板材焊接制作形成的，焊接后板材会变形翘起，导致机箱底座和机箱上盖的缝隙非常大，不具备良
好的密封性。

因此，设计时应在机箱底座四个板的高度方向上至少要有不小于
2mm的余量。

机箱底座焊接工作结束后，再经过机械加工对表面1-2mm的材料进
行处理，密封圈的凹槽需要在焊后进行加工，从而使机箱底座和机箱上盖的接触
面保持良好的密封性能，如图1所示。

图1 机箱的焊接加工
为了能够进一步改进结构，在设计时可在机箱底座四个板上作阻水凸台加工处理，在焊后使其形成封闭性能较好的矩形凸台，以便在第一重密封防水结构的基础上形成二重防水密封，如图2所示。

图2 机箱上的阻水台
（二）铆接件
铝板焊接机箱底座经常会用到一端呈六角形，另一端呈圆柱状，两端的中间有一道退刀槽，呈内螺纹状的压铆螺母柱紧固件，压力机将六角头压入机箱内部板卡的预置孔内，使孔的周边产生塑性变形，变形的部分被挤入压铆螺柱的退刀槽中，使压铆螺柱紧固于机箱内部板卡上，机箱内部板卡上会形成有效固定的内螺纹。

为了避免压铆螺母柱与机箱底板之间出现渗水现象，可在压铆螺母柱底孔上，增加沉孔，在螺柱铆接之后作堆胶密封处理，以增强密封性能。

（三）粘接件
机箱面板上经常配有相应的指示灯用来指示运行状态，结构件为导光柱。

导光柱通常是采用光学材料制成，如：丙烯酸树脂、聚碳酸酯、环氧树脂和玻璃，导光柱一般是通过将其本体安装于导光柱安装板上再与机箱进行连接，一般采用点粘，但对于电子设备来说，点粘达不到防水密封的要求，因此，应增加沉孔，在粘接完成后，可在沉孔处堆胶密封，以整体提高机箱的密封性能[1]。

（四）密封圈
一般情况下，水密封和具有切断电磁波传播途径作用的电磁屏蔽同时使用。

密封圈生产厂家生产的密封产品，不管密封条属于哪种形式，密封圈生产厂家都
要提供与型号相匹配的开槽尺寸，通常会选用抗腐蚀和密封性较强，性能优越的
o型密封圈，o型密封圈是所有橡胶密封制品中，生产数量最大、用途最广的一
种密封元件，其适应性强，用途十分广泛，静密封时不会泄漏，能够有效防止电
子设备漏水及外界环境介质和粉尘的侵入。

就密封功能而言，密封圈的压缩余量
最小值为百分之八，最大值大约在橡胶压缩永久变形的百分之三十以下。

这与沟
槽尺寸有着直接的关系，如果压缩过大，由橡胶应力松弛而产生的应力下降就越大，密封圈就不具备良好的弹性，导致密封性的下降。

螺钉或螺栓预紧力的控制
是确保密封圈密封效果的关键因素。

要想起到很好的密封效果，必须使预紧力均
匀地作用于密封件上。

所以，当密封所需的预紧力一定时，需减小减小螺栓尺寸，增加螺栓数目，使预紧力均匀，从而提升密封效果。

值得注意的是，在螺钉安装
孔设计环节中，应将其设计在密封圈安装沟槽的外侧，以保证水汽不会经过螺钉
安装孔慢慢渗透入到机箱内部，避免因密封失效带来损失[2]。

结束语:
随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种
类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，其应用环境也愈
加苛刻，给设计师带来巨大挑战，设计人员应全面分析和权衡各方面因素，大大
提高电子设备的防水性能，以期得到更好的综合效果。

参考文献:
[1]王霞, 任天猛. 户外电子设备防水密封结构设计[J]. 机电元件,
2022(11):271-272.
[2]徐有玮. 密封式电子设备结构热设计研究[J]. 上海交通大
学.2021(20):117-118.。