CN104902736A - 一种电磁屏蔽机箱导电橡胶的应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁屏蔽机箱导电橡胶的应用方法，包括与导电橡胶配合的机箱盖板板厚和紧固件间距的设计以及与导电橡胶配合的沟槽尺寸的设计，先计算盖板最大紧固件间距和盖板翘曲量，判断翘曲量是否满足设计要求，调整紧固件间距参数并检查修正过，完成盖板厚度和紧固件间距的设计；根据所选导电橡胶的推荐变形量，计算标称沟槽深度，计算导电橡胶的最大变位和最小变位并判断是否满足要求，计算沟槽的标称宽度。本发明通过板材厚度、螺钉间距与盖板翘曲量之间的关系，确定合理的板材厚度、螺钉间距以及开槽尺寸，从而使得盖板之间的压紧力更准，使得导电橡胶能充分与配合槽接触，大大增加导电橡胶的屏蔽效能和密封性能。

Description

一种电磁屏蔽机箱导电橡胶的应用方法

技术领域

本发明涉及导电橡胶应用方法领域，具体是一种电磁屏蔽机箱导电橡胶的应用方法。

背景技术

目前，电磁屏蔽性能已经成为各行各业电子设备(尤其是军方)的重要指标之一。但是，无论哪种电子设备，屏蔽外壳的孔缝，都是主要的电磁耦合途径。根据电磁场理论，决定孔缝耦合量大小的因素为孔缝面积和最大线度尺寸，其中屏蔽体装配面处的缝隙，具有最大的切断屏蔽体上感应电流的线度尺寸(同等面积条件下)，而成为降低装备屏蔽效能的最主要因素之一。

导电橡胶由于同时具有电磁、防水、气压的三重密封性能，因此，导电橡胶在电子设备的屏蔽中应用最为广泛。电子设备装配面缝隙处的电磁泄漏严重影响设备的屏蔽性能，无论是对电磁泄漏还是密封性能都不能满足要求，在这种情况下，就必须使用导电橡胶来填充缝隙，提高电子设备的电连续性，满足屏蔽和密封的要求。除此之外，随着各种环境对电子设备使用的要求，对机箱等电子设备的防水、防淋雨要求也随之提高。因此，导电橡胶在电子设备的屏蔽以及密封领域已逐步成为不可或缺的必需品。

对于导电橡胶而言，首先由于其自身的力学性能、配接面材料种类、表面涂覆状态、电化学腐蚀防护特性、压力变形控制等因素通常难以确定。在以往的设计中，导电橡胶如何正确的应用于电子设备中，只依赖于工程设计人员的经验积累，不仅影响了导电橡胶在电子设备中的使用效果，也阻碍了导电橡胶应用的普及和发展。

其次，电子设备在使用导电橡胶后必须要紧固。一般机加工机箱都采用螺钉连接，在安装了导电橡胶后，由于导电橡胶的弹性阻力，会在螺钉中间部位对机箱盖板产生一定的翘曲。这种翘曲和开槽形式，开槽尺寸，板材厚度以及螺钉间距等因素有关。为了屏蔽效能和密封性能，这种翘曲当然是越小越好。为了减小翘曲，除了合理设计开槽形式、开槽尺寸和板材厚度外，常用的做法就是减小螺钉间距。但是，如果螺钉间距过小，虽然满足了不变形、翘曲小的要求，但螺栓孔过多，不仅增加了成本和加工难度，而且使盖板的强度变低，使用寿命变短。除此之外，螺钉的增加使用户的使用方便性大大降低，也使机箱的可维护性能降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁屏蔽机箱导电橡胶的应用方法，以解决上述背景技术中导电橡胶在选择和应用中的问题。

在设计阶段，由于不合理的螺钉间距和盖板厚度，使得盖板之间的压紧力不足，造成导电橡胶不能充分和配合槽接触，削弱了导电橡胶的屏蔽效能和密封性能。

因此，本发明通过板材厚度、螺钉间距与盖板翘曲量之间的关系，确定合理的板材厚度和螺钉间距。根据导电橡胶和槽的配合，在满足导电橡胶最小压缩量的前提下，考虑板材厚度和螺钉间距两个因素对导电橡胶压缩量的影响，最终确定合适的开槽尺寸。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电磁屏蔽机箱导电橡胶的应用方法，包括与导电橡胶配合的机箱盖板板厚和紧固件间距的设计以及与导电橡胶配合的沟槽尺寸的设计，具体步骤如下：

(1)与导电橡胶配合的机箱盖板板厚和紧固件间距的设计

步骤101：计算盖板最大紧固件间距；

步骤102：计算盖板翘曲量；

步骤103：判断翘曲量是否满足设计要求，如果满足设计要求，则进入步骤107；如果不满足设计要求，则进入步骤104重新计算；

步骤104：当翘曲量不满足要求时，重新利用公式(1)计算调整紧固件间距参数，

$L_{i+1}=L_i{\left(\frac{{\mathrm{\δ}}_c}{{\mathrm{\δ}}_{c0}}\right)}^{\frac{1}{3}}$ 或 $L_{i+1}=L_i{\left(\frac{{\mathrm{\δ}}_s}{{\mathrm{\δ}}_{s0}}\right)}^{\frac{1}{3}}---\left(1\right)$

其中，L_i-估算的间距；L_i+1-计算的新间距；

δ_s0或δ_c0-设计变形；δ_s或δ_c-计算的大概变形；

步骤105：检查修正过的紧固件间距是否过小，如果紧固件间距满足最小间距要求，则进入步骤102重新计算箱体的翘曲变形量，继续执行；若干紧固件间距过小，小于最小间距要求，则进入步骤106进行修整；

步骤106：当紧固件间距过小，翘曲量还没有满足要求，适当增加盖板厚度，继续采用未修正前的紧固件间距L_i，进入步骤102继续计算箱体与盖板的翘曲变形，判断是否满足要求；

步骤107：完成设计，选取设计盖板厚度和紧固件间距；

(2)与导电橡胶配合的沟槽尺寸的设计

步骤201：根据所选导电橡胶的推荐变形量，一般取推荐变形量中间量为设计量，利用公式(2)计算标称沟槽深度，

H＝(1-x)D  (2)

其中，H-沟槽深度；D-导电橡胶直径；x-初始设计量；

步骤202：利用公式(3)计算导电橡胶的最大变位，

$f_{\max }=100\frac{(D+T_d)-(H-T_h)}{D+T_d}\%---\left(3\right)$

其中，f_max-导电橡胶的最大变位；

T_d-导电橡胶公差；

T_h-沟槽深度公差；

步骤203：判断最大变位是否满足要求；

步骤204：当计算的导电橡胶的最大变位满足设计要求，则继续计算和最小变位，执行步骤205；如果计算的导电橡胶的最大变位偏大或偏小，则重新调整初始设计变形量，返回步骤201重新计算；

步骤205：利用公式(4)计算导电橡胶的最小变位，

$f_{\min }=100\frac{(D+T_d)-(H-T_h)-{\mathrm{\δ}}_{s/c}}{D+T_d}\%---\left(4\right)$

其中，f_min-导电橡胶的最小变位；

δ_s或δ_c-计算的盖板翘曲量；

步骤206：判断最小变位是否满足要求，当导电橡胶的最小变形量达到设计要求，继续执行步骤207；如果不满足设计要求，小于最小变位要求，则执行步骤204，调整设计初始设计变形量，返回步骤201进行重新计算；

步骤207：利用公式(5)和(6)计算沟槽的标称宽度，

$W_{\min }=\frac{\mathrm{\π}{\left(\frac{D+\mathrm{Td}}{2}\right)}^2}{H-T_h}---\left(5\right)$

W＝W_min+T_w  (6)

其中，W-沟槽标称宽度；

W_min-沟槽的最小宽度；

T_w-沟槽宽度公差。

作为本发明进一步的方案：所述步骤102包括边缘型跨距盖板的翘曲量计算和中间型跨距盖板的翘曲量计算。

作为本发明进一步的方案：所述步骤206计算导电橡胶最小变位时，参数包括步骤101计算所得的盖板翘曲量。

作为本发明再进一步的方案：利用公式(7)计算边缘型跨距盖板的翘曲量：

${\mathrm{\δ}}_s={\mathrm{\Δ}}_s\frac{2e^{w/2}(1+e^w)\cos (w/2)}{1+e^w+2e^w\cos \left(w\right)}---\left(7\right)$

利用公式(8)计算中间型跨距盖板的翘曲量：

${\mathrm{\δ}}_c=2{\mathrm{\Δ}}_s\frac{e^{\frac{3w}{2}}(\cos \frac{w}{2}+\sin \frac{w}{2})+e^{\frac{w}{2}}(\sin \frac{w}{2}-\cos \frac{w}{2})}{e^w(1+2\sin w)+2\sin w(e^w+w)}---\left(8\right)$

式中：Δs为导电橡胶条的设计压缩量；

$w=l{\left(\frac{K}{4\mathrm{EI}}\right)}^{1/4}$

b-截面宽度；t-截面厚度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过板材厚度、螺钉间距与盖板翘曲量之间的关系，确定合理的板材厚度和螺钉间距；根据导电橡胶和槽的配合，在满足导电橡胶最小压缩量的前提下，考虑板材厚度和螺钉间距两个因素对导电橡胶压缩量的影响，最终确定合适的开槽尺寸，从而使得盖板之间的压紧力更准，使得导电橡胶能充分与配合槽接触，大大增加导电橡胶的屏蔽效能和密封性能。

附图说明

图1为本发明中设计合理板材厚度和螺钉间距的流程框图。

图2为本发明中同时具有边缘型跨距和中间型跨距螺钉形式的盖板示意图。

图3为本发明中只具有中间型跨距螺钉形式的盖板示意图。

图4为本发明中边缘型跨距螺钉拧紧后盖板的受力变形示意图。

图5为本发明中的中间型跨距螺钉拧紧后盖板的受力变形示意图。

图6为本发明中导电橡胶设计变形量的示意图；

图7为本发明中计算标称沟槽深度和标称沟槽宽度的流程框图；

图8为本发明中导电橡胶与沟槽配合压缩示意图；

图中：1-上盖板；2-导电橡胶；3-螺钉；4-下盖板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，一种电磁屏蔽机箱导电橡胶的应用方法，包括与导电橡胶配合的机箱盖板板厚和紧固件间距的设计以及与导电橡胶配合的沟槽尺寸的设计。

图1给出了设计合理的盖板厚度和螺钉间距的流程框图。

(1)与导电橡胶配合的机箱盖板板厚和紧固件间距的设计

步骤101：根据机箱的尺寸，初步设计盖板的厚度，初步估计盖板每边紧固件的数量，并计算最大的螺钉间距L；

步骤102：计算盖板翘曲量，盖板翘曲量的设计形式有缘型跨距盖板的翘曲量和中间型跨距盖板的翘曲量，如图2和图3所示，

利用公式(7)计算边缘型跨距盖板的翘曲量：

${\mathrm{\δ}}_s={\mathrm{\Δ}}_s\frac{2e^{w/2}(1+e^w)\cos (w/2)}{1+e^w+2e^w\cos \left(w\right)}---\left(7\right)$

利用公式(8)计算中间型跨距盖板的翘曲量：

${\mathrm{\δ}}_c=2{\mathrm{\Δ}}_s\frac{e^{\frac{3w}{2}}(\cos \frac{w}{2}+\sin \frac{w}{2})+e^{\frac{w}{2}}(\sin \frac{w}{2}-\cos \frac{w}{2})}{e^w(1+2\sin w)+2\sin w(e^w+w)}---\left(8\right)$

式中：Δs为导电橡胶条的设计压缩量，设计压缩量一般取最大压缩量和最小压缩量的中间值，如图5所示；

$w=l{\left(\frac{K}{4\mathrm{EI}}\right)}^{1/4}$

b-截面宽度；t-截面厚度；

步骤103：判断翘曲量是否满足设计要求，如果满足设计要求，则进入步骤107；如果不满足设计要求，则进入步骤104重新计算；

步骤104：当翘曲量不满足要求时，重新利用公式(1)计算调整紧固件间距参数，

$L_{i+1}=L_i{\left(\frac{{\mathrm{\δ}}_c}{{\mathrm{\δ}}_{c0}}\right)}^{\frac{1}{3}}$ 或 $L_{i+1}=L_i{\left(\frac{{\mathrm{\δ}}_s}{{\mathrm{\δ}}_{s0}}\right)}^{\frac{1}{3}}---\left(1\right)$

其中，L_i-估算的间距；L_i+1-计算的新间距；

δ_s0或δ_c0-设计变形；δ_s或δ_c-计算的大概变形；

步骤105：检查修正过的紧固件间距是否过小，如果紧固件间距满足最小间距要求，则进入步骤102重新计算箱体的翘曲变形量，继续执行；若干紧固件间距过小，小于最小间距要求，则进入步骤106进行修整；

步骤106：当紧固件间距过小，翘曲量还没有满足要求，适当增加盖板厚度，继续采用未修正前的紧固件间距L_i，进入步骤102继续计算箱体与盖板的翘曲变形，判断是否满足要求；

步骤107：完成设计，选取设计盖板厚度和紧固件间距；

(2)与导电橡胶配合的沟槽尺寸的设计，如图7为设计的流程框图，

步骤201：根据所选导电橡胶的推荐变形量，一般取推荐变形量中间量为设计量，(不同形式的导电橡胶条对应的推荐变位量如表1所示，以圆形截面的导电橡胶为例，初始设计量选取18％)利用公式(2)计算标称沟槽深度，

H＝(1-18％)D  (2)

其中，H-沟槽深度；D-导电橡胶直径；

表1不同形式的导电橡胶条对应的推荐变位量

截面几何形状	最小变位Fmin	标称变位F	最大变位Fmax
				矩形	5％	10％	15％
实体“O”型	10％	18％	25％
				实体“D”型	8％	15％	20％
空心“O”型	10％	35％	50％
				空心“D”型	10％	35％	50％
空心“P”型	10％	35％	50％

步骤202：利用公式(3)计算导电橡胶的最大变位，

$f_{\max }=100\frac{(D+T_d)-(H-T_h)}{D+T_d}\%---\left(3\right)$

其中，f_max-导电橡胶的最大变位；

T_d-导电橡胶公差；

T_h-沟槽深度公差；

步骤203：判断最大变位是否满足要求，因为导电橡胶压缩变形后，如果压缩变形量过小，导电橡胶的电性能不能很好的发挥，机箱的盖板之间既不能形成很好的密封，屏蔽效能就会很差；相反，如果导电橡胶的压缩变形量过大，会导致导电橡胶的压缩永久变形变大，造成导电橡胶的开裂或者无法回弹；在初次测试的屏蔽效能可能比较好，但是拆装一次后的屏效会差很多；因此，压缩变形量过大，降低了导电橡胶的使用寿命和利用率；

步骤204：当计算的导电橡胶的最大变位满足设计要求，则继续计算和最小变位，执行步骤205；如果计算的导电橡胶的最大变位偏大或偏小，则重新调整初始设计变形量，返回步骤201重新计算；

步骤205：利用公式(4)计算导电橡胶的最小变位，

$f_{\min }=100\frac{(D+T_d)-(H-T_h)-{\mathrm{\δ}}_{s/c}}{D+T_d}\%---\left(4\right)$

其中，f_min-导电橡胶的最小变位；

δ_s或δ_c-计算的盖板翘曲量；

步骤206：判断最小变位是否满足要求，导电橡胶在压缩变形后，最小变位如果偏小，即导电橡胶最小变形量处变形过小，同样会造成配合的不紧密，造成密封失败或者屏蔽效能很差；当导电橡胶的最小变形量达到设计要求，继续执行步骤207；如果不满足设计要求，小于最小变位要求，则执行步骤204，调整设计初始设计变形量，返回步骤201进行重新计算；

一般我们认为导电橡胶为不可压缩弹性体，即在压缩状态下它的形状会发生变化但是体积不变，截面积也就不变；因此，在设计沟槽时我们要遵循最大填充原则，也就是在导电橡胶和沟槽在最差公差条件下配合，也要保证导电橡胶在压缩状杰下能100％填充到沟槽中去；

步骤207：利用公式(5)和(6)计算沟槽的标称宽度，

$W_{\min }=\frac{\mathrm{\π}{\left(\frac{D+\mathrm{Td}}{2}\right)}^2}{H-T_h}---\left(5\right)$

W＝W_min+T_w  (6)

其中，W-沟槽标称宽度；

W_min-沟槽的最小宽度；

T_w-沟槽宽度公差。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种电磁屏蔽机箱导电橡胶的应用方法，包括与导电橡胶配合的机箱盖板板厚和紧固件间距的设计以及与导电橡胶配合的沟槽尺寸的设计，其特征在于，具体步骤如下：

(1)与导电橡胶配合的机箱盖板板厚和紧固件间距的设计

步骤101：计算盖板最大紧固件间距；

步骤102：计算盖板翘曲量；

步骤103：判断翘曲量是否满足设计要求，如果满足设计要求，则进入步骤107；如果不满足设计要求，则进入步骤104重新计算；

步骤104：当翘曲量不满足要求时，重新利用公式(1)计算调整紧固件间距参数，

或

其中，L_i-估算的间距；L_i+1-计算的新间距；

δ_s0或δ_c0-设计变形；δ_s或δ_c-计算的大概变形；

步骤105：检查修正过的紧固件间距是否过小，如果紧固件间距满足最小间距要求，则进入步骤102重新计算箱体的翘曲变形量，继续执行；若干紧固件间距过小，小于最小间距要求，则进入步骤106进行修整；

步骤106：当紧固件间距过小，翘曲量还没有满足要求，适当增加盖板厚度，继续采用未修正前的紧固件间距L_i，进入步骤102继续计算箱体与盖板的翘曲变形，判断是否满足要求；

步骤107：完成设计，选取设计盖板厚度和紧固件间距；

(2)与导电橡胶配合的沟槽尺寸的设计

步骤201：根据所选导电橡胶的推荐变形量，一般取推荐变形量中间量为设计量，利用公式(2)计算标称沟槽深度，

H＝(1-x)D   (2) 

其中，H-沟槽深度；D-导电橡胶直径；x-初始设计量；

其中，f_max-导电橡胶的最大变位；

T_d-导电橡胶公差；

T_h-沟槽深度公差；

步骤203：判断最大变位是否满足要求；

步骤204：当计算的导电橡胶的最大变位满足设计要求，则继续计算和最小变位，执行步骤205；如果计算的导电橡胶的最大变位偏大或偏小，则重新调整初始设计变形量，返回步骤201重新计算；

步骤205：利用公式(4)计算导电橡胶的最小变位，

其中，f_min-导电橡胶的最小变位；

δ_s或δ_c--计算的盖板翘曲量；

步骤206：判断最小变位是否满足要求，当导电橡胶的最小变形量达到设计要求，继续执行步骤207；如果不满足设计要求，小于最小变位要求，则执行步骤204，调整设计初始设计变形量，返回步骤201进行重新计算；

步骤207：利用公式(5)和(6)计算沟槽的标称宽度，

W＝W_min+T_w   (6) 

其中，W-沟槽标称宽度；

W_min-沟槽的最小宽度；

T_w-沟槽宽度公差。

2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽机箱导电橡胶的应用方法，其特征在于，所述步骤

102包括边缘型跨距盖板的翘曲量计算和中间型跨距盖板的翘曲量计算。

3.根据权利要求1所述的电磁屏蔽机箱导电橡胶的应用方法，其特征在于，所述步骤206计算导电橡胶最小变位时，参数包括步骤101计算所得的盖板翘曲量。

4.根据权利要求2所述的电磁屏蔽机箱导电橡胶的应用方法，其特征在于，

利用公式(7)计算边缘型跨距盖板的翘曲量：

利用公式(8)计算中间型跨距盖板的翘曲量：

式中：Δs为导电橡胶条的设计压缩量；

-盖板的转动惯量；

b-截面宽度；t-截面厚度。