機箱

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1.范圍

本規范適用于工業計算機類標準19＂上架機箱的結構設計。

2規范性引用標準及參考文獻

2.1GB/T3047.2-1992高度進制為44.45mm的面板、機架和機柜基本尺寸系列

2.2GB/T14665-1998機械工程CAD制圖規則

2.3GB/T2822-1991標準尺寸

2.4《電子設備結構設計原理》

3機箱設計的基本要求

3.1.1保證產品技術指標的實現：設計機箱時，必需考慮機箱內部元、器件相互間

的電磁干擾和熱的影響，以提高電性能的穩定性；必需注意機箱的強度、鋼

度問題，以免產生變形，引起電氣接觸不良、門、插接件卡滯，甚至受振后

損壞；必需按實際工作環境和使用條件，采取相應的措施以提高設備的可靠

性和使用壽命，保證產品技術指標的實現。

3.1.2便于設備的操作使用與安裝維修：為了能有效地操作和使用設備，必須使機

箱的結構設計符合人的心理和生理特點，同時還要求結構簡單，裝拆方便。

此外，面板上的控制器、顯示裝置必須進行合理選擇與布局，以及考慮操作

人員的人身安全等等。

3.1.3良好的結構工藝性：結構與工藝是密切相關的，采用不同的結構就相應有不

同的工藝，而且機箱結構設計的質量必須要有良好的工藝措施來保證。因此，

要求設計者必須結合生產實際考慮其結構工藝性。

3.1.4貫徹標準化、模塊化：

3.1.4.1標準化是國家的一項重要技術經濟政策和管理措施，它對于提高產

品質量和生產率、便于使用維修、加強企業管理、降低生產成本等

都具有重要作用。結構設計中必須盡量減少特殊零、部件的數量，

增加通用件的數量，盡可能多的采用標準化、規格化的零、部件和

尺寸系列(盡量采用標準庫中和國標零部件)。

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3.1.4.2模塊化是標準化的發展，是標準化的高級形式，用模塊可組合成新

的系統，也易于從系統中拆卸更換。模塊具有典型性、通用性、互

換性、或兼容性。標準化通用化只是在零件級進行通用互換，模塊

化則是在部件級，甚至子系統級進行互換通用，從而實現更高層次

的簡化。

4機箱設計的其本步驟

4.1.1詳細研究產品的技術指標；

4.1.1.1產品的技術指標是設計、制造與使用的唯一依據，亦是檢驗產品質

量的客觀標準，為了正確的進行機箱結構設計，應深入實際，詳細

研究產品的各項技術指標，了解國內外同類產品或相近類型產品的

結構與使用情況，然后再確定結構的形式。

4.1.2確定機箱的類型和外形尺寸：

4.1.2.1機箱類型是在總體布局過程中，根據不同的產品應用需求，制定各

種不同方案，經過討論分析和比較而確定是掛墻式、桌面式、還是

上架式的。

4.1.2.2機箱尺寸是按機箱內元器件的大小確定初步尺寸，然后根據這個尺

寸選用標準尺寸；也可先選定標準的外形尺寸，再進行箱內的元器

件布局分配。

4.1.3面板設計、機箱內元器件的排列布局；

4.1.3.1面板的尺寸是在機箱類型、尺寸確定后定下的，而面板上各種操縱

和顯示裝置的選擇和布局，應該根據電原理圖的要求、人機工程、

造型、通風等因素綜合考慮。

4.1.3.2機箱內部元器件的排列是根據電原理圖，主要元、器件的外形尺寸

及相互關系，并考慮通風、減振、屏蔽及走線的方便美觀程度等來

確定的。

4.1.4確定機箱零、部件結構形式，繪制零件圖紙

4.1.4.1圖紙是工業的語言，再好的設計，也需用它表達出來，一套清晰完

整的圖紙是一個好的產品的前提和保證。我公司機械圖采用《中國

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國家工程制圖標準》，投影方式采用第一視角投影法，尺寸標注參照

GB/T2822-1981，對于由主要尺寸導出的因變量尺寸和工藝上工序間

的尺寸，不受此限制；對已有標準規定的尺寸，可按專用標準選用，

機械組參照GB/T14665-1998所做的《模板及圖框使用說明》對CAD

電子檔、圖框、圖層、圖線等也做了詳細規定，詳見《受控文件歸

檔模板》。

4.1.4.2本公司一套完整的機械圖紙由以下9部份組成：1.圖紙封面；2.零

件清單；3.總裝圖；4.部件圖；5.零件圖；6.碰焊圖；7.絲印圖；

8.包裝圖；9.產品使用說明書；

4.1.4.31.圖紙封面上應有所設計機箱的名稱及設計、審核、批準的簽名；

2.零件清單包括所設計機箱的所有圖紙和應用到的機箱輔件，詳見

附表及填表說明；

3.總裝圖，要能夠明確表達出主要零、部件及元器件的安裝位置，

機箱的外型、安裝尺寸；

4.在總裝圖不能完全表達設計意圖時，還需做出部件圖，部件圖的

要求同于總裝圖；

5.零件圖是整套圖紙的最基本單元，不光要求能按制圖標準清楚表

達零件，還需在標題欄中注明零件名稱、數量、所屬機箱、圖號、

材料、表面鍍涂以及零件版本；

6.碰焊圖要能夠清楚表達各碰焊件的位置，在有嚴格尺寸要求時，

還需標注尺寸、公差，在碰焊圖明細欄中，需詳細列出碰焊件的代

號、名稱、圖號、數量；

7.絲印圖要能清楚表達出絲印文字、圖形的位置，技術要求中應注

明絲印文字、圖形的高度，字體類型、顏色等，顏色需用PANTONE

色卡表示；

4.1.4.4除電鍍外，所有零件的表面處理，在零件圖、碰焊圖中只注明“噴

漆”或是“噴粉”，具體顏色在《零件清單》中注明，不做表面處理

的零件，鍍涂欄內不填內容。

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箱蓋組件箱體組件

擋口板

導軌

面板組件

掛耳把手面板支架門組件

可做成一體門玻璃鉸鏈門

箱蓋箱蓋壓板

背板組件

背板

驅動器組件壓條底板組件EMC彈片進風防塵組

驅動器架軟驅蓋光驅蓋

前壓條后壓條防塵網架防塵網蓋風扇架

底板支架插槽架

ATATX

面板

接地彈片

I/O架I/O彈片

喇叭架

箱體

5機箱的結構件：

5.1機箱零部件的分類及命名：

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如上圖所示，機箱主要由五大部份組成，各部份又分成若干小的部份，

在沒有特殊要求的情況下，零件圖中的零件名稱需按上圖所列的零件名稱

命名，上圖也可作為整套機箱設計完后的對照檢查使用。

5.2面板組件（摘自GB/T3047.2-92）

5.2.1.1面板（見圖1-1~圖1-3）

5.2.1.2面板寬度B的尺寸系列：482.6，609.6，762.0mm

5.2.1.3高度H的尺寸系列見表1-1

5.2.1.4面板的材料：面板一般使用型材或2.50mm冷軋鋼板制作；工作站的

面板用鋁合金板制作，厚度分為10mm、8.0mm、6.0mm、5.0mm幾個

規格；

5.2.1.5面板上的裝飾：為了機箱外表的美觀，一般在機箱的面板上都有一

些裝飾性的絲印、凹凸槽等，原則是不能影響機箱功能及牢固性，

公司的標志一般裝在機箱面板的左上角醒目位置，特殊情況可例外；

圖1-1圖1-2圖1-3

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表1-1

代號

圖號

n.U

Hh1h2h3

±0.4

1-1

1U43.65.9

2U88.137.7

1-2

1U43.65.931.8

2U88.15.976.2

3U132.537.757.15

4U17737.7101.6

5U221.537.7146.1

6U265.937.7190.5

1-3

6U265.937.757.1576.2

7U310.337.788.957.15

8U354.837.7101.676.2

9U399.237.7101.6120.6

10U443.737.7101.6165.1

11U488.137.7133.3146.1

12U532.637.7133.3190.6

注：表中：U=44.45mm；H=nXU-0.8mm；當結構設計需要增加不足1U的面板高度時，允

許在H值上增加1/2U，但h1、h2、h3不變。

5.2.1.6面板安裝槽口或安裝孔的尺寸見圖1-4：

圖1-4

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5.2.1.7面板的類型與機柜立柱的配合示意，見圖1-5：

圖1-5

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5.2.1.8面板與機柜（或機架）在寬度方向上的安裝尺寸（見圖1-6、表1-2）

表1-2

BB1B’min

482.6465450

609.6592577

762.0744.4729.4

圖1-6

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5.2.1.9掛耳：掛耳可與面板做成一體，也可單獨做成一個零件，但掛耳上

的上架孔以及掛耳與機箱面板整合后的外型尺寸必須符合

GB/T3047.2-92；

5.2.1.10把手：把手應優先選用《機械設計通用件標準庫》中的把手，為了

便于機箱上架后與機柜立柱貼平，機箱面板上固定把手的螺釘應選

用沉頭螺釘，面板也需在背面沉孔，把手裝上后，不得影響上架螺

釘的裝配；新設計把手時，應符合以下標準：

（1）4U（包含4U）以上的機箱，把手固定孔距為138mm，固定螺

孔為2-M4；

（2）2U機箱把手固定孔距為64mm，固定螺孔為2-M4；

（3）1U機箱把手固定孔距為35mm，固定螺孔為2-M3；

5.2.1.11面板支架：面板支架是面板與箱體之間的過渡件，它和面板、箱體

都要有良好的電接觸，面板支架不光要支撐面板，還要支撐裝在門

板內的開關、燈板、防塵網組件等，面板支架上開關類的開孔可參

照《機械設計標準庫》，驅動器的開孔是在驅動器外型尺寸基礎上周

邊放大0.3mm，面板支架與箱體之間的間隙單邊留0.2mm比較合適；

5.2.1.12門組件：門組件一般由門、玻璃、門絞幾部份組成，因要監視門內

指示燈的運行狀態，一般在門上都開有能夠看到燈的觀察窗，在觀

察窗內嵌有門玻璃；門絞是把門與箱體聯接起來的一個重要部件，

應優先選用《機械設計通用件標準庫》中的標準門鉸鏈，設計時應

對門的開閉情況做模擬試驗，包括鎖在內的所有門上附件不得與面

板有碰撞、卡滯現象，完全開啟后的門也不能碰在面板上，以免蹭

掉面板上的噴涂層；一般門與門框的間隙單邊留0.3mm比較合適，

靠近門絞側的間隙可適當放大，考慮到轉動干涉及外表的美觀，門

絞側的邊可銑成斜邊，門框相應位置也需倒角；

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5.3箱蓋組件

5.3.1箱蓋：箱蓋的外型尺寸：一般與箱體同寬，與箱體接觸面有良好的電接

觸，單邊間隙留0.3mm較適宜；

5.3.2箱蓋壓條：為便于箱蓋與箱體固定，在箱蓋內側設計有壓條，幫助箱蓋

卡在箱體上，一般壓條與箱蓋間的間隙等于面板支架的板厚加上0.3mm；

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5.4箱體組件：箱體、面板與箱蓋的基本尺寸（見圖1-7、表1-3）；

表1-3

B482.6609.6

B3（包含機箱兩導軌）<449（推薦不含導軌425）<576（推薦不含導軌560）

H見表1-1

H3≦H(參照GB/T2822-1981選用標準尺寸)

D3240、300、360、420，需要時按60mm增量增加

圖1-7

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5.4.1箱體是整個機箱的重要組成部分之一，它不光承擔機箱中電子元器件

的“保衛”、屏蔽、固定的任務，還要在適當的位置對電子元器件的

連接線加以固定；箱體與其它部件碰焊時，焊點間距不得大于50mm，

對一些外露的窄長縫隙，需加以處理，方法有三種，a減小碰焊點間

距，b縮小固定螺釘間距，c增加EMC彈片；

5.5驅動器架：驅動器架可按其在機箱中所處位置及與相鄰零件、元件的位置關

系確定，驅動器需有前后調節的空間，與驅動器配合時建議側面單邊間隙留

0.3mm，驅動器架與驅器以及機殼要保證有良好的電氣接觸，例如可在橡膠減

震上裝跨接彈片，在不裝光軟驅的情況下，還應設計光、軟驅蓋板，光軟驅

蓋應優先選用《機械設計通用件標準庫》中的。

5.6壓條：壓條的作用是在機箱中壓緊所有板卡,使機箱在經受惡劣環境下的震動

時板卡不致于松動或接觸不良,所以壓條要有一定的鋼性、強度，材料必須選

用1.50mm以上的鋼板,在已知最高板卡的情況下,設計時壓條的下表面距板

卡的上表面距離為5.0mm,這樣壓塊既有一定的壓縮量，又不用再加工浪費工

時，在壓其它板卡時，可在壓塊尺寸A上進行調整，見圖1-8；壓條上裝壓

塊的開孔見圖1-9，兩側開孔若要錯開設計時，靠近插槽架一側的開孔按正

常位置設計；壓條分為前后兩條，前壓條壓在全長卡的后端，后壓條在機箱

中的位置一般處于PICMG卡前端1/3處(約為114mm)，前、后壓條下表面距

板卡上表面的距離應相等，如圖1-10所示；

圖1-9

圖1-8

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5.7EMC彈片：為了保證整機的電磁兼容性，機箱設計時必須考慮屏蔽問題，而

接縫的連接工藝及結構對屏蔽效能影響最大，所以要求接縫為碰焊的，重疊

部分不得小于9.0mm，焊點間距不得大于50mm，螺釘連接時，也應有同樣的

重疊和螺釘間距；在結構上不能滿足以上要求時，就要考慮應用EMC彈片來

保證機箱接觸面縫隙不大于50mm了，EMC彈片應優先選用《機械設計通用件

標準庫》中的。

5.8喇叭架：機箱上的喇叭主要作用是放大主板上蜂鳴器的聲音，它的位置最好

選在面板、機箱底面等能透出聲音的地方，喇叭、喇叭壓片請優先選用《機

械設計通用件標準庫》中的。

5.9進風防塵組件：隨著電技術的迅速發展，微電子元器件和設備的組裝密度也

在迅速提高，組件和設備的熱流密度也在迅速增加，為了防止電子元器件的

熱失效，保證它們在規定的熱環境下，能按預定的參數正常、可靠地工作，

圖1-10

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就要給它們創造一個良好的熱環境，要創造這樣的環境，首先要從電子設備

的熱控制入手，一般來說，電子設備冷卻的方法有以下幾種：

（1）自然冷卻法，靠電子元件自身的熱對流、輻射、傳導來散發熱量，優

點是可靠性高，成本低，它不需要風扇、熱管等冷卻裝置，避免了因

機械部件磨損或故障影響系統可靠性的敝病，縮小了機箱空間，在設

計低功耗主板時應優先考慮自然冷卻法；

（2）強迫空氣冷卻法，此法在一些熱流密度要求高，溫升要求也比較高的

電子設備中得到廣泛應用，優點是設備簡單，成本低，缺點是體積重

量大，噪音也較大，機械部件磨損或故障會影響系統的可靠性；（我們

公司的工控機箱大多采用的是此種方法，而此法中用的最多的又是C

整機鼓風冷卻法），強迫空氣冷卻的基本形式有三種，a單個電子元器

件的強迫空冷，也就是對某個發熱特別嚴重的電子元器件設計專用風

道，采取點冷卻的方式；b整機抽風冷卻，也就是把風扇裝在出風口處，

特點是風量大，風壓小，各部分風量比較均勻，適用于單元熱量分布

比較均勻，各元件所需冷卻表面的風阻較小的機箱；c整機鼓風冷卻法，

也就是把風扇裝在進風口處，特點是風壓大，風量比較集中，適用于

單元內熱量分布不均勻，各單元需要專門風道冷卻，風阻較大，元件

較多的機箱；

（3）整機抽風或鼓風所需風量公式如下：

Q

f

=Φ/?C

p

Δt(m3/s)

式中????空氣的密度（kg/m3）；

C

p

???空氣的比熱（J/(kg.℃)）；

Φ???總損耗功率（熱流量）（W）；

Δt???冷卻空氣出口與進口溫差℃（一般Δt可取10℃左右）

（4）這是一種比較保守的計算方法，它忽略了機箱四周對大氣的輻射和自

然對流換熱所散去的熱量，算出的值偏大；如果外界溫度低于機箱表

面溫度，精確計算時，應該把輻射和自然對流換熱所散去的熱量減去，

再求所需風量，一般在強迫風冷時，輻射與自然對流散熱量約占總散

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熱量的10%左右，既Q

f

=Φ-Φ10%/?C

p

Δt(m3/s)

（5）直接液體冷卻法，此法適用于體積功率密度較高的電子元器件或部件，

優點是冷卻效率極高，缺點是需要對流泵和熱交換器等部件，易損，

維護成本高；

（6）熱管冷卻法，熱管是一種熱傳導效率很高的傳熱器件，其傳熱性能比

相同的金屬導熱能力高幾十倍，且熱管兩端的溫差很小，應用熱管傳

熱時，主要是如何減小熱管兩端接觸界面上的熱阻；

（7）我們使用最多的是強迫空氣冷卻法，此法中不管采用哪種形式，都要

考慮風道及風孔的設計，風道因受機箱體積、箱內元器件布局的限制，

要根據具體情況來定；風孔設計時要把握以下四條基本準則：a通風

孔的開設要有利于氣流形成有效的自然對流通道；b進風孔盡量對準發

熱元器件；c進風口與出風口要遠離，為防止氣流短路，應開在溫差較

大的相應位置，進風孔盡量低，出風孔盡量高；d進、出風孔都應考慮

電磁泄露，進風孔還需要考慮防塵；

（8）因防塵網對進風有一定的阻礙作用，應用時應該根據機箱實際工作的

環境來定，一般1U機箱工作的環境相對較好，可考慮不用防塵網；防

塵網應有專門的支架來支撐，拆裝也應方便，利于使用者定期清理防

塵網上的灰塵；

（9）進風防塵組件中的主角是風扇，它的選用應綜合考慮，考慮到降低噪

聲及結構的合理性，一般在設計時風扇支架都是和插槽架合二為一的；

5.10底板組件：底板組件是一套機箱的核心部分，在結構上,底板組件是由底板

支架、插槽架、I/O架和I/O彈片四部份組成，而設計時，最關心的是裝在

這些支架上的主板、底板之間的位置、尺寸關系，目前為止，還沒有找到過

這方面的現成資料，我以我們公司現有的底板、主板經測繪后，總結出它們

之間的關系如圖1-11，供大家設計時參考：

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5.10.1底板組件的四個零件中，I/O架的尺寸與主板關系最為密切，我公司

以前的機箱對此件的尺寸未做統一規定，我根據我們以前的老產品及

主板尺寸定出I/O架的主要關聯尺寸，見圖1-12，供大家設計時參

考；

圖1-11

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5.10.2底板支架,顧名思義是固定底板的,應按所用底板配好螺孔,外型與底

板做成相近形狀,與機箱固定的孔位還需做防反設計;底板支架上表

面距底板下表面最小不得小于3.0mm,推薦尺寸為6.0mm,與隔離柱等

高;

圖1-12

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5.10.3為了加強對主板的散熱,插槽架經常與風扇架設計成一體,所以插槽

架中間部分應盡可能大的鏤空,新設計的機箱插槽架還要承擔支撐前

壓條的任務,插槽架上裝卡條的孔位如圖1-13；

5.10.4I/O彈片作用是加強鍵仔與I/O架之間的接觸,《機械設計通用件標

準庫》中收進了我公司常用底板需配的幾款I/O彈片，設計時請優先

選用；

5.11背板組件

5.11.1背板：背板是整個機箱的后屏障,I/O架、一些并口、串口、鍵盤接

口、電源出口都固定在它上面，大多數機箱還要從背板上出風，一些

行業（比如DVR行業）還有大把的線要從背板上出來，所以背板上最

好留一些出線孔，不用時用蓋板蓋上；背板在許可的情況下最好做成

可拆式，與箱體配合的單邊間隙留0.2mm較合適，它與箱體要保持良

好的電導通。

圖1-13

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5.11.2擋口板：蓋板是蓋住背板上過線孔的小板，板上開有通風孔，如圖

1-15

圖1-14

圖1-14

圖1-15

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5.12導軌

5.12.1導動：導軌是加強機箱強度和上架用的,我公司常用的導軌見圖1-16,

服務器和三合一顯視器等需要抽出的設備還要用到抽拉式導軌,典型

的如我公司產品IPC-KVM上用的的三級導軌,見圖1-17；

圖1-16

圖1-17

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6電磁兼容設計

隨著電子技術的迅速發展,單純的機械結構設計已經逐步被機電結合、光

電結合等新技術所取代，這就要求我們作機箱結構設計時，不單要考慮電子

元器件是否能被裝下，還要在電磁兼容、通風散熱、振動等方面多與電子工

程師勾通，使我們的機箱能更好的為我公司的產品服務；下面是機箱設計在

電磁兼容方面應注意的幾個問題：

6.1.1機箱上盡量少開長孔，通風孔長度應≤30mm，其它槽縫上電接觸不良

的長度應≤50mm長，否則就得采取附加的電接通措施，如接地簧片。

6.1.2機箱上兩金屬件間的接觸面上不能有漆(包括電源安裝處)，新設計機

箱盡量采用“外噴涂、內保護”的方式。

6.1.3所有I/O口的外殼應就近與機殼后面板良好接通，無法保證的應采用

端面帶彈片的插座。

6.1.3光驅和軟驅之間，以及它們與盤架之間，盤架與機箱面板之間均應加金

屬簧片，使之電接觸好。

7附錄

7.1我公司常用的底板、主板、PICMG長卡、PCI卡、ISA卡、電源、開關、風扇

等見《機械設計通用件標準庫》；

7.2機械圖紙中部分示例文件：1圖紙封面；2零件清單；3總裝圖；4部件圖；5

零件圖；6碰焊圖；7絲印圖；8包裝圖；

7.3零件清單填表說明：

7.3.1.1壓鉚緊固類：包括壓鉚螺母、壓鉚螺母柱、壓鉚螺釘、壓鉚松不脫、

漲鉚螺母等，還有固定底板、主板、燈板的六角銅螺柱等；

7.3.1.2風扇類：包括機箱上安裝的所有風扇，但不包括電源風扇，主板風

扇若要列入表中，需在備注欄中加以注明；

7.3.1.3開關類：包括電源開關（AT、ATX）、復位開關、KB-LK開關、電位

器、拔動開關等；填表時在名稱欄注明大電源開關、小電源開關等，

規格欄中注明開關的料號，新開關在備注欄注明；

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7.3.1.4插接件類：包括裝在機箱上的鍵盤接口、USB口、并口、串口、接

線端子等；

7.3.1.5燈板：機箱中用到的指示燈板，沒有可不填寫；

7.3.1.6喇叭：機箱中用到的喇叭，沒有可不填寫；

7.3.1.7機箱輔件：包括鎖、公司標志、機箱腳墊、卡條、減震墊、薄膜鍵

盤以及機箱上用到的其它輔助零件；

7.3.1.8適用底板：機箱設計任務書中的列出的底板為標配，其它可以裝上

的為選配，標配、選配應在備注中說明；

7.3.1.9適用電源：機箱設計任務書中的列出的電源為標配，其它可以裝上

的為選配，標配、選配應在備注中說明；

7.3.1.10機箱噴涂顏色：機箱所有零件顏色在具體圖紙中不標明，只寫噴涂，

所有顏色以清單中所注為準；

備注：此欄填寫機箱的特殊要求及一些特殊規定；