摘要：網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品是一種無線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，隨著WIFI技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也需進(jìn)一步優(yōu)化使可靠性更好，安全性更高，外觀更美觀甚至達(dá)到防水防塵的優(yōu)點(diǎn)。 本文就網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一定的設(shè)計(jì)思考，為后續(xù)網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);發(fā)展趨勢

1導(dǎo)言

網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需配合硬件和ID外形進(jìn)行處理，考慮電子零件堆棧，天線位置，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，表面處理，模具成型等因素。一方面結(jié)合功能需要來確定基本結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)規(guī)范，另一方面在同一成本范圍下要選擇合適的材料，散熱方案，成型工藝，表面處理技術(shù);考慮加工，組裝，重工便捷性，成型周期和良率優(yōu)化等多個(gè)方面。

2網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有以下四個(gè)主要特點(diǎn)。1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合電路設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，相互協(xié)調(diào)修改。2.考慮散熱及其因散熱方案的不同導(dǎo)致的可靠性差異和成本的差異。 3.除滿足常規(guī)可靠性要求外，還需要通過鋼球測試，使人手指不觸及ELV （extra-low voltage） circuit電路/及其TNV（telecommunication network voltage）電路。4.需要提前考慮天線布局及其走線。

3網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則理念

3.1外觀處理及其分模分件的考慮

通過ID和artwork文件，分析使用何種材料及工藝。以最少化分件為原則。設(shè)計(jì)初期考慮：1.確認(rèn)拔模角度是否足夠。 ID文件通常不會(huì)考慮拔模和表面紋理的關(guān)系，需結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)表面紋理來確認(rèn)拔模角度是否足夠。2.外觀是否會(huì)導(dǎo)致料厚不均。產(chǎn)品料厚不均，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力及其成型困難。3.材質(zhì)的選用是否可以達(dá)到外觀效果。4.避免后置處理以減少不良和降低成本。最少化分模分件理念：1.不同顏色的部份拆成不同零件。2.結(jié)合產(chǎn)品需求量優(yōu)先考慮雙色成型。3.同顏色部分整合成一個(gè)部件。4. 根據(jù)不同等級的外觀面來設(shè)置分模線位置。

3.2散熱的設(shè)計(jì)及其優(yōu)化

網(wǎng)關(guān)設(shè)備的工作溫度直接決定壽命和穩(wěn)定性，優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品不僅需要在硬件性能方面實(shí)現(xiàn)良好的工作狀態(tài)，還必須配備良好的散熱處理。設(shè)計(jì)原則遵循：1.以PCBA layout的散熱為主，通過Ground分散熱源，并利用PCB組件表面向周圍空氣散熱。2.以通用散熱片和散熱膏為優(yōu)先選擇避免新增物料。3.優(yōu)先自然對流，避免使用風(fēng)扇。4.散熱孔的設(shè)置需要符合安規(guī)UL-60950的規(guī)范。

3.3網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品裝配方式

網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品特別需要考慮可重工性。因此對網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的組裝要求是：好裝好拆好檢測。歸類幾種常見組裝方式：1.螺絲裝配，包含自攻螺絲和機(jī)械牙螺絲。塑料外殼使用自攻螺絲而鋁合金等金屬外殼或者鑲嵌銅螺母的外殼使用機(jī)械牙螺絲。如產(chǎn)品需求量夠大則可購入自動(dòng)鎖螺絲機(jī)。對IP68防水防塵產(chǎn)品，優(yōu)先選用機(jī)械牙螺絲，螺絲間距<=50mm來達(dá)成O-ring的密封壓力。2.卡扣裝配方式。是直接將卡扣設(shè)計(jì)在殼體上，通過殼體卡扣的扣合來保證殼體的組裝?？圻B接強(qiáng)度不如螺絲，但成本優(yōu)于螺絲連接。 卡扣設(shè)計(jì)需結(jié)合產(chǎn)品外形合理布置數(shù)量和方向，達(dá)到可靠性和拆裝便捷性的平衡。在最易變形方向進(jìn)行最大扣合量的設(shè)計(jì)，并可通過仿真模擬沖擊來確認(rèn)設(shè)計(jì)合理性。下圖是本人所開發(fā)產(chǎn)品的卡扣優(yōu)化組合設(shè)計(jì)，可以順利通過1.3m高，500g 的鋼球測試。

3.Over molding或超聲波組裝。此類方式最大優(yōu)勢是沒有間隙外觀漂亮，同時(shí)在人員勞動(dòng)強(qiáng)度和工時(shí)成本上有優(yōu)勢。缺點(diǎn)是不可無損拆開。適用于整體電路成本不大，電路簡單的產(chǎn)品。

3.4間隙和外觀孔設(shè)計(jì)

間隙根據(jù)公差分析進(jìn)行布局，分為定位間隙和強(qiáng)度間隙。定位間隙用于定位，數(shù)值小;強(qiáng)度間隙用于產(chǎn)品受沖擊時(shí)間隙變?yōu)?，讓內(nèi)部結(jié)構(gòu)連成整體提高強(qiáng)度。外觀孔的設(shè)計(jì)需遵守國標(biāo)GB8898—2011或國際標(biāo)準(zhǔn)UL60950規(guī)范，避免因?yàn)榭壮叽邕^大而不能通過安規(guī)認(rèn)證。

4網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢

隨著WIFI和5G技術(shù)的發(fā)展，物流網(wǎng)和智能家居的興起，網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可預(yù)見向以下幾個(gè)趨勢發(fā)展：1.WIFI6即MU-MIMO（多用戶多入多出）技術(shù)的使用;2.內(nèi)置天線，需要考慮更合理的走線布局并避免天線相互干擾;3.扁平外形向立方體外形發(fā)展，單一大PCB向多個(gè)PCB組合發(fā)展;4.智能網(wǎng)關(guān)對屏幕顯示和語音的需求，需我們掌握屏幕和聲學(xué)方面的設(shè)計(jì)和測試規(guī)范;5.戶外防水防塵要求，需要我們掌握防水防塵規(guī)范。

5結(jié)語

網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的飛速發(fā)展已經(jīng)成為工業(yè)制造和居家生活中的重要組成部分，對網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。因此要求進(jìn)一步考慮優(yōu)化網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品堆棧尺寸，散熱及其天線排布，以符合制造的基礎(chǔ)成本和生產(chǎn)能力。本文論述網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則理念，并在此基礎(chǔ)上，分析了發(fā)展趨勢，希望為行業(yè)提供一些參考。

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[3] 趙占西 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)材料與工藝 [M] 機(jī)械工業(yè)出版社，2011

作者簡介：肖劍鋒（1981.6- ），男，廣西柳州，學(xué)士，公司資深工程師;主要從事網(wǎng)關(guān)新產(chǎn)品機(jī)構(gòu)開發(fā)，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，熱設(shè)計(jì).