PK170型水晶谐振器结构三维建模

　　在民用通讯设备、工业控制板卡、老式军工电台的频率基准回路里，这类椭圆形金属封装的PK170水晶谐振器是很常见的基准频率发生元件，和现在常见的贴片晶振不同，这种插片式引脚的封装结构，在上世纪中后期的苏系电子设备里应用极广，很多老款电台、测量仪器、工业计时装置里都能找到它的身影。做这个模型的时候，最先要确认的是安装边界尺寸，这类元件的安装孔位是对应PCB板上的两个开孔，引脚是扁状插片结构，不是常见的圆柱引脚，所以建模的时候要先把引脚的中心距、插片厚度、插片伸出壳体的高度做准，不然装配的时候会出现插不进PCB孔位的问题。

　　壳体部分采用的是椭圆形拉伸金属壳，顶部做了卷边封接结构，和底部的基座压合密封，保证内部的水晶晶片不受外界潮气、粉尘的影响，建模的时候要注意壳体的拔模斜度，实际生产中这种金属拉伸壳是有微小的拔模角度的，不是完全垂直的柱体，顶部的封盖是平的椭圆形盖板，上面压印有元件标识，两个引脚从盖板上的绝缘封接孔伸出，封接位置要做绝缘衬套的结构，还原实际元件的绝缘隔离设计。从功能特性来说，这类水晶谐振器依靠内部切割好的石英晶片的压电效应产生固定频率的谐振信号，为电路提供稳定的频率基准，金属外壳一方面起到机械防护作用，另一方面可以屏蔽外界电磁干扰，避免谐振信号受到杂散电磁场的影响，所以外壳的壁厚、材质的导电特性在实际选型里都是需要考虑的点，建模的时候还原了外壳的金属质感和表面的细微拉丝纹理，和实际元件的外观保持一致。

　　设计思路上，先从安装基准入手，先确定两个引脚的安装基准面，也就是PCB安装面，以此为基准向上构建基座和壳体结构，壳体的椭圆截面长轴短轴尺寸要和实际元件匹配，保证整体的外形比例正确，顶部的标识压印做了凹陷处理，还原实际元件的冲压标识效果，引脚部分的挂孔结构也做了还原，实际应用里有些场景会在引脚挂孔上穿焊线，做引线式连接，不是直接插装在PCB上，所以这个挂孔的尺寸和位置也需要准确，方便不同安装场景下的装配模拟。在实际设备选型的时候，这类元件的安装空间需要预留足够的高度，因为壳体是立式安装，整体高度比贴片晶振高很多，在做结构堆叠的时候要注意和周边元件的高度差，避免和外壳或者其他结构件产生干涉，引脚的伸出长度也要根据PCB的厚度做匹配，过长的引脚在波峰焊之后需要剪脚，过短则会导致焊接不牢。另外，这类金属封装的谐振器外壳通常是接电路地的，建模的时候也预留了外壳和接地焊盘的接触位置，方便做EMC设计的时候模拟接地路径。很多刚接触电子结构建模的工程师容易忽略这类老款元件的细节，比如把引脚做成圆柱状，或者把壳体做成圆柱形，实际装配的时候就会出现干涉，这个模型在构建的时候反复核对了实物的比例，从椭圆截面的曲率、引脚的扁方尺寸、顶部封盖的压边宽度，到壳体表面印刷标识的字体样式，都和实物保持一致，能够直接用于老式电子设备的维修建模、复古电子装置的结构设计、教学演示用的元件模型库搭建，也可以用来做PCB装配仿真的元件库素材，帮助结构工程师在设计阶段就确认元件的安装空间，避免后期打样出现装配干涉问题。

　　在做内部结构示意的时候，虽然外部模型看不到内部晶片，但建模时也参考了实际元件的内部结构预留了内部腔体空间，方便后续如果需要做剖视模型的时候，可以直接在现有模型基础上拆分出内部的晶片、支架、引线结构，不需要重新构建外部壳体，提升建模效率。对于工业控制类的板卡设计来说，这类插件式元件的抗振动性能比贴片元件更好，所以在一些有振动要求的工业设备里，现在依然会选用类似封装的谐振器，这时候准确的三维模型就可以帮助工程师在设计阶段就评估元件的安装强度、引脚的受力情况，提前做加固设计的模拟。