Корпус из листового металла: проектирование, выбор материалов и производство.

Корпус из листового металла

Металлические корпуса — это изготовленные на заказ металлические коробки, используемые для размещения электрических и электронных устройств. Они защищают внутренние компоненты от воздействия окружающей среды и механических повреждений. Следовательно, корпуса также имеют важное значение с точки зрения эстетики.

Формовка металла, механическая обработка, сварка и другие виды металлообработки. изготовление листового металла на заказ К необработанному листовому металлу применяются различные технологии для придания ему формы корпуса желаемого размера и формы. Но сначала необходимо разработать конструкцию корпуса и стратегии производства, основанные на этой конструкции.

В этой статье будут рассмотрены вопросы проектирования корпуса из листового металла, выбора материалов и правил проектирования. 

Итак, начнем. 

Объяснение устройства корпуса из листового металла.

Корпус из листового металла

Металлический корпус определяется как защитный кожух для любого типа устройства, оборудования или системы, изготовленный из листового металла. услуги по изготовлению листового металлаКорпус защищает собранные детали от механических ударов, влаги, пыли и электромагнитных помех (ЭМП). Кроме того, металлический корпус покрывается эстетичным покрытием или гальваническим слоем для повышения привлекательности изделия. 

Для изготовления корпусов в основном используются листы алюминия, нержавеющей стали и низкоуглеродистой стали. При этом для придания формы плоским металлическим листам используются такие операции, как гибка, пробивка, нарезка пазов и выемка, после чего отдельные детали из листового металла соединяются винтами и сваркой. 

Использование корпусов можно увидеть в электротехнике, электронике, промышленном машиностроении, автомобилестроении, телекоммуникациях и многих других отраслях. 

В чём заключается важность корпусов из листового металла? 

Корпуса из листового металла важны для общей долговечности, безопасности и надежности изделия/системы. Они обеспечивают защиту от воздействия окружающей среды, упрощают обращение с ними и увеличивают срок службы компонентов, находящихся внутри. 

Давайте разберем это по приоритетам. 

• Более длительный срок службы: Корпуса, изготовленные из прочных материалов, устойчивы к коррозии, износу и истиранию даже в суровых условиях, тем самым обеспечивая сохранность изделия в течение длительного времени. 
• Защита от электромагнитных и радиочастотных помех: Металлические корпуса минимизируют электромагнитное излучение и защищают чувствительные компоненты от внешних радиочастотных помех (РЧП), обеспечивая стабильную работу. 
• Рассеивание тепла: Благодаря своим тепловым свойствам, корпуса из алюминия и меди обеспечивают эффективную передачу тепла от системы к окружающей среде. 
• Снижение цены: Корпуса из термореактивных, композитных или других материалов обычно стоят дороже, чем корпуса из листового металла.
• Качество поверхности: Металлические поверхности совместимы с анодированием, гальваническим покрытием и порошковой окраской, что обеспечивает гибкость при изготовлении корпусов из листового металла на заказ с множеством вариантов отделки. 

Выбор материала для корпуса из листового металла 

Материалы корпуса

Выбор правильного материала для корпуса имеет решающее значение для обеспечения формуемости, сложности конструкции, экономической эффективности и желаемых характеристик. Поэтому при выборе материала корпуса для ваших задач необходимо учитывать различные факторы.

Следует учитывать ряд моментов;

• Механическая прочность (на растяжение, сжатие, сдвиг)
• Твердость
• Коррозионная стойкость
• Тепловые свойства 
• свариваемость
• ограничения по соотношению силы и веса
• Наличие материалов и их стоимость

Далее, в таблице ниже представлены варианты материалов для корпусов из листового металла.

Подробнее:

• Изготовление алюминиевого листового металла
• Изготовление листового металла для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Как спроектировать корпус из листового металла? 

Дизайн корпуса

Проектирование корпуса из листового металла требует определения конечных требований, выбора правильных размеров, формы и отделки, а также учета ряда ключевых факторов. 

Давайте рассмотрим различные этапы, входящие в этот процесс. конструкция из листового металла ограждения.

Определение проектных требований 

Прежде всего, определите функциональные, эксплуатационные, эстетические и габаритные требования, исходя из конечного применения корпуса. Определите условия эксплуатации, требования к монтажу, воздействие окружающей среды и другие соответствующие факторы. 

• Конечное применениеУкажите, для каких целей будет использоваться корпус, например, для механического, электрического, электронного или другого оборудования/систем. 
• Рабочее состояние: Укажите желаемые механические напряжения, вибрацию, температуру, влажность или другие условия эксплуатации. 
• Необходимый монтаж: Определите способ крепления, например, на стену, на стол или другим способом. 
• Свойства материала: Определите требуемые для данного применения свойства материала: прочность, предельный вес, проводимость, коррозионную стойкость и другие. 
• Размеры: Исходя из размеров компонентов, которые необходимо заключить в корпус, определите высоту, ширину и расположение отверстий, пазов и т. д. 

Толщина листа 

Выберите подходящую толщину листа для корпуса, исходя из желаемого соотношения прочности и веса, долговечности, размера пуансона и структурной целостности. Процесс выбора полностью зависит от требований конечного применения. 

Вы можете обратиться к диаграмме калибр листового металла при выборе толщины.

 Калибр листового металла

В приведенной выше таблице указана толщина листового металла из различных материалов в дюймах, соответствующая калибру. 

Выберите геометрию корпуса.

L-образная, F-образная, U-образная, квадратная металлическая корзина и коробчатая форма — это распространенные геометрические формы, используемые в проектировании корпусов. Однако форму можно изменить в соответствии с конкретными потребностями. 

• F-образная форма: Простой и удобный в изготовлении, используется для печатных плат, разъемов и т. д. 
• Сложенная коробка: Он изготавливается путем многократного сгибания и пробивания небольших отверстий и вентиляционных проемов в листовом металле. 
• L-образная форма: Проще, чем F-образная форма, и подходит для применений, требующих частого доступа к внутренним компонентам. 
• U-образный: Она имеет прочное основание с боковыми листами, напоминающими U-образную форму.  

Окончательно определите размеры 

Определение размеров не только задает габариты корпуса и расположение его элементов, но и имеет решающее значение для проектирования с учетом технологичности производства (DFM) и точной сборки. Поэтому окончательные размеры и допуски следует определять с учетом технологичности изготовления, соответствия размерам, функциональности и производительности.

Итак, определите следующие размеры.

1. Размеры плоского листа, необходимого для изготовления корпуса.
2. Размеры таких элементов, как радиус изгиба, диаметры отверстий, размеры вырезов и их расположение. 
3. Расстояние между элементами и их выравнивание. 

Выберите тип отделки поверхности. 

Выберите тип отделки поверхности корпуса в зависимости от условий эксплуатации, эстетических соображений и типа листового металла. Подходящие варианты отделки: анодирование, гальваническое покрытие, цинкование и порошковая покраска.

Разработайте проект в программе САПР.

Исходя из выявленных требований и окончательно утвержденных размеров, разработайте проект с использованием компьютерных программ, таких как AutoCAD, CATIA и SolidWorks. 

В следующем разделе будут подробно рассмотрены важнейшие правила/соображения, касающиеся проектирования корпусов из листового металла.

Вопросы проектирования корпусов из листового металла.

Давайте обсудим конструктивные особенности корпусов из листового металла. 

Выберите постоянный радиус изгиба. 

Радиус изгиба — это «радиус кривизны, образующийся при изгибе», который влияет на структурную целостность корпусов. Поэтому необходимо выбрать правильный радиус изгиба и обеспечить его стабильность. Вот несколько правил, касающихся радиуса изгиба:

1. Внутренний радиус изгиба (R) ≥ толщина листа (t) 
2. Минимальная длина фланца (L) ≥ 3–4 x толщина листа (t) 
3. Расстояние между сгибами (D) ≥ 2.5 x толщина листа (t) 

Насколько широким или широким может быть изгиб, зависит от длины и толщины фланца. Большой радиус изгиба при коротких фланцах может привести к разрушению материала.

Рассмотрите метод сборки.

Большинство корпусов электронных устройств из листового металла изготавливаются путем сборки нескольких металлических компонентов. Поэтому, выбирая способ сборки, учитывайте это при проектировании. Например, при использовании гаек и болтов необходимо выравнивать отверстия в соединяемых деталях. 

К распространенным методам сборки корпусов из листового металла относятся сварка, винтовое крепление и крепление болтами и гайками.

Зазоры и посадка 

Учитывайте положение и выравнивание сопрягаемых элементов относительно радиуса изгиба в деталях из листового металла. Обеспечьте доступ инструмента к крепежным элементам, выравнивание крепежных элементов и отверстий, а также положение сквозных отверстий. Это позволит идеально подогнать детали сборки. 

Панели доступа

Особенно крупное оборудование и электрические шкафы требуют частого доступа к закрытым компонентам для технического обслуживания. Для этого необходимо предусмотреть в конструкции люк доступа, например, на петлях. 

Вентиляция для эффективного отвода тепла

Если внутренние компоненты склонны к выделению тепла, необходимо оптимизировать конструкцию корпуса для эффективного отвода тепла. Такие элементы, как щели, вентиляционные отверстия и каналы, могут быть интегрированы в конструкцию в соответствующих местах. Необходимо стратегически выбрать местоположение, форму и размер этих вентиляционных элементов. 

Если вы не уверены в технологичности изготовленного вами изделия, вы можете проконсультироваться с опытным производителем, например, с компанией, специализирующейся на производстве подобных изделий. ПролинТех для оптимизации. 

Кроме того, выбор материала также влияет на скорость рассеивания тепла корпусом. Например, листы из алюминиевого сплава быстро передают тепло и предотвращают его накопление.

Этапы изготовления металлического корпуса 

Производство корпусов 

После того как проект корпуса готов, следующим этапом является его изготовление, которое включает в себя стратегическое планирование процессов формовки металла для придания формы заготовки. 

Рассмотрим этапы изготовления металлических корпусов. 

Резка листового металла

Первое листовой металл, нарезанный по индивидуальному заказу Изготовить детали нужного плоского размера из готовых заготовок из листового металла и закрепить их в системе подачи формовочного оборудования. Для этого можно использовать лазерную резку, резку ножницами и другие подходящие методы.

Завершить определение методов формования и их последовательности.

Исходя из особенностей конструкции (например, изгибы, отверстия, растяжение и т. д.), выберите метод формовки металла. Достаточно ли простого изгиба для получения нужной формы или требуется последовательная штамповка металла. Соответственно, определите последовательность операций формовки и порядок их выполнения.

Настройка машины и оснастка 

Изготовьте штампы, пуансоны, приспособления или другую оснастку, необходимую для придания корпусу нужной формы. Для сложных корпусов может потребоваться изготовление оснастки на заказ, тогда как простой металлический корпус для электроники можно изготовить стандартными методами V-, U- или другими способами гибки. 

Процесс формовки листового металла

Убедитесь в правильном выравнивании матрицы, пуансона и заготовки. Затем начните процесс формовки. Для этого потребуется программа ЧПУ, если вы используете станки для гибки, штамповки или другие подобные методы. 

Отрасли, использующие корпуса из листового металла

В таких отраслях, как электротехника и электроника, телекоммуникации, энергетика, автомобилестроение, медицина и производство бытовой техники, для размещения устройств, систем или компонентов используются корпуса из листового металла. 

Далее, в приведенном ниже списке представлены примеры применения в различных отраслях. 

• Электроника: Корпуса серверов, панели для монтажа в стойку, коммутационные шкафы и корпуса маршрутизаторов.
• Индустриальная автоматизация: Шкафы управления, корпуса двигателей, распределительные коробки и блоки распределения питания. 
• Бытовая техника: Корпуса микроволновых печей, корпуса для панелей управления стиральных и сушильных машин, а также корпуса для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
• Автомобили: Корпуса блоков управления двигателем, крышки аккумуляторных батарей и корпуса воздуховодов системы отопления, вентиляции и кондиционирования. 
• Медицина: Корпуса для диагностических приборов, стерилизуемые шкафы, корпуса инфузионных насосов и ящики для лабораторных инструментов.

Подведение итогов

Мы обсудили различные аспекты корпусов из листового металла, включая выбор материалов и рекомендации по проектированию. В заключение следует отметить, что необходимо определить конечные требования предполагаемого применения, выбрать подходящий материал и следовать различным правилам проектирования с точки зрения технологичности и структурной целостности. 

Корпус из листового металла у вас уже готов, но вы не уверены, как оптимизировать его для повышения производительности и упрощения изготовления? Свяжитесь с намиНаши инженеры помогут вам разобраться во всех мельчайших деталях. 

FAQ

Каковы преимущества использования алюминия по сравнению с нержавеющей сталью для корпусов? 

Использование алюминия вместо нержавеющей стали обеспечивает такие преимущества, как малый вес, хорошая формуемость, лучшее рассеивание тепла и защита от коррозии. 

Почему вентиляция важна при проектировании корпусов из листового металла? 

Вентиляция важна для отвода тепла, чтобы предотвратить перегрев и выход из строя компонентов. Неправильная вентиляция в конструкции корпуса влияет на надежность, тепловую безопасность, время простоя системы и долговечность. 

Как спроектировать корпус из листового металла?

Корпуса из листового металла проектируются с помощью САПР на основе заданных радиусов изгиба, размеров вырезов и отверстий, подгонки, герметизации, особенностей сборки и отделки. При этом ключевым моментом при проектировании корпуса является обеспечение технологичности производства.