钣金外壳
金属外壳是用于容纳电气和电子设备的定制金属盒。它们可以保护内部组件免受环境因素和物理损坏的影响。因此，外壳对于美观也至关重要。
金属成型、机械加工、焊接及其他 定制钣金制造 将各种加工工艺应用于金属板材，使其成型为所需尺寸和形状的外壳。但首先，您需要设计外壳并制定基于该设计的制造策略。
本文将探讨钣金外壳的设计、材料选择和设计规则。
让我们开始吧。
钣金外壳详解
成品金属外壳
钣金外壳是指用于保护任何类型的设备、装置或系统的保护性外壳，其制造工艺采用金属板材。 钣金加工服务外壳可保护内部组件免受物理冲击、潮湿、灰尘和电磁干扰 (EMI) 的影响。此外，金属外壳表面还经过美观的涂层或电镀处理，以提升产品外观。
铝板、不锈钢板和低碳钢板是外壳的主要材料选择。同时，采用弯曲、冲压、开槽和切口等成型工艺对扁平金属板进行加工，然后通过螺钉和焊接将各个金属板部件连接起来。
外壳的应用遍及电气、电子、工业机械、汽车、电信等众多行业。
金属板外壳有哪些重要性？
金属外壳对于产品/系统的整体耐用性、安全性和可靠性至关重要。它们能够保护内部组件免受环境因素的影响，便于操作，并延长其使用寿命。
让我们通过列出优先事项清单来逐一分析。
- 更长的使用寿命： 采用坚固材料制成的外壳即使在恶劣条件下也能抵抗腐蚀、磨损和刮擦，从而保护产品长时间免受损坏。
- 电磁干扰和射频干扰防护： 金属外壳可最大限度地减少电磁辐射，并屏蔽敏感元件免受外部射频干扰 (RFI)，从而确保性能稳定。
- 散热： 铝和铜的外壳由于其良好的导热性能，能够有效地将系统的热量传递到周围环境中。
- 降低成本： 热固性材料、复合材料或其他材料的外壳通常比金属板材外壳成本更高。
- 表面处理： 金属表面可进行阳极氧化、电镀和粉末涂装，这为定制钣金外壳提供了多种表面处理选择，从而提高了灵活性。
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钣金外壳的材料选择
外壳材料
选择合适的壳体材料对于成型性、设计复杂性、成本效益和所需性能至关重要。因此，在为您的应用选择壳体材料时，必须考虑各种不同的因素。
需要考虑的一些因素包括：
- 机械强度（抗拉强度、抗压强度、抗剪强度）
- 硬度
- 耐腐蚀性
- 热性能
- 焊接性
- 强度体重限制
- 材料供应情况和成本
接下来，下表列出了钣金外壳的材料选项。
|
金属/合金 |
合适的等级 |
物业 |
什么时候用？ |
|
冷轧钢 |
SPCC，CR |
强度高、性价比高、成型性好、可涂漆 |
通用机柜，室内机架 |
|
镀锌钢板 |
G60，G90 |
镀锌层可提供额外的耐腐蚀性 |
户外和工业系统 |
|
不锈钢 |
304，316 |
耐腐蚀、强度高、可焊接 |
恶劣/食品/医疗/海洋环境 |
|
铝 |
5052，3003，6061 |
轻质、导热性好、可阳极氧化 |
重量敏感型、电磁干扰防护型外壳、散热器外壳 |
|
铜 |
C110（ETP） |
优异的导电导热性能，美观 |
导电/散热外壳，EMI接地 |
|
黄铜/青铜 |
C260黄铜，磷青铜 |
外观精美，强度适中 |
美观的面板，小批量定制外壳 |
阅读更多：
- 铝板金属制造
- 暖通空调钣金制造
如何设计钣金外壳？
外壳设计
设计钣金外壳需要确定最终要求，选择合适的尺寸、形状和表面处理，同时还要考虑几个关键因素。
让我们来仔细研究一下其中涉及的各个步骤。 钣金设计 围栏。
确定设计要求
首先，根据外壳的最终用途，确定其功能、性能、外观和尺寸要求。明确运行条件、安装要求、环境暴露情况以及其他相关因素。
- 终端应用：明确外壳的使用范围，例如机械、电气、电子或其他类型的设备/系统。
- 操作条件： 明确所需的机械应力、振动、温度、湿度或其他运行条件。
- 所需安装方式： 确定安装方式，例如壁挂式、桌面式或其他类型的安装方式。
- 材料特性： 确定应用所需的强度、重量限制、导电性、防腐蚀性能和其他材料特性。
- 尺寸标注： 根据要封装的元件尺寸，确定孔、槽等的高度、宽度和位置。
板材厚度
根据所需的强度重量比、耐用性、冲孔尺寸和结构完整性，选择合适的板材厚度。选择过程完全取决于最终用途要求。
您可以参考图表 钣金量规 在选择厚度时。
钣金量规
上表中，不同材料的金属板厚度以英寸为单位，对应于规格尺寸。
选择外壳几何形状
L形、F形、U形、方形金属篮和折叠盒是外壳设计中常见的几何形状。当然，您也可以根据具体需求定制形状。
- F形： 结构简单，易于制造，适用于印刷电路板、连接器等。
- 折叠盒： 它是通过多次弯曲金属板并冲压小孔和通风口制成的。
- L形： 比 F 形结构更简单，适用于需要频繁接触内部组件的应用。
- U形： 它由坚固的底座和侧板组成，形状类似 U 形。
最终确定尺寸
尺寸标注不仅定义了外壳的尺寸和各部件的位置，而且对于面向制造的设计 (DFM) 和精确装配也至关重要。因此，在最终确定尺寸和公差时，应考虑可制造性、配合性、功能性和性能。
因此，请确定以下尺寸。
- 建造外壳所需的平板尺寸。
- 弯曲半径、孔径、切口尺寸及其位置等特征的尺寸。
- 特征之间的间距及其对齐方式。
选择表面处理
根据应用环境、美观要求和金属板材类型选择外壳的表面处理工艺。可选的表面处理工艺包括阳极氧化、电镀、镀锌和粉末喷涂。
在CAD软件上绘制设计图
根据已确定的需求和最终确定的尺寸，使用 AutoCAD、CATIA 和 SolidWorks 等计算机软件绘制设计图。
下一节将详细阐述钣金外壳设计的关键规则/注意事项。
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钣金外壳设计注意事项
我们来探讨一下钣金外壳的设计注意事项。
选择一致的弯曲半径
弯曲半径是指“弯曲形成的曲率半径”，它会影响围护结构的整体性。因此，必须选择合适的弯曲半径并保持一致。以下是一些与弯曲半径相关的规则：
- 内弯半径 （R）≥ 板材厚度（t）
- 最小法兰长度 （L）≥ 3 至 4 倍板材厚度（t）
- 弯曲到弯曲的距离 （D） ≥ 2.5 x 板材厚度 ( t)
弯曲半径的大小取决于法兰的长度和厚度。较大的弯曲半径搭配较短的法兰可能会导致材料断裂。
考虑装配方法
大多数电子外壳都是由多个钣金部件组装而成。因此，选择一种组装方式并将其纳入设计考量。例如，如果使用螺母和螺栓连接，则需要对齐连接部件上的孔。
钣金外壳组装的常用方法是焊接、螺钉紧固和螺母螺栓紧固。
清仓和合身
在钣金零件中，应考虑配合特征相对于弯曲半径的位置和对齐情况。确保工具能够触及紧固件，紧固件和孔的对齐，以及间隙孔的位置。这样才能保证装配零件完美配合。
检修面板
特别是大型机械和电气设备外壳，需要经常检修内部组件。因此，在设计中必须考虑设置检修面板，例如带铰链的面板。
高效散热通风
如果内部组件容易产生大量热量，则必须优化外壳设计以实现高效散热。诸如缝隙、通风口和导流槽之类的结构可以集成到设计中的合适位置。您必须策略性地选择这些通风结构的位置、形状和尺寸。
如果您不确定所准备的设计是否可制造，可以咨询专业的制造商，例如 普罗林科技 进行优化。
此外，材料的选择也会影响外壳的散热速率。例如，铝合金板材能够快速导热，避免热量积聚。
金属外壳制造步骤
外壳制造
外壳设计完成后，下一步就是制造，这涉及到对金属成型工艺进行战略规划，以对原材料板材进行成型。
让我们来看看金属外壳的制造步骤。
金属薄板切割
首先， 定制切割的金属薄板 将市售金属板材裁切成所需尺寸的平面，并将其固定到成型装置的送料系统中。激光切割、剪切切割和其他合适的切割技术均可用于此目的。
确定成型方法及其顺序
根据设计特征（例如弯曲、孔洞、拉伸等），选择合适的金属成形方法。确定简单的弯曲是否足以获得所需形状，还是需要连续的金属冲压。随后，确定成形操作的顺序。
机器设置和工具
制作成型外壳形状所需的模具、冲头、夹具或其他工具。对于复杂的鞋子，您可能需要定制工具，而简单的金属电子盒外壳则可以使用标准的 V 形、U 形或其他弯曲方法制作。
金属板材成型工艺
确保模具、冲头和工件正确对齐。然后，开始成型过程。如果您使用数控折弯、冲压或其他类似方法，则需要数控程序。
使用钣金外壳的行业
电气电子、电信、能源、汽车、医疗和家用电器等行业都使用金属板外壳来容纳设备、系统或组件。
接下来，以下列表概述了各个行业的应用示例。
- 电子产品： 服务器机箱、机架式面板、交换机机柜和路由器外壳
- 工业自动化： 控制柜、电机外壳、接线盒和配电单元。
- 家用电器： 微波炉外壳、洗衣机/烘干机控制面板外壳和暖通空调机组外壳。
- 汽车： ECU外壳、电池盖和HVAC管道外壳。
- 医疗： 用于诊断仪器外壳、可消毒柜、输液泵外壳和实验室仪器箱的外壳。
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总结
我们讨论了钣金外壳的各个方面，包括材料选择和设计指南。结论是，您必须明确预期应用的最终需求，选择合适的材料，并遵循各种设计规则以确保可制造性和结构完整性。
你已经准备好了金属外壳，但不确定如何优化它以获得更好的性能和更易于制造？ 联系我们我们的工程师可以指导您处理每一个细节。
常见问题解答
与不锈钢相比，使用铝作为外壳有哪些好处？
与不锈钢相比，铝具有重量轻、成型性好、散热性好、防腐蚀等优点。
为什么通风在金属板外壳设计中很重要？
通风对于散热至关重要，可以防止元件过热和故障。机箱设计中通风口设计不当会影响可靠性、热安全性、系统停机时间和耐用性。
如何设计钣金外壳？
钣金外壳的设计基于CAD工具，并根据定义的弯曲半径、切割和孔径、配合、密封、装配特征和表面处理等参数进行。同时，在设计外壳时，保持其可制造性至关重要。