Какие ключевые аспекты проектирования следует учитывать при изготовлении корпусов и электрических шкафов для производителей оригинального оборудования (OEM)?

Для инженеров и разработчиков продукции переход от проектирования печатной платы к созданию физического корпуса требует изменения подхода — от электроники к механике. В этом руководстве анализируются критически важные инженерные параметры, которые необходимо определить перед началом работы. Производство листового металла.

1. Соответствие размеров и стандарт «U».

При проектировании шасси для OEM-производителей строгое соблюдение стандарта EIA-310-D является обязательным. Шасси, ширина которого превышает допустимую на 1 мм, не поместится в направляющие; шасси, высота которого превышает допустимую, будет блокировать соседнее оборудование.

Ограничение по вертикальной высоте

Стандартный размер стойки (U) составляет 1,75 дюйма (44,45 мм). Однако фактическая высота шасси должна быть немного меньше для обеспечения необходимого зазора.

[Источник данных: Технические условия стандарта EIA-310-D.]

Примечание для инженеров: При проектировании корпуса форм-фактора 1U наибольшее ограничение представляет собой высота внутренних компонентов. Необходимо учитывать толщину металла (обычно 1,0 мм или 1,2 мм для стали) и высоту стоек. Часто это оставляет менее 40 мм полезного внутреннего вертикального пространства.

2. Структурная целостность: предотвращение провисания и скручивания.

Распространенной причиной поломок в промышленных шкафах управления и крупных устройствах является провисание конструкции. Когда шасси крепится за передние выступы (консольно) или даже на направляющих, сила тяжести оказывает значительное крутящее усилие на металл.

Выбор материалов с учетом жесткости

Хотя алюминий (5052) лёгкий, его модуль упругости ниже, чем у стали. Для корпусов шириной более 400 мм, в которых размещаются тяжёлые трансформаторы или источники питания, следует рассмотреть следующие стратегии усиления:

1. Загнутые фланцы: Никогда не оставляйте необработанный край плоским. Загибание края на 90 градусов создает эффект балки, который увеличивает жесткость в 10 раз.
2. Тиснение/Ребра: Если используется более тонкий материал для снижения веса, добавление штампованных ребер по всей поверхности больших плоских панелей предотвращает «провисание» (эффект «масляной банки») и повышает жесткость.
3. Угловая конструкция: Для корпусов тяжелых грузов сварка углов обеспечивает превосходную прочность по сравнению с заклепками или винтами, хотя и увеличивает стоимость. Изготовление изделий из листового металла на заказ.

3. Управление температурным режимом и стратегия циркуляции воздуха.

Перегрев является основной причиной выхода из строя электронных устройств. Конструкция корпуса определяет траекторию воздушного потока.

Воздушный поток для монтажа в стойку

Стандартом для стоечных систем является охлаждение по принципу "спереди назад".

• Впуск: Вентиляторы с высоким статическим давлением расположены спереди.
• Выхлопная система: вентиляционные отверстия сзади.
• Избегайте: боковой вентиляции в стоечных конструкциях, так как расположенные рядом серверы будут блокировать поток воздуха или рециркулировать горячий воздух.

Воздушный поток в корпусе

В случае с автономными промышленными шкафами стратегия зависит от окружающей среды:

Моделирование с помощью вычислительной гидродинамики (CFD): Для компоновок с высокой плотностью размещения компонентов запуск моделирования с помощью вычислительной гидродинамики (CFD) перед резкой металла может выявить «горячие точки», где поток воздуха застаивается за крупными компонентами, такими как конденсаторы или дочерние платы.

4. Требования к экранированию от электромагнитных помех/электромагнитной совместимости

Если ваше устройство работает на высоких частотах или используется в условиях сильных электрических помех (например, вблизи частотно-регулируемых приводов), корпус должен выполнять функцию клетки Фарадея.

Для обеспечения эффективной защиты необходимо поддерживать электрическую непрерывность на всех сопрягаемых металлических поверхностях.

• Маскировка: Порошковое покрытие является изолятором. Необходимо указать зоны маскировки вокруг отверстий для винтов и сопрягаемых фланцев, чтобы обеспечить контакт металла с металлом.
• Проводящие покрытия: Использование хроматного конверсионного покрытия (Alodine) на алюминии или цинкования на стали обеспечивает проводимость и одновременно коррозионную стойкость.
• Уплотнительные прокладки: Для зазоров, превышающих 1/20 длины волны частоты интерференции, используйте медные (BeCu) контакты или токопроводящие тканевые прокладки для герметизации шва.

5. Проектирование с учетом технологичности производства (DFM) для контроля затрат.

Самый дорогой корпус — это тот, который создает проблемы в процессе производства. Оптимизация конструкции для заводского цеха может снизить себестоимость единицы продукции на 15-30%.

Постоянство радиусов изгиба

В Процесс производства листового металлаКаждая смена инструмента занимает время. При проектировании всех изгибов следует использовать одинаковый внутренний радиус (например, стандартизировать его до 1,5 мм или 3,0 мм в зависимости от толщины материала). Это позволяет оператору листогибочного пресса изготовить всю деталь без смены инструмента.

Близость отверстия

Избегайте размещения отверстий или вырезов слишком близко к линии сгиба.

• Общее правило: расстояние от края отверстия до линии сгиба должно быть не менее чем в 2,5 раза больше толщины материала.
• Последствие: Отверстия, расположенные слишком близко друг к другу, деформируются (примут овальную форму) в процессе изгиба, что приведет к смещению винтов.

6. Доступность и человеческий фактор

Удобство для конечного пользователя часто определяется простотой обслуживания.

• Крышки без использования инструментов: винты с накатанной головкой или защелкивающиеся механизмы обеспечивают быстрый доступ к содержимому без необходимости поиска отвертки.
• Защитные кромки: Все внутренние кромки среза должны быть зачищены от заусенцев. Порез руки о острый кабель, проходящий через изделие, представляет собой опасность для техника.
• Организация кабелей: В промышленных шкафах управления следует предусмотреть встроенные точки крепления или кабельные каналы. Загроможденный шкаф ограничивает циркуляцию воздуха и делает невозможным поиск и устранение неисправностей.

7. Отделка поверхности и долговечность

Покрытие выполняет две функции: эстетическую и защитную.

• Порошковая покраска: стандарт долговечности. Она обеспечивает толстый, устойчивый к царапинам слой, но при этом увеличивает толщину (примерно от 0,003 до 0,005 дюйма). Эту дополнительную толщину необходимо учитывать при сборке деталей с жесткими допусками.
• Влажная краска: В настоящее время используется редко из-за экологических норм по содержанию летучих органических соединений и меньшей износостойкости, но необходима для точного подбора цвета или в соответствии с требованиями CARC военного образца.
• Анодирование: Специализируется на алюминии. Оно сливается с металлической поверхностью и не изменяет размеры, что делает его идеальным для прецизионных радиаторов или передних панелей.

Контрольный список для вашего следующего запроса предложений.

Перед отправкой проектной документации для получения коммерческого предложения убедитесь, что в вашем пакете чертежей определены следующие переменные:

1. Материал, сплав и состояние (например, алюминий 5052-H32 против стали CRS 1018).
2. Спецификация отделки: (например, «Текстурное черное порошковое покрытие, RAL 9005»).
3. Установка крепежных элементов: Укажите, какие гайки или шпильки PEM необходимо запрессовать.
4. Требования к сварке: Определите, следует ли шлифовать сварные швы до гладкого состояния или оставить как есть.

Учет всех этих факторов гарантирует, что ваш корпус будет не просто металлическим ящиком, а высокоточным компонентом, повышающим ценность вашей электронной системы.