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卡邦电气:钣金机箱第一课(增订篇)    日期:2018-10-23

  钣金机箱基础

  钣金机箱是针对金属薄板(一般在6mm以下)使用综合冷加工工艺,冷却形成后所需要的机箱。加工工艺包括剪、冲、切、复合、折、焊接、铆接、拼接、成形(如汽车车身)等。其显著的特征就是同一零件厚度一致。

  使用钣金所制作的机箱,既能满足机箱的各种功能和外观的要求,又能使得冲压模具制造,成本低。

  钣金具有重量轻、强度高、导电(能够用于电磁屏蔽)、成本低、大规模量产性能好等特点,目前在电子电器、通信、汽车工业、医疗器械等领域得到了广泛应用。例如在电脑机箱、手机、MP3中,钣金是必不可少的组成部分。

  随着钣金的应用越来越广泛,钣金件的设计变成了产品工业开发中很重要的一环。机械工程师必须熟练掌握钣金件的设计技巧。

  常见的钣金机壳有:电力机柜、网络机柜、服务器机柜、户外柜等,上海卡邦电气有限公司主营各类精密钣金产品的加工生产,包括钣金机箱、机柜、铝制机箱等。这些都是用钣金材料制成的。

  按钣金件的基本加工方式,如下料、折弯、拉伸、成形、焊接。 本规范阐述每一种加工方式所要注意的工艺要求。

  下料根据加工方式的不同,可分为普冲、数冲、剪床开料、激光切割、风割,由于加工方法的不同,下料的加工工艺性也有所不同。 钣金下料方式主要为数冲和激光切割。

  材料弯曲时,其圆角区上,外层收到拉伸,内层则受到压缩。当材料厚度一定时,内r越小,材料的拉伸和压缩就越严重;当外层圆角的拉伸应力超过材料的极限强度时,就会产生裂缝和折断,因此,弯曲零件的结构设计,应避免过小的弯曲圆角半径。

  拉伸件底部与直壁之间的圆角半径应大于板厚,即r1≥t 。为了使拉伸进行得更顺利,一般取r1=(3~5)t,最大圆角半径应小于或等于板厚的8倍,即r1≤8t。拉伸件由于各处所受应力大小各不相同,使拉伸后的材料厚度会发生变化。一般来说,底部中央保持原来的厚度,底部圆角处材料变薄,顶部靠近凸缘处材料变厚,矩形拉伸件四周圆角处材料变厚。

  在板状金属零件上压筋,有助于增加结构刚性,百叶窗通常用于各种罩壳或机壳上起通风散热作用,其成型方法是借凸模的一边刃口将材料切开,而凸模的其余部分将材料同时作拉伸变形,形成一边开口的起伏形状。

  焊接方法主要有电弧焊、电渣焊、气焊、等离子弧焊、熔化焊、压力焊、钎焊,钣金产品焊接主要为电弧焊、气焊。

  电弧焊具有灵活、机动,适用性广泛,可进行全位置焊接;所用设备简单、耐用性好、维护费用低等优点。但劳动强度大,质量不够稳定,决定于操作者水平。适用焊接3mm以上的碳钢、低合金钢、不锈钢和铜、铝等非铁合金气焊火焰温度和性质可以调节,于弧焊热源比热影响区宽,热量不如电弧集中,生产率低,应用于薄壁结构和小件的焊接,可焊钢,铸铁,铝,铜及其合金,硬质合金等。

  检验、验收场地可在承造厂或甲方指定的产品到货地,其结果应一致,且以终到地结果为最终结果。

  验收标准参考:

  1.箱体底面及其他侧面平面度为1mm。

  2.箱体前后或左右立面相对底面地垂直度为1mm。

  3. 面板的顶面和底面平行度为0.5mm,侧面和底面垂直度为0.5mm。

  4. 面板装入箱体后,应垂直端正,其侧面与箱体底面垂直度为0.5mm,底面和箱体底面的平行度为0.5mm。

  5.安装电路板或机箱的插框,需用工装模拟电路板或机箱进行装配,工装装入、拔出插箱时应顺畅,装入插箱后,应妥贴稳固,无漂浮、松动现象。硬连接的接插件应对位准确,插入、拔出无异常阻滞。

  钣金机箱应用

  机柜一般是由冷轧钢板或合金材料制造,经过防护处理后的设备载体,其主要目的是用来存放计算机和相关控制设备,提供对存放设备的保护,屏蔽电磁干扰,对设备进行有序、整齐地排列,并可便捷的应用、维护柜内设备。

  机柜的应用特点

  机柜作为电子、电气设备的载体,已经在各种行业、各种环境得到广泛的使用。对于设备来说,机柜的重要目的就是保证设备的正常工作,对于作业人员来说,机柜的内部设备应该能够易于维护和安全使用。综合起来对机柜就有了高可靠性、维修性、安全性、环境适应性等多方面的要求。

  高可靠性

  可靠性是指机柜必须保证其内部设备在规定的条件下和时间内完成功能的能力,即确保柜内设备正常运行,不受周边环境的影响。如机柜能有效的让设备通风散热、电加热、防干扰等。机柜产品的设计理念就是高可靠性,即经过长时间连续运转,通风散热的有效性、耐疲劳性可靠不变(图1)。

  维修性

  维修性是指作业人员能够快速对机柜内部设备进行维护和更换,同时从人机工程学方面应保证机柜的结构设计合理,设备易于操作。

  对于机柜来说,维修性体现在柜体的标准化、互换性、模块化及设计可达性等多个方面。从简化维修的角度出发,应尽量采用国标、企标或专业厂家提供的零部件、标准件及配件等;对产品应进行模块化设计,即将产品分解为若干部件,便于拆装,便于维修,并应给予充分的安装维修空间,便于维修人员操作。维修可达性是维修产品时,接近维修部件的难易程度,合理的结构是提高产品可达性的重要途径。

  安全性

  安全性是指机柜所具有的不导致人员受伤、设备损伤的能力。机柜不应有可能危及人身安全的尖角、毛刺及其他隐患,应杜绝锋口及尖锐部分的出现,特别是走线口位置必须采取防护措施。

  为防止电击对人身安全造成危害,机柜所有可能被触及的部分都应实现电气互连并可靠接地,如图2所示。接地点与任一接地部件之间的连接电阻应小于0.1Ω。当机柜必须使用有潜在危险的器材时,应选择质量等级最高、风险最小的器材(如PDU、轴流风机等)。

  环境适应性

  环境适应性是指机柜在其寿命预期内,在各种环境的作用下,能实现所有预定功能、性能及不被破坏的能力。

  机柜在主材料使用上,应根据所处环境进行选择。如在沿海地区或船载设备,零件、配件应选用高质量不锈钢材料(图3)、在内陆地区可选用普通碳钢材料等。

  ⑴运输环境防护。在交付顾客的运输过程中注意机柜的质量防护,避免在运输过程中的冲击、振动对产品造成损害,应考虑独立的包装防护。

  ⑵应用环境防护。针对机柜的周边环境确定保护涂(镀)层;根据实际工作环境进行机柜防护等级(IP、IK)设计等。

  钣金机柜类型

  机柜分类方法众多,如按功能、按适用范围、按材料、按行业等。其实按照柜体框架结构和成形工艺,只有板材机柜和型材机柜两类。

  板材机柜

  板材机柜为传统机柜加工成形方式,加工最主要的几个步骤是剪、冲切、折。主体框架由立柱、前(后)横梁、左右侧梁以螺(铆)接或焊接方式成形,成形工艺和所需设备相对简单,但对于作业人员尤其是折弯、焊接人员要求较高,这两个工序的加工质量会直接影响机柜的产品质量。

  板材机柜因结构相对简单而易于生产,与型材机柜相比,板材机柜的整体强度、刚度及设备承载能力相对较低,但板材机柜对于设计来说更具拓展性、多变性,更易设计出各种样式的机柜产品,尤其是在工业设计上,板材机柜种类、样式众多。

  型材机柜

  型材机柜在加工成形上最为突出的特点就是引入了辊轧线设备,金属带材(或管材)在步进冲切后进行辊轧,加工出机柜框架型材,机柜框架由型材间“三通”连接后焊接成形,整体效率高于板材机柜。与板材机柜相比,型材机柜的整体强度、刚度及设备承载能力都较高,且型材机柜更适宜模块化、系列化生产。

  机柜选型应用

  ⑴高可靠性。实际应用为机柜顶部配置风机组件(排风),底部留进风口。对应配置为风机组件2套(3个DP200A风机/套),底板开设通风网孔。

  ⑵维修性。实际应用常用配置三节导轨上架安装,其他设备配置L型托架或托盘上架安装;后出线结构。对应配置为5副3307-20导轨、10副L型托架;左右掀锁门,后转门;柜体后部配置走线槽、接地铜排及绑线架。

  ⑶安全性。实际应用为接地、避免尖点和选用高质量电气配件。对应配置为2根T2接地铜排、1根后门接地线;柜内附件作喷塑处理;PDU品牌选择突破。

  ⑷环境适应性。实际应用为开放式柜体,应用环境为室内机房。对应配置为柜体主材为碳钢,表面喷塑处理;运输包装为专车运输,双瓦楞纸质包装。

  ⑸客户需求。实际应用为机柜内装设备:标准19"机箱;机箱深度为480mm(不含后面板电子元器件);其他设备为19"显示器、键盘抽屉各一个;附件要求:顶部风机组件、16位PDU(4000W)、走线防鼠等。对应配置为2000mm(高)×610mm(宽)×800mm(深);机箱最大深度550mm;配置19"显示器安装组件、1U键盘抽屉;附件为2套风机组件、1条16位PDU、2根接地铜排、底部设置走线防鼠网;大圆弧柜体立柱截面深色系外观效果。

  主营产品

  生产:仿威图机柜、操作台、防爆配电箱、正压柜

  研制:焊接机器人、机器人控制系统及周边设备

  承接:食品医药、轨道交通、太阳能半导体、自动化装备

  机器人设备等行业的电控定制化解决方案

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