Vilka är de viktigaste designövervägandena för OEM-chassi och elskåp?

För ingenjörer och produktutvecklare krävs ett skifte i tänkande – från elektronik till mekanik – att gå från en kretskortslayout till ett fysiskt hölje. Den här guiden analyserar de kritiska tekniska parametrar du måste definiera innan du börjar Plåtproduktion.

1. Dimensionsöverensstämmelse och "U"-standarden

För OEM-chassidesign är det inte förhandlingsbart att strikt följa EIA-310-D-standarden. Ett chassi som är 1 mm för brett passar inte på skenorna; ett som är för högt kommer att blockera intilliggande utrustning.

Den vertikala höjdbegränsningen

Standardrackenheten (U) är 44,45 mm (1,75 tum). Den faktiska chassits höjd måste dock vara något mindre för att ge plats åt utrymme.

[Datakälla: EIA-310-D standardspecifikationer.]

Teknisk anmärkning: När man designar ett 1U-chassi är den interna komponenthöjden den största flaskhalsen. Man måste ta hänsyn till metalltjockleken (vanligtvis 1,0 mm eller 1,2 mm för stål) och distanshöjden. Ofta lämnar detta mindre än 40 mm användbart internt vertikalt utrymme.

2. Strukturell integritet: Förebyggande av nedböjning och vridning

Ett vanligt fel i industriella styrskåp och stora enheter är strukturell nedböjning. När ett chassi monteras med sina främre öron (utskjutande) eller till och med på glidskenor, utövar gravitationen ett betydande vridmoment på metallen.

Materialval för styvhet

Även om aluminium (5052) är lätt, har det en lägre elasticitetsmodul jämfört med stål. För kapslingar bredare än 400 mm som transporterar tunga transformatorer eller strömförsörjning, överväg följande förstärkningsstrategier:

1. Vikta flänsar: Lämna aldrig en rå kant platt. Att vika kanten 90 grader skapar en balkeffekt som ökar styvheten med en faktor 10.
2. Prägling/Ribbor: Om du använder tunnare material för att spara vikt, förhindrar du "oljekonservering" (vinglande) och ökar styvheten genom att lägga till präglade ribbor över stora platta paneler.
3. Hörnkonstruktion: För kraftiga skåp ger sömsvetsade hörn överlägsen styrka jämfört med nitar eller skruvar, även om det ökar kostnaden för Tillverkning av anpassad plåt.

3. Termisk hantering och luftflödesstrategi

Värme är den främsta orsaken till elektroniska fel. Höljets design dikterar luftflödets väg.

Rackmonterad luftflöde

Standarden för rackmiljöer är front-to-back-kylning.

• Insug: Högstatiska fläktar framtill.
• Avgas: Ventiler bak.
• Undvik: Sidoventilation i rackmonterade designer, eftersom intilliggande servrar blockerar luftflödet eller recirkulerar varmluft.

Skåpluftflöde

För fristående industriskåp beror strategin på den omgivande miljön:

CFD-simulering: För layouter med hög densitet kan en CFD-simulering (Computational Fluid Dynamics) innan metallskärning identifiera "heta punkter" där luftflödet stagnerar bakom stora komponenter som kondensatorer eller dotterkort.

4. Krav på EMI/EMC-skärmning

Om din enhet arbetar med höga frekvenser eller används i elektriskt bullriga miljöer (som nära frekvensomriktare) måste höljet fungera som en Faradays bur.

För att uppnå effektiv skärmning måste elektrisk kontinuitet upprätthållas över alla anslutna metallytor.

• Maskering: Pulverlackering är en isolator. Du måste specificera maskeringsområden runt skruvhål och motflänsar för att säkerställa metall-mot-metall-kontakt.
• Ledande ytbehandlingar: Användning av kromatkonvertering (alodin) på aluminium eller zinkplätering på stål möjliggör konduktivitet samtidigt som det ger korrosionsbeständighet.
• Packningar: För mellanrum större än 1/20-del av interferensfrekvensens våglängd, använd berylliumkoppar (BeCu)-fingrar eller ledande tygpackningar för att täta skarven.

5. Design för tillverkning (DFM) för att kontrollera kostnader

Det dyraste höljet är ett som påverkar tillverkningsprocessen negativt. Att optimera din design för fabriksgolvet kan minska enhetskostnaderna med 15–30 %.

Böjningsradiernas konsistens

I Plåttillverkningsprocess, varje verktygsbyte tar tid. Utforma alla bockningar så att de använder samma innerradie (t.ex. standardisera på 1,5 mm eller 3,0 mm beroende på materialtjocklek). Detta gör att kantpressoperatören kan forma hela detaljen utan att byta verktyg.

Hålets närhet

Undvik att placera hål eller utskärningar för nära en böjningslinje.

• Tumregel: Avståndet från hålkanten till bockningslinjen bör vara minst 2,5 gånger materialtjockleken.
• Konsekvens: Hål som placeras för nära varandra kommer att deformeras (förvandlas till ovaler) under bockningsprocessen, vilket orsakar skruvfeljustering.

6. Tillgänglighet och mänskliga faktorer

Slutanvändarupplevelsen definieras ofta av hur enkelt underhållet är.

• Verktygslösa lock: Tumskruvar eller spärrmekanismer möjliggör snabb åtkomst inifrån utan att man behöver leta efter en skruvmejsel.
• Säkerhetskanter: Alla invändiga skurna kanter måste gradas. En tekniker som skär sig i handen på en vass kabelgenomföring är en belastning.
• Kabelhantering: I industriella styrskåp, se till att det finns integrerade förankringspunkter eller kabelkanaler. Ett rörigt skåp begränsar luftflödet och gör felsökning omöjlig.

7. Ytbehandling och hållbarhet

Finishen tjänar två syften: estetik och skydd.

• Pulverlackering: Standarden för hållbarhet. Den erbjuder ett tjockt, reptåligt lager men ger ytterligare dimension (ca 0,003" till 0,005"). Du måste ta hänsyn till denna extra tjocklek i monteringar med snäva toleranser.
• Våtfärg: Används sällan nu på grund av miljömässiga VOC-regler och lägre hållbarhet, men nödvändig för specifik färgmatchning eller militära CARC-krav.
• Anodisering: Specifikt för aluminium. Den integreras med metallytan och ändrar inte måtten avsevärt, vilket gör den idealisk för precisionskylflänsar eller frontpaneler.

Checklista för din nästa offertförfrågan

Innan du skickar in dina designfiler för en offert, se till att dessa variabler är definierade i ditt ritningspaket:

1. Materiallegering och härdning: (t.ex. Al 5052-H32 vs. stål CRS 1018).
2. Ytbehandlingsspecifikation: (t.ex. "Textursvart pulverlack, RAL 9005").
3. Hårdvaruinstallation: Beskriv vilka PEM-muttrar eller pinnbultar som behöver pressas in.
4. Svetskrav: Definiera om svetsar ska slipas släta eller lämnas som de är.

Genom att balansera dessa överväganden säkerställer du att ditt hölje inte bara är en metalllåda, utan en precisionstillverkad komponent som ger mervärde till ditt elektroniska system.