新型机箱设计

摘 要 本文讲述了一种新型的机箱的结构设计思路，重点讲述了机箱的结构设计及实现方式，如何降低产品的加工成本开辟一些新的设计思路，提供给大家一种新的设计方式。

关键词 标准机箱;加工方式;实现方式

中图分类号：TH136 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）21-0016-01

随着中国经济的逐步转型，国内生产力劳动成本在产品中占的比例越来越高。而要提升产品的竞争力，非常关键的一环是提升产品的价格竞争力。这在产品设计上也开始逐步体现，如何降低产品的加工成本成了摆在设计员面前的一大课题。在设计的初期就考虑好未来产品的加工方式，对于降低产品的成本，提升产品的竞争力显得非常的重要。

1 设计方案

目前电力保护市场上使用最多的还是铝型材机箱，标准的铝型材机箱由横梁、侧板、安装耳、导轨等组成，结构通用性好，变化方便，能够满足不同产品的设计需求。但铝型材机箱结构零件多，加工复杂，成本高，后期表面处理成本也高，表面容易划伤造成报废。铝型材机箱表面处理多为阳极氧化，表面不导电，对装置的电磁屏蔽性能有一定影响。现有的导电氧化铝表面不耐脏，手摸容易留下指纹，对外观影响大。

新机箱的设计思路是：将机箱的箱体部门外壳改用钣金设计，内部还保持铝型材横梁方式，这样既能降低箱体的加工难度，也减少表面处理划伤返工问题，同时保持机箱的模数化，同时提升电磁屏蔽性能。前面板部分采用压铸件设计加贴膜的方式，这样的设计方式大大减少了前面板的加工，以前前面板的液晶、按键、灯孔加工和铆接支柱等全部都没有了，而且前面板能保持很好的一致性，可以实现批量库存式生产。

新型机箱的框架形式如图1所示：侧板上下边折弯成z字形弯，让侧板的强度大大增强。6根横梁连接左右侧板，形成框架的主要承重支架，横梁的使用可以保留铝型材机箱的螺母条及齿条等特征，保持了铝型材机箱的模数化特性。盖板左右两边折弯，刚好与侧板的z形弯形成封闭的空间，盖板的两侧折弯处增加了压死边的回头弯，并且在压死边出冲压出锲型豁口，与侧板上铆接的固定柱挂接在一起，起到了定位的作用，同时防止盖板两侧边张开变形。由于盖板不是主要的承重件，盖板可以适当减小料厚。

图1

这样的机箱结构设计，乍一看比铝型材机箱复杂多了，机箱的侧板盖板都有比较复杂的折弯工序，材料也不一定节省。但是对于钣金件的加工，可以很容易的实现模具化加工，而且在一套模具上可以实现多个折弯同时实现。这样的设计只需要在设计定型后投入一定的模具费用，后期的加工费用会大大降低，加工效率也得到较大的提升。另外盖板和侧板采用拉丝不锈钢板，外表面本身就是装饰面，不需要再进行表面处理。而内部的横梁由于没有外露面，表面处理的要求大大降低。这样也节约了表面处理的费用，减少了表面处理的时间。

前面板的设计：前面板采用铝压铸的方式设计，整个前面板由模具一次成型，灯孔、液晶开孔、按键孔、网口、折页开孔等特征全部由模具成型，加工的一致性好，省掉了原来大量的开孔加工工序。并且之前需要铆接的13个支柱也全部集成到前面板压铸件上，大大减少了零件个数，省掉了铆接工序。

前面板采用贴膜设计，装置的型号、灯信息、厂家信息等都在面膜上，这样可以实现前面板的标准化生产，针对不同型号的装置需求，只需要生产不同型号的面膜就可以了。面膜的生产流程相对简单，可以实现快速生产，对于紧急合同和短加工周期的合同，这种设计可以很好的满足需求。

按键的设计：按键采用微连接的方式，把原来10个的单独按键连接在一起。这样的设计方式不仅仅是减小了零件的个数，而且在加工，转运，仓储环节的的工作量大大的减少，再也不用分别查找几个按键凑成一套按键。安装也方便了，一个动作可以同时安装10个按键。而且采用这样的设计再也不会有按键装错的现象出现，想装错也装错不了。

2 机箱设计的几个优点

1）采用了钣金的箱体设计，但是整个箱体的结构很好的满足了GB/T 19520.12-2009标准的要求，符合IEC 60297-3-101的19英寸设计尺寸。保留了机箱横梁及螺母条、齿条的设计，机箱的通用性非常强，可以适应不同装置的需求。

2）该机箱大胆尝试了一些新的工艺。盖板采用了耐指纹的拉丝不锈钢，解决表面处理和耐脏的问题。前面板整体采用铝压铸的方式，大大减小零件个数，减少加工成本，提升了加工效率。拉丝效果面膜的采用，保证了装置的外观效果，还是实现了装置型号的快速转变和快速生产。

3）该机箱的设计不仅减少了零件的个数，并且从零件的加工方式，零件的安装，零件的运输存储方面做了简化。箱体的表面处理也做了改进，组装变得简单。经过改进的机箱在成本、加工效率上都得到了较大的提升。

3 设计总结

我们这一次的机箱设计改变了传统的机箱设计，采用了钣金+型材壳体，再加上压铸式的前面板。机箱的设计改变了以往的机箱设计方式，机箱的整体外观有了较大幅度的提升，机箱整体性能也得到了改善。

一个产品的设计不是一层不变的，在不同的时期、不同的环境条件下，设计方向也要有相应的变化。在产品的成本方面，产品的原材料、零件个数、加工费用、组装费用、表面处理费用、运输、存储、产量批量等等都会影响产品的成本。所以在设计时不能仅考虑某一方面，任何单方面的考虑都是片面的。现在已经有相关的软件进行这方面的计算工作，在软件的参数中输入材料参数、人工费用参数、产量参数等等，软件会提供优化方案。同时多种设计方案参数输入后，软件也可以输出成本对比结果。

4 结束语

通过这一款新型的突破传统机箱的设计，我们较好的解决了成本、生产效率、质量、外观等方面的问题，设计中大胆采用了一些新型材料，产品的性能也得到了提升，获得了客户的认可和好评，取得了良好的经济效益。同时，产品成本的多样性构成也在产品的设计中得到了验证。

参考文献

[1]GBT 19520.12-2009电子设备机械结构482.6 mm（19in）系列机械结构尺寸 第3-101部分：插箱及其插件.

[2]GBT 7261-2008继电保护和安全自动装置基本试验方法.

作者简介

甘雄涛（1975-），男，湖北天门人，工程师，现在许继电气股份有限公司从事电力系统二次设备机箱的结构设计工作。