电气外壳制造工艺 - 逐步指南

有效且设计合理的电气外壳始于制造操作。

从设计、材料的选择到所选的技术和设备质量，每个步骤都至关重要。

本指南将帮助您了解电气外壳的制造过程，从而确保您拥有成功的购买体验。

让我们开始吧。

步骤1：明确电气外壳设计的规格

电气外壳尺寸

大多数人认为电气外壳作为用于存储电气零件或连接的简单盒子。

他们认为规范过程所花费的时间不应该比选择正确尺寸所需的时间更长。

尽管如此，由于市场上有如此多的选择，显然存在几个您应该考虑的参数。

以下是您需要选择制造商的电气外壳的主要规格：

电气外壳额定值

国际电工委员会, ATEX, UL, 知识产权和美国电气制造商协会标准旨在最大限度地降低安全隐患，保证产品性能正常。让您的电气外壳制造商知道它将在哪里使用是至关重要的。

电气外壳类型

壁挂式外壳适合在室内安置电气元件并保护可能处于过度潮湿环境中的精密设备。

同样，落地式和独立式电气外壳适用于包括大型组件或复杂安装配置的系统。

此外，在各种应用中，线槽外壳可容纳并保护电缆免受腐蚀性元素和水的侵害。

定制电气外壳的设计和构造是为了满足您独特且精确的规格要求。

电器外壳材料

电气外壳的材料有很多种，包括塑料、不锈钢、碳钢、铝等等。

这些材料非常适合任何环境下的室内和室外应用。

电气外壳的特点

一些选项包括垫圈、窗户、通风口、铰链闩锁、切口和孔。

此外，您可以指定电气外壳上标有安全信息、公司颜色，或与您的场所环境相匹配。

电气外壳尺寸

您可以制造长度、宽度和高度任意尺寸的电气外壳。

此外，如果您不想要制造商的标准尺寸，您可以订购符合您所需规格的定制外壳。

电气外壳电源

除了提及任何限制之外，还建议指定电源相位、电压和频率。

安装电气外壳的位置

说明电气外壳是在室内还是室外使用。

安装在室外的机柜在白天可能会因为太阳照射而变热，同样，在夜间它们的温度也会降到露点以下。

第 2 步：使用适当的软件设计电气外壳

在对电气外壳设计做出任何决定之前，您必须了解电气面板的设计。使用示意图来估算所有外壳组件。

在创建原理图之前，建议您先准备物理布局图。

请注意，正确的控制面板设计要考虑电气和物理要求，以了解所有潜在问题。

控制面板的物理布局将帮助您设计准确的电气外壳。

您将能够检测到在制造和测试期间可能出现的问题和交货延迟。

设计阶段的主要操作是借助 AutoCAD 软件创建电气外壳的 3D 图像。

通过在加工或焊接外壳的单个部件之前测试各种选项，这有助于节省成本。

选择满足所有规格的设计后，您将进入电气外壳制造过程的下一步。

然而，设计人员在处理金属电器外壳时需要了解金属弯曲概念和弯曲半径。

众所周知，所有金属外壳的部件都是用折弯机或折弯机弯曲的。

在弯曲过程中，金属的角往往会呈现半径，因为您无法将它们弯曲成 90 度边缘。

设计师有责任通过指定弯曲半径来控制这一点

设计师通过指定弯曲半径（通过将金属半径和内半径相加计算得出的内弯曲表面半径）来控制这一点。

因此，选择适合您需要的弯曲半径至关重要。

此外，考虑两个弯曲线的交叉点，并确保消除以避免弯曲相互干扰。

确保将切口放置在距弯曲半径规定距离的位置，因为这可能会增加切口拉伸或扩口的可能性。

在设计电气外壳时，还必须考虑尺寸变化，这是电气外壳制造过程中不可避免的一部分。

尺寸变化的主要原因是切割过程中的切口变化和位置误差。此外，金属成分和弯曲时拉伸模型不良也会导致尺寸变化。

请记住，所指尺寸适用于普通金属。因此，如果采用粉末涂层，请留出 0.003 英寸至 0.005 英寸的余量。

步骤3：选择合适的电气外壳材料

电气外壳制造过程中要做出的第一个也是最重要的决定是使用外壳材料的类型。

两种常见的选择是金属和塑料，这两类又可进一步分为：

金属

用于制造电气外壳的三种最受欢迎的金属是：

碳钢

碳钢是室内和室外坚硬、肮脏环境的理想选择。它成本较低，制造后易于重新设计以进行扩建或安装。

然而，这种类型的钢材并不具备出色的耐腐蚀性，尽管您可以通过粉末涂层处理来解决这个问题。

此外，您还可以对碳钢进行镀锌以提供额外的保护，这意味着您在其上涂一层锌以提高耐腐蚀性。

不锈钢

不锈钢具有出色的强度、耐热性、耐腐蚀性和耐用性。

由于其使用寿命长，不锈钢电气外壳可提供巨大的长期效益。

不锈钢制成的电气外壳通常适合制药、食品和饮料行业等卫生应用。

此外，不锈钢外壳非常适合耐化学性至关重要的应用，例如石油和天然气领域。

不锈钢电器外壳

铝

铝制电器外壳重量轻但非常坚固。铝通常与其它元素合金化或冷轧以增强其抗拉强度。

电气外壳制造过程中使用铝材料可保证高散热性和出色的耐腐蚀性。

此外，铝制外壳同样具有成本效益。

与玻璃纤维或热塑性塑料相比，这三种金属的防潮性较差。但由于金属加工工具的广泛可用性和灵活性，它们在设计和制造时最容易定制。

热塑性塑料

热塑性塑料包括 PVC、ABS、聚酯、聚碳酸酯等。

大多数塑料都具有极强的耐腐蚀性能，并且易于重新设计以进行安装或扩展。

塑料具有极佳的绝缘性，因此适合用于对温度高度敏感的电气控制。

尽管如此，热塑性塑料的定制在设计和建造阶段受到限制，这可能会限制可用的基础形状和尺寸。

此外，塑料电器外壳容易受风化和紫外线影响而降解，尤其是在炎热潮湿的环境中。

选择添加成分和特定配方的塑料以最大限度地减少降解问题。

此外，塑料外壳不适合采石场、矿山和建筑工地等恶劣的环境。

玻璃纤维

这种电气外壳材料在两个极端上都有优点和缺点。

玻璃纤维不易受到腐蚀性环境因素造成的氧化或生锈，并具有最强的耐化学性。

尽管如此，玻璃纤维电气外壳极其坚硬，对设备具有腐蚀性，因此难以成型和重新设计。

玻璃纤维在阳光和长时间受热的情况下也会迅速分解，因此玻璃纤维外壳的应用非常特殊。

总之，电气外壳材料的选择将基于几个参数，包括：

成本
散热
温度
重量
湿度
外壳内容
安全问题
天气和环境中的腐蚀剂浓度。

你可能感兴趣:

步骤4：制造和加工电气外壳

用于制造电气外壳的切割材料

切割是电气外壳制造过程的初始步骤。

在切割过程中，至关重要的是确保设计图尺寸精确地切割到合适的尺寸。

非金属电气外壳材料上的切口和孔的制作技术

玻璃纤维和塑料材料的切割有特定的细微差别，就像金属有特殊的加工考虑一样。

聚碳酸酯电器外壳材料更易于加工，因为其树脂堆积均匀，可以形成预设的厚度。

相反，玻璃纤维是一种复杂的材料，由聚酯树脂中的随机玻璃丝组成。这种随机复杂性是一种优势，尽管它会影响钻头或切削工具穿过玻璃纤维的方式。

以下是在非金属外壳材料上制作切口和孔的常用方法：

孔锯

这是在非金属电气外壳上开口的最简单且最简单的技术。

首先，规划好切口/孔的尺寸和位置，在切口区域的中间预先钻一个小孔，以便开孔器开始工作。随后，敏锐地切掉要去除的部分。

请遵守以下事项，以获得具有最少边缘碎裂的最高品质的切口：

保持锯子与切割面成直角
保持持续的锯切动作
使用细齿锯或碳化物/金刚石锯。

然而，尽管您可以在几乎任何环境中使用这种方法，但它却耗费更多时间并且准确性最低。

钻孔、镗孔

在电气外壳门或壁上开圆形孔是最常用的开口类型。

操作的首选工具是金刚石或硬质合金尖头孔锯或螺旋钻头，以确保锋利的切削刃。

您也可以使用 HSS 工具，尽管它们会变钝，从而导致过多的边缘碎裂和外观不佳的孔。

此外，如果使用钻头，建议使用低进给率和高转速，因为这样可以最大限度地减少切口处的碎裂。

最重要的参数是确保刀具保持异常锋利。为了尽量减少切削压力，可以使用具有分叉点或薄点和正前角的钻头。

此外，确保进给速度恒定，甚至可以在退出孔时降低进给速度，以尽量减少钻头退出时零件的弯曲。

钻孔时，始终用坚固的背面支撑零件，以尽量减少碎裂和分层。

最后，确保聚碳酸酯不会产生足够的热量使其开始拉丝或熔化。

塑料外壳材料的钻孔

路由

电气外壳制造过程中采用的这种切割方法利用了路由器和路由器钻头，可以创建非常干净的切口和孔。

但是，该技术需要您提前手动布置切口和孔，并保持布局线的稳定。

您可以使用 CNC 加工中心来保持切口干净、边缘平直。此外，使用夹具/固定装置来帮助引导手持式路由器。

为了耐用性，请使用金刚石镶钻头，尽管硬质合金路由器钻头同样可以达到目的。

此外，使用聚碳酸酯电器外壳材料时要小心，不要产生足够的热量导致熔化或拉丝。

冲孔

在这种方法中，您可以使用与金属电气外壳相同的普通打孔器。

这样可以形成完美干净的孔，但是如果使用钝冲头，可能会留下缺口边缘。

再次强调，要制作出干净的切口，您必须使用锋利的工具。在使用普通打孔器之前，您需要先打一个导向孔。

复合外壳材料可以使用液压和手动冲孔执行器。不过，冲孔并不适用于聚碳酸酯材料。

可选技术

电气外壳制造过程中采用的一些替代切割方法是激光切割和水射流切割。

这两种技术都能形成非常精确、干净的切口或孔洞，但需要高昂的工具和人员培训成本。

利用水射流切割，您可以通过小直径（通常为 0.010 英寸）喷射高速磨料和水流。

水流施加约 60,000 psi 的压力，迅速侵蚀外壳材料。

类似地，激光切割利用聚焦的原始光束照射到您想要切割的部分上。

对于热固性塑料和复合材料，切割过程是通过化学降解和汽化实现的；而对于热塑性塑料，切割过程则是通过局部熔化实现的。

金属电气外壳材料的切割技术

以下是电气外壳制造过程中应用的最佳金属切割方法：

剪切

剪切是一种不太精确的切割方法，因为您不能用它在材料上进行复杂的小切口。

该技术通常用于将大片金属切割成可加工的尺寸。

它使用刀片进行切割，切割通常与其他切割边缘平行。不过，也可以以一定角度进行切割。

冲孔

冲孔是指从外壳材料的中心进行切割。通过施加力将要打孔的部分冲出。

这种切割技术不会留下干净的边缘，尽管您可以在后续工序中对边缘进行抛光。

消隐

冲裁简单地说就是冲孔的对照。

冲压出的零件在冲压过程中被视为废料，而该零件则是落料过程中所需的零件。

剩余的材料就是废料。

与冲孔类似，冲裁件在后续步骤中总会经过精加工，以打磨掉由于冲裁操作而产生的粗糙边缘。

水射流切割

该技术采用高能水流切割金属而不是加热。

因此，该过程不会在外壳材料上产生任何热影响部分。

水射流切割不仅能确保外壳材料表面光滑，而且切割精度高。

水射流切割有两种形式：纯水切割和磨料喷射切割。

磨料喷射切割将金属或花岗岩等磨料与水混合。另一方面，纯水切割仅利用水和绝对喷射力来切割金属。

等离子切割

该技术利用热等离子切割电气外壳材料。高速等离子射流可形成极其精确的切口。

等离子切割非常经济，使其成为电气外壳制造过程中适合使用的切割技术之一。

该方法速度很快，尽管不如激光切割快。

激光切割

这种金属切割方法利用激光束烧灼材料并产生精确的切割。

采用激光切割不会发生翘曲，从而保证从始至终的干净、连续的切割。

激光切割技术消耗的能量较少，速度快，经济，环保。

用于制造电气外壳的弯曲材料

弯曲描述了将直线电气外壳材料转换成拱形的过程。

当你对材料的局部施加力时，就会发生这一过程。

以下是处理金属电气外壳材料时常用的弯曲类型：

通道弯曲

通过此操作，您可以施加力将冲头推入模具。

位于模具和冲头中间的金属件，呈现模具和冲头的通道形状。

金属外壳材料的通道弯曲

偏置弯曲

在这里，您可以借助模具和冲头将金属转变为偏移形状。

钣金外壳材料的偏置弯曲

边缘弯曲

在这种钣金折弯技术中，您可以从一侧将材料固定在两个模具之间，如图所示。

然后，您强制另一边缘撞击未固定的冲头，这会导致金属板未固定的一侧弯曲。

金属板边缘弯曲

U 形弯曲

在这里，当力压迫模具中的冲头时，它会导致金属板形成 U 形部分。

金属外壳材料的 U 型弯曲

V 型弯曲

在这种弯曲类型中，当您将金属板压入模具和冲头之间时，金属板会形成 V 形。

V 型弯曲

组装电气外壳

在电气外壳制造过程中，有许多技术用于连接零件。

让我们讨论一下金属电器外壳常用的组装方法：

机械连接

这通常被认为是一种临时紧固技术，因为您可以轻松地分离各个部分。

电气外壳部件的机械连接包括：

铆
螺栓
填缝
折叠式的
收缩配合

焊接

焊接描述了熔化填料和金属工件以形成熔融牢固接头的操作。

它是金属外壳柜部件的永久性连接技术。

电气外壳制造过程中采用的一些流行焊接方法包括：

电弧焊
激光焊接
电子束焊接
闪光焊
缝焊
电阻点焊
爆炸焊接
摩擦焊接
冷压焊
扩散焊
搅拌摩擦焊 (FSW)
顶焊
凸焊
超声波焊接

粘合连接

此外，您还可以使用粘合剂来粘合和组装电气外壳零件。

这种连接和组装技术在不断进步，新的替代方案也在不断开发中。

一些公认的粘合剂选择包括胶带、环氧树脂、硅胶和聚氨酯。

尽管如此，粘合剂并不像前面提到的其他紧固技术那样形成牢固的粘合，但它们提供了经济有效的解决方案。

研磨电器外壳

研磨是一种常见的技术，利用砂轮来平滑由于机械加工、焊接或其他电气外壳制造工艺而产生的粗糙度。

磨床的种类很多，包括模具磨床和平面磨床。

然而，所有设备都采用类似的操作机制，利用磨料旋转基材来抛光消除瑕疵。

在电气外壳上打孔

冲孔工艺有时称为穿孔，利用模具和冲头在外壳部分形成孔。

将组件放置在两个部件之间，然后冲头会将其推向模具。

在冲压过程中，冲压出的圆形废料被视为废料。

但您也可以将它们用作新工件，这一过程称为冲裁。

电气外壳制造过程中常用的冲孔方法包括：

冲孔– 涉及在金属外壳材料上切割小圆柱形开口，同时去除极少量的材料。
丁金 – 改进的剪切工艺有助于从低强度电气外壳材料（如玻璃纤维）中冲切出形状。模具的工作原理类似于饼干切割器。
开槽 – 需要在金属外壳上形成矩形孔，有时未完成。
分切 – 涉及在金属电气外壳材料上创建宽度较窄的直线。此冲压工艺不会产生废料。
啃咬 – 冲孔技术需要形成重叠孔。重叠孔的混合可能有助于创建各种形式的轮廓和切口。
离别—— 这涉及使用具有 2 个切割面（与面对的空白面相匹配）的冲头来切割材料。
穿孔 – 类似于穿孔，但打出的孔通常不是圆形。穿孔通常会打出多个孔，并按图案进行打孔。
兰辛 – 一种冲压工艺，在外壳部分上开一条线缝或进行部分切割，但不去除任何金属。
剃须 – 修整也称为修边，是一种精加工操作，可消除切割边缘的毛刺。这样可形成光滑的边缘并确保尺寸精度。
切口 – 涉及从金属外壳材料边缘切割形状（去除、修剪和在边缘形成凹口）。
隔断 - 剪切过程，通过按顺序切割金属外壳材料的反面，将毛坯从金属外壳材料中分离出来。每次切割都会产生一个新的零件。

电器外壳冲孔

步骤 5：对电气外壳进行表面处理

以下是电气外壳制造过程中采用的常见表面处理操作：

涂层

粉末涂层或湿漆将保护电气外壳免受腐蚀和其他环境因素的影响。

与金属外壳的湿涂相比，粉末涂料被认为具有持久、经济实惠和环保的特点。

在大多数情况下，粉末涂层采用紫外线或热量固化，以提供额外的保护层。

这保证了在最极端的户外环境下提供卓越的保护。

粉末涂料可以快速、轻松地按照您的规格使用 RAL 颜色、您所在国家/地区的标准颜色或其他定制颜色对外壳进行涂漆。

您可以应用具有不同纹理和不同光泽度的几种不同颜色，以满足您的造型需求。

高品质聚酯粉末涂层的应用保证了增强的紫外线防护。

一些电气外壳制造工艺还采用纳米涂层操作，专门应用于外壳内部。

这将水从电气外壳中排出。

湿涂主要采用溶剂型涂料，因为它们具有很强的耐化学性和防腐蚀性能。

电气外壳可根据您的特殊要求进行涂漆，有多种颜色可供选择。无论是更美观的大胆油漆还是更标准的类型。

雕刻或印刷

如果需要，您可以使用图例、特殊标签或公司徽标来定制电气外壳。有几种方法可以实现这一点，包括移印或丝网印刷和雕刻，如果需要还可以进行彩色雕刻。

使用丝网印刷，您可以使用橡胶刀片通过细筛织物网将印刷油墨压到基材上（多孔印刷程序）。

相反，移印是指间接蚀刻印刷操作。

油墨的位置位于印版表面内的底层印刷部分。

印刷垫代表印刷区域吸收油墨并将其传送至要印刷的外壳部分。

阳极氧化

这是指通常用于铝的钝化程序，可增加天然氧化层的厚度。

因此，阳极氧化可以为金属电气外壳的表面提供美观性和保护。

阳极氧化过程是将金属外壳浸入酸槽中，然后让电流通过。

电镀

电镀有3种形式：浸镀、化学镀和电镀。

电镀技术可产生电流，用于涂覆外壳部分。

相反，化学镀采用自催化过程，其中零件对反应进行催化。

浸镀的不同之处在于，反应是由金属基材引起的，而不是由镀槽内的化学物质混合物引起的。

它形成一条狭窄的金属沉积物，通常是银或锌。

由于电镀是一种化学过程，因此通常在专门的制造设备中进行。

特殊涂料

采用特殊涂层来保护电气外壳免受特定元素的侵害。

RFI/EMC 屏蔽涂层

如果成功取决于任务所必需的电气和电子设备的运行，那么您就需要可靠的保护。

RFI/EMC 涂层应用于玻璃纤维或塑料电气外壳上，以保护它们免受射频辐射或干扰。

大多数制造商都使用镍基和铜基系统，提供涂层以满足客户特定的屏蔽需求。如有必要，您还可以安装 RFI 垫片。

电气外壳屏蔽涂层

化学转化膜

化学转化涂层也称为铬酸盐涂层，将铬酸盐涂在电气外壳表面。

因此，所涂覆的层会形成耐腐蚀、耐用且具有稳定电导率的表面。

步骤5：电气外壳质量检查流程

从电气外壳制造过程的开始到最终步骤都进行质量检查，以保证最佳的实用产品质量。

IEC、ISO、NEMA、NEC、IPCEA、ANSI、UL 和 CI 标准要求始终适用于制造车间的评估和测试。

电气外壳制造过程中进行的一些关键质量分析测试包括：

加速老化测试

加速老化描述的是外壳加速老化的过程。

您可以将其暴露在不断升级的环境和操作条件（如振动、湿度和温度）中来实现这一点。

测试的目的是在较短的时间内实现延长的使用寿命，以了解可能出现的故障问题。

沙尘测试

这是对在沙尘环境中使用的电气外壳进行的最重要的环境测试。

这些因素可能会严重影响外壳的性能。

该测试模拟了灰尘和沙子对电子外壳的影响，以确定其抗颗粒物性能。

高加速应力筛选 (HASS) 和高加速寿命测试 (HALT)

HASS 和 HALT 都是外壳可靠性测试程序，用于评估其设计限制和制造缺陷。

两种测试技术都采用了类似的方法。

HALT 是在制造之前的设计阶段完成的。

它采用分步升级的应力策略来确定不同应力源下电气外壳设计的物理极限。

当外壳准备好生产时，您执行 HASS。

该测试检查制造过程中出现的任何产品缺陷。

两种加速寿命测试方法都可以帮助您提前处理关键的设计和生产问题。

这有助于避免电气外壳制造过程中昂贵的重新设计或制造成本。

热冲击测试

热冲击测试复制了经历快速温度变化循环的电气外壳应用的条件。

该测试有助于表征机柜的耐用性。

根据外壳预期的温度波动率或行业标准，测试在单室或双室中进行。

加速风化试验

加速风化测试模拟了风、湿气、紫外线辐射、沙子和灰尘等常见外部因素的长期影响。

该测试为制造和外壳规格提供了重要信息。

防护等级（IP）测试

IP 测试是为了评估电气外壳阻止灰尘、水和其他异物侵入的能力。

这保证了机柜的安全性、功能性和合规性。

温度变化测试

这是一系列环境测试，复制逐渐或快速的温度变化对外壳的影响。

它包括快速温度测试、温度循环和热冲击测试，温度范围为-65至300摄氏度。

湿度测试

湿度测试检查湿度对电气外壳的长期影响。

它对于产品设计、材料选择、可靠性测试和保证外壳符合法规至关重要。

冰雹冲击试验

该测试有助于评估电气外壳材料遭受冰雹袭击时的寿命。

测试结果有助于选择适合在电气外壳制造过程中使用的材料。

太阳辐射测试

太阳辐射测试需要了解阳光对外壳材料和部件的光化学和热降解的影响。

该测试有助于做出有关材料选择、制造和最终产品用途的决策。

盐雾腐蚀测试

这种加速腐蚀测试也称为盐雾测试，用于检查电气外壳在其使用寿命期间的性能。

该测试方法评估外壳的保护涂层、油漆和成品表面的耐腐蚀性。

振动测试

振动测试检查电气外壳在暴露于机械运动时的性能或损坏情况。

利用机械、电液、电磁或电动振动器使电气外壳受到受控的瞬态、正弦或随机振动。

该测试是质量控制、性能评估、疲劳测试、质量保证和法规遵从的重要组成部分。

步骤 6：包装电气外壳以便运输

小型电器外壳采用尺寸合适且匹配的卡通包装，并配有合适的角边和纸板垫片以提供额外保护。

同样，中型外壳柜通常可以安装在传统的 48” x 40” 木质托盘上。

大型电气外壳的包装相对具有挑战性。事实上，有些电气外壳是以零部件的形式运输的，然后在最终目的地进行组装。

大多数制造商都会提供电气外壳组装和安装的售后服务。

他们将为您提供如何在您处组装和安装外壳的培训。

类似地，一些大型电子外壳也可以包装在木质结构中，该木质结构的构造和尺寸是根据精确的外壳尺寸建造的。

理想的做法是将外壳绑在滑轨上，如下图所示。

电气外壳绑带

有用的资源：

如对电气外壳制造工艺有任何疑问或咨询，立即联系 KDMSteel.