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1、钣金结构的机柜设计1 钣金结构的机柜概述1.1 钣金结构机柜的组成钣金结构机柜由底座、前后门、侧门、前后框架、上盖、角规及横梁组成，一般采用可组装结构方式，以便于组装、联接及移动。钣金结构机柜的钣金件通过金属薄板冷加工而成，同一类型钣金件具备相同厚度，钣金结构机柜是一个联接牢固的整体结构，采用承重性较强的固定托盘，一方面能够使机柜更加稳固，另一方面也有利于控制设备稳定运行。钣金结构机柜的角规，为确保机柜能够安全接地，一般采用镀彩锌加以处理。钣金机柜前后门采用高密度网孔构造，能有效减少机柜内部设备的电磁辐射。钣金机柜的风机外壳经过一次成型，有效减弱风机的震动。钣金机柜的表面进行喷砂和喷塑加工，整
2、体结构采用防腐喷塑技术， 能有效抗腐蚀，抗酸碱。1.2 钣金结构机柜结构类型钣金机柜在结构方面，有两种分类方式，按照机柜框架划分，可以分为整板式和立柱横梁结合式；按照机柜角联的方式划分，又可以分为粘接联接、螺钉联接、销联接及焊联接等四种形式。由这几种形式类型可以看到，钣金机柜在加工制造过程中主要涉及到了电焊、剪板及折弯这三种工艺，这三种工艺也是钣金工艺形式的主要工序。1.3 钣金结构机柜的主要联接方式随着技术进步和工艺水平的提高，钣金机柜在加工制造上也有着多样的制作方式，既可以采用整面板制作而成，又可以使用具备相应尺寸规范的插件加以组合而成。通常情况下，前、中、侧横梁及立柱构成了钣金机柜的主体
3、结构，一般来说，前、侧横梁和立柱主要是通过折弯及与折弯工艺相结合的避位穿插应用技术加以联接，同时，前、侧横梁的联接还可以采用焊接的方式；中横梁的联接主要依靠立柱带有的工艺槽。2 钣金结构机柜设计应满足的设计要求在进行钣金结构机柜设计时，要首先明确钣金机柜的设计性能，在此基础上，运用各种新工艺设计草图、规定尺寸及结构、确定强度，使机柜的技术参数达到设计要求。具体地说，钣金机柜在设计中需要遵循的设计规范为以下几方面：首先，充分发挥钣金机柜在抗震、抗腐蚀、防冲击、防水防尘及防辐射等方面的性能，确保控制设备安全运行。其次，各项安全措施要到位，并确保能够有效使用，便于进行机柜的组装和维修，保障操作人员的
4、人身安全。再次，在具体性能上应达到规格化及标准化的要求，如良好的通风散热，较好的电磁兼容性。第四，钣金机柜设计在满足基本性能的同时，要追求造型的美观和色彩的丰富。3 钣金结构的机柜设计要点3.1 热设计由于热设计是对电气设备能否正常运转的保证，这就需要我们对电器设备予以细致的考量与分析，了解其基本作业的方法与原理，并对热设计进行合理与科学的设计，提出适合其作业的最优方案。（1） 散热方法的选择。机柜内部电子元件产生的热量可以使用各种冷却方法。由于环境粉尘污染很严重，要求机柜密封，同类产品的比较， 机柜散热型式采用了内部强迫对流、外部热量交换的紧凑式空气/空气热交换器和机壳自然散热相结介的散热形
5、式。使用空气/空气热交换器前提条件环境温度低于箱体内部温度，山两条独立的空气循环，灰尘和环境空气不能进入机柜内部。其原理是箱体内部被加热后的空气由高性能风扇导引进入热交换器模块，外部风扇带动外部低温空气流过模块，热交换在进行交换铝板上完成，通过铝板导热，空气与空气之间不直接接触。机壳自然散热=机壳对流+机壳辐射散热，因而实现了较大机柜内部密封散热的问题。其形式如图 1 所示。（2） 散热量的计算。对于散热量的计算则根据环境温度要求采用了功率估算法与同类产品类比的方法得到，热交换器散热约为总散热量三分之二、机壳自然散热总量约为总散热量三分之一左右。3.2 机柜设计中的电屏蔽问题由于机柜内部电子元
6、件及电路往往靠得很近，因此会相互产生干扰， 尤其是大量单元印制板电路安装在较小的机柜内部，相互干扰的可能性增大。为了确保设备的正常工作，在设计过程中必须考虑相互之间的电磁干扰，主要采取了以下几种方式使其得到解决。（1） 在印制板较多的需要特殊屏蔽的地方，機柜内部相互干扰的地方使用屏蔽板，可以避免外部对内的电干扰。（2） 良好的接地效果。整机设计接地，内部也采用多个接地点接地。1）电屏蔽设计用接地的金属板将电路板插箱上下层隔离起来，将电路间干扰减少到最小程度，使电路由分布电容泄漏出的能量经屏蔽板短接入地面，不致出入其它电路中。如果屏蔽不接地，则电场对电路的干扰反而更严重，要取得良好的工作效果，屏
7、蔽体必须良好的接地。2）螺钉连接部分，尽量采用内齿弹性垫圈和外齿弹性垫圈，以减少接触电阻。3.3 机柜设计中振动冲击问题通过实际的作业，我们能够发现机柜本身就具有体积大的特征，如果对其进行安装之后，就无法再对其进行随意的移动，并且在对其进行运输的环节能够发现其有自己特殊的振动方式，主要是惯性的冲击形式与颠簸振动的形式这两种：出于对运输颠簸的考虑，需要我们在机柜的设计过程中要考虑到其本身的体积与重量问题，需要将机柜设计的重心进行下移，使之能够将振动降到最低。还需要对运输中的包装箱予以加固，最好做到同机柜的一体化安装。环境的复杂性导致在车间的作业中，发现其设备的集中与密集性， 使其能够造成很大的干
8、扰性问题，特别是对机柜的作业。这就要求我们要对设备进行改良，比如，将具有减震功能的设备同地板相固定，并对机柜进行强迫式的振动形式，这个改良的过程中需要考虑关键问题，就是刚性的结构问题。3.4 新结构、新材料在机柜设计中的应用（1） 新结构的应用。随着社会现代化的发展，在产品的技术指标 中，对机柜结构的设计却成了关键胜的问题。在机柜的设计中，要注意其产品技术的性能与指标，还有对结构的工艺性设计，使之能够既美观，又实用。在对机柜结构设计的实际操作中，要注意按照标准化的流程对其进行设计与安装。这就要求在机柜结构的设计过程中，要注重对新结构的考量与应用。在新的结构中，通过十九寸的标准机柜中的铝型材，与
9、立柜式样的机架机柜相联结，其在结构上又通過顶、底板的铝合金小铸件的应用，将以前应用中常用的焊接与铆接方法所取代，并在机柜的里面通过一定的标准尺寸，对其进行添加插箱与插件，与此同时，还付之以积木式的结构特 征。由于铝型材本身所具有的特征就比较轻巧，使其具有易于安装的特征（2） 新工艺、新材料在设计中的应用。在机柜设计中使用了一些新的零件工艺，精饰就是其中之一。在对机柜右侧 19 寸标准插箱设计时， 要对其元件非有效装配区域用面来进行装饰，面板的外观处理可以有几种处理方法，如喷柒表面、氧化及一些传统的工艺方法，但如何能够使其整体效果统一，通过多次实验，最终确定使用与 19 寸机箱风格、外观效果接近
10、一致的精饰新工艺，既达到了与 19 寸机箱外观的一致，整机效果提高，同时提高设备档次。3.5 钣金结构机柜的设计工作需要注意的问题（1） 设计图纸中明确对制作材料的要求。要做好对材料选择的要 求，保证选择正规厂家生产的高质量材料，确保材料在实际制作中能够符合相关标准的要求，保证设计成品能够达到设计的性能要求；在设计中要严格控制机柜制作中材料的冲折率，在保证机柜性能的前提下尽量降低机柜实际制作中工序的繁琐性，增强设计图纸的可操作性；要确保选用的材料具备较好的强度，易于弯曲，便于塑形。（2） 设计要满足经济实用的原则。钣金结构机柜设计要符合经济实用的原则，在保障机柜使用安全、使用质量、使用性能的基
11、础上尽量降低机柜制作过程中的成本投入。（3） 钣金结构机柜的尺寸设计。机柜设计尺寸的确定要严格按照机柜所存放的设备尺寸进行，并且要充分考虑设备工作所需的各项元件的安装设置所需的空间；要注意对设备使用人群的操作动作、身高、体形等要素的了解，以确保设计的机柜便于操作人群的使用；设计图纸中尽量使用通用的尺寸数据以减少机柜实际制作中数据换算的复杂性；钣金结构的机柜设计尺寸要严格符合相关标准的要求。（4） 机柜弯曲结构的设计。钣金结构机柜的弯曲结构设计一定要遵循制作材料的常规折弯结构数据，保证弯曲程度在制作材料的弯曲性能承受范围之内，以免造成材料的损坏；如果制作材料的厚度等于或超过2.5mm，应该注意设
12、计出 1t1.5t 宽的工艺缺口。（5） 钣金结构机柜的外壳设计。钣金机柜的外壳设计要充分考虑机柜所存放的设备的性能、保护与维修方面的要求，确保设备的正常使用； 要根据设备与机柜的具体使用条件设计出适合的外壳类型，确保在不同条件中机柜使用性能的安全与稳定；机柜外壳设计要确保设备使用人群、维修人群操作、维修的最佳角度。（6） 钣金结构机柜设计要满足设备的安装使用需求。钣金结构机柜设计的最终目的是更好地发挥机柜的作用，保障机柜中设备的安全、稳定使用，在机柜的设计过程中不仅要考虑好设备存放的维护检修要求，还要满足设备的安装使用方面的需求，要明确存放在机柜中的设备的具体安装布线的要求，使机柜设计满足设备的布线、各项元件的联接要求。（7） 美学装饰与配色方面。在钣金结构机柜的设计过程中要注意对机柜的美学设计，使机柜的外观设计在比例、色彩、造型、形状方面能够给人以美感，符合审美的需求。4 结语综上，钣金机柜在人们工作生活中应用越来越广泛，同时人们对钣金结构机柜的性能要求也相应提高。在进行钣金机柜设计时要在遵循设计规范的基础上，要着重注意设计中的几个问题，确保钣金机柜充分发挥自身优势。