板金筐体設計: 重要なヒントと考慮事項

電子製品におけるエンクロージャの重要性は、どれだけ強調してもしすぎることはありません。 電気製品のサイズや複雑さに関係なく、筐体の形式が必要です。 板金エンクロージャには、導電性、排出ガスの削減、過酷な産業環境に対する耐性など、関連するいくつかの利点があります。

あらゆる 板金加工会社 全体的なデザインの成功とポジティブなユーザー エクスペリエンスを確保することを目的としています。 電子部品に関しては、高品質のエンクロージャを作成することがこれを達成するのに役立ちます。 板金エンクロージャの設計に関連するガイドラインがいくつかあります。 これらのガイドラインをよく理解すると、作業が容易になり、高品質の結果が保証されます。

次のシート メタル エンクロージャ設計のヒントでは、作業を標準に保つためのエンクロージャ設計の詳細について説明します。 さっそく見ていきましょう！

シートメタルエンクロージャとは何ですか?

金属板エンクロージャは、繊細な部品や機器を保護するために使用される薄い金属板で作られた保護カバーです。これらは、電子機器、自動車、通信などのさまざまな業界にまたがる重要なエンクロージャです。コーティングに使用される材料は、ステンレス鋼、アルミニウム、または炭素鋼ベースなどの高金属構造で、個人の用途に基づいてさまざまな形状とサイズにすることができます。これらは、特定の構造に曲げられ、溶接された切断された金属板です。コアコンポーネントが熱放散と電気接地に対して適切に密閉されていることを確認しながら、持続可能性と外観を向上させるためにコーティングされることがよくあります。

板金エンクロージャがなぜそれほど重要なのか?

板金エンクロージャは、さまざまな用途で電気部品や機械部品を保護するために重要です。

耐久性

ステンレス鋼やアルミニウムなどの耐久性のある金属で作られた板金エンクロージャは、厳しい環境にも耐えます。耐久性を重視して作られているため、困難な状況でも繊細な機器を長期間にわたって安全に保護できます。

風雨からの保護

これらは、湿気、ほこり、化学物質、極端な温度から重要な保護を提供します。この保護は、電子機器や機械の正常な使用と寿命にとって不可欠です。

費用対効果

プラスチックやガラス製の筐体と比較すると、板金製の筐体は、より安価で耐久性に優れています。製造プロセスが非常に効率的なため、より迅速に生産できます。

優れた電気伝導性

シートメタルケースが示す高品質の導電性は、EMI アプリケーションにとって重要です。放出を直接削減するとともに、外部ノイズを効果的に遮断し、過酷な環境でも機械の信頼性の高いパフォーマンスを確保します。

電磁力に対する効果的なシールド

金属板の筐体は、適切に接地されている限り、敏感な電子部品に優れた電磁シールドを提供します。これらのデバイスは通信、航空宇宙、医療などの分野で使用されているため、ここでの信頼性は重要です。

効率的な放熱

アルミニウムなどの金属製の筐体は優れた熱伝導体であり、内部のコンポーネントから熱を素早く放散します。この熱管理により、電子機器の過熱を防ぎ、寿命を延ばします。

製品設計要件を知る

効果的な板金筐体を作成するには、設計プロセスの指針となる特定の要件を把握することが重要です。主な考慮事項は次のとおりです。

応用： エンクロージャの主な用途（電子機器、産業機器、その他のアプリケーションなど）を特定します。

労働条件： 次のような環境要因を評価します。

• 動作温度範囲
• 腐食性物質への暴露
• 振動耐性の必要性
• 侵入保護 (IP) 評価

寸法仕様: 必要な寸法を決定し、次のような内部コンポーネントの配置を分析します。

• 部品の高さとサイズ
• コネクタの位置

取り付けオプション： 次のようなオプションを考慮して、エンクロージャのインストール方法を定義します。

• 壁取り付け
• ポールマウント
• テーブルトップ配置

美的好み: 配色や仕上げなど、視覚的な魅力を高めるデザイン要素を検討してください。

素材の選定: 材質は、筐体の寿命と動作の点で基本的な要素です。考慮すべき事項は次のとおりです。

• 錆びに強い: 湿気や化学物質が付着しやすい環境には、ステンレス鋼や亜鉛メッキ鋼などの素材を選びます。
• 強度と重量: 素材は強くて硬いものでなければなりませんが、軽量であることも必要です。素材が厚いほど重量は増しますが、保護力は高まります。
• 熱伝導性と電気伝導性: 熱と電磁干渉の管理に必要な熱伝導性と電気伝導性を満たす材料を選択します。
• コネクタのアクセシビリティ: メンテナンスと使用を容易にするために、すべてのコネクタとユーザー インターフェイスにアクセスできるように切り欠きを設けます。

板金エンクロージャ設計の材料の選択 

製品の要件を理解したら、次のステップは金属を選択することです。 の 金属の種類 どちらを選択するかは、主に板金エンクロージャの用途によって決まります。 特定の作業条件にさらされるとすぐに摩耗してしまう金属は選択したくないでしょう。 最高の金属とは、耐摩耗性と耐腐食性を備えながら、最高の品質を提供する金属です。

エンクロージャ設計に最適な金属の特性を簡単に見てみましょう。

アルミ

この金属は軽量で耐腐食性があります。 状況によっては、鋼よりも剛性レベルが大幅に低くなります。 違いがある アルミニウムの種類 成績。 ただし、板金エンクロージャには 5052 つの主要なアルミニウム合金が使用されています。 6061アルミニウムとXNUMXアルミニウムです。

5052 アルミニウムは、狭い半径でもひび割れすることなく驚異的な曲げ能力を発揮します。 この合金は機械加工や溶接も簡単にできるため、板金エンクロージャに適しています。 一方、6061 アルミニウムは他のアルミニウムに比べて非常に亀裂が発生しやすくなっています。 ただし、簡単に加工することもできます。

アルミニウムは軽量で耐食性があるため、板金部品や筐体に最適です。 場合によっては、耐久性と保護コーティングのためにアルミニウム部品を陽極酸化する必要があるかもしれません。 クロメート コーティングは、電気的接触が必要なコンポーネントにも最適です。

ステンレス鋼

この金属にはクロムとニッケルが含まれています。そのため、耐腐食性が向上します。さらに、ステンレス鋼はアルミニウムに比べて引張強度が高くなります。そのため、この材料は衝撃の大きい用途の板金筐体設計に適しています。ステンレス鋼の部品は、木目仕上げが印象的です。

ガルバニール

低炭素鋼材に亜鉛をメッキし、焼鈍したものです。 アニーリングの目的は、基板への拡散による亜鉛の結合を確実にすることです。 したがって、成形や曲げの際に剥離が発生することはありません。 金属製エンクロージャを湿った状態で使用する場合は、ガルバニールが最良の選択肢です。 コーティングによっては耐食性もあります。

CRCA

圧延焼きなまし鋼は、屋内エンクロージャおよび部品に最適なオプションです。 また、剛性と強度の完璧な組み合わせも提供します。 最も長期的な耐久性は屋内にあります。 CRCAには耐食性がないため、未塗装のまま放置すると錆びる可能性があります。

銅

板金エンクロージャの設計ではめったに使用されませんが、銅は優れた金属です。 優れた熱伝導性と電気伝導性を備えています。 したがって、電気用途に適しています。 ただし、銅は非常に柔らかいため、ほとんどのメーカーはエンクロージャに銅を使用していません。 最良の場合、バスバーやその他の部品に最適です。

金属の選択に関する板金エンクロージャ設計のヒントは、最適な金属基準がなければ不完全なものとなります。 デザインに使用する金属を選択する前に、次の特性を考慮すると役立ちます。

• 抗張力
• 溶接性と機械加工性
• 耐食性
• 耐摩耗性
• 電子機器の筐体重量の制約
• 組立工程
• 熱伝導率と電気伝導率
• 費用

適切なエンクロージャの形状を選択してください

エンクロージャの適切な形状を選択することも、板金エンクロージャ設計の重要なヒントの XNUMX つです。 エンクロージャの形状を考慮する必要があります。 PCB そしてシステム設計レベル。 その結果、エンクロージャ設計でよくある落とし穴を回避できます。 板金は、プラスチック筐体の成形と比較すると、少し制限があるかもしれません。

ただし、次の形状を使用すれば、機能的でコスト効率が高く、見た目にも美しいエンクロージャを設計できます。

· 折り畳まれた箱の形状

クラシックな四辺形のボックス型で、蓋が付属しています。 このエンクロージャ形状により、サービスへのアクセスが容易になり、幅広い取り付けオプションが確保されます。

· F字型

製作しやすい筐体形状です。 F 型エンクロージャは、反対側にコネクタがある PCB に適しています。

· L字型

L字型の筐体もシンプルです。 形状は理解しやすく、アクセスも簡単です。

· U字型

F 型と同様に、U 型エンクロージャも製造が簡単です。 多くの場合、堅牢なベースが付属しており、サービスに簡単にアクセスできます。

板金エンクロージャ設計のヒントについては、このビデオをご覧ください。

板金の厚さを理解する

エンクロージャの設計には金属の厚さが重要です。 多くの場合、厚さによってエンクロージャの強度、重量、フランジの長さ、パンチのサイズが決まります。 ご存知かもしれませんが、通常、厚い金属からより小さな製品を作るのは困難です。 さらに、強度を高めた大型部品を設計するには、材料の厚さを増やすことが不可欠です。

紙厚計の多くは、紙の上ではすべて同じように見えます。 ただし、より深く理解することで、 板金ゲージ 正しいオプションを選択するのに役立ちます。 板金エンクロージャの設計では、壁の厚さを均一に維持することが常に重要であることに注意してください。 このようにして、コンポーネントの品質を確認できます。

寸法公差を考慮する

板金筐体設計における寸法公差は、機能性、製造性、および製品全体の品質に影響を与える可能性があるため、設計の最も重要な特徴の 1 つです。公差を正確に定義すると、組み立て時にコンポーネントが適切にフィットし、構造が損なわれないことが保証されます。

重要な考慮事項：

• 公差 測定レンジ： 製造上のばらつきを調整できるように、許容誤差を大きくしてください。対称的な許容誤差により、部品の互換性と製造の容易さが向上します。
• カットアウトと特徴: 製造中に歪まないように、切り抜き部分に適切な間隔を設けてください。たとえば、バリや位置ずれは、狭いクリアランスから生じる欠陥になる可能性があります。
• 曲げ半径： 材料の厚さに基づいて曲げ半径を考慮してください。そうしないと、破損が発生する可能性があります。3. 曲げ許容値: 曲げ許容値は慎重に計算してください。4. 精度を保つには、一定の曲げ半径 (通常は材料の厚さの XNUMX ～ XNUMX 倍) が不可欠です。
• 材料特性： さまざまな材料 (アルミニウムとステンレス鋼など) には、許容範囲の選択に影響する特定の特性があります。これらの特性に関する知識は、それらを操作して特定の結果を達成する能力に役立ちます。
• クランプ アライメント： エンクロージャの整合性を損なうことなく接続を確実に固定できるように、ファスナーを許容範囲仕様に合わせて配置します。

つまり、板金筐体の寸法公差に細心の注意を払うことで、製造と組み立ての問題を最小限に抑え、高品質で低コストの製品を設計できるようになります。

曲げ半径を一定に保つ

曲げ半径を一定に保つことが必須です。 板金筐体設計内の曲げ半径は、常に内容物の厚さに達する必要があります。 曲げ半径が製品の幅と一致していることを確認する必要があります。 したがって、骨折や物質循環の問題を防ぎます。

フランジを材料の厚さの約 XNUMX ～ XNUMX 倍の最小長に保つ必要があります。 注意すべき重要な点は、一部の金属は曲げに強いということです。 したがって、金属の化学組成と表面状態を適切に理解することは、その柔軟性をテストするのに役立ちます。

曲げ半径を選択する前に、エンクロージャの機能的および美的要件を常に考慮することが最善です。 CAD ソフトウェアは、金属の曲げ許容値をデジタル的に計算するのに役立ちます。

操作の終了を検討する

いくつかある 板金仕上げソリューション から選択します。 デザイナーによっては他の仕上げテクニックよりも仕上げテクニックを好む人もいますが、それぞれに独自の特徴があります。 以下では、これらのオプションのいくつかについて説明します。

粉体塗装

このタイプのコーティングでは、乾燥した熱可塑性粉末を金属表面に静電的に塗布します。 パウダーコーティング仕上げ コスト効率が高く耐久性に優れ、さまざまな色やテクスチャーが用意されています。 さらに、さまざまな金属に適しているため、仕上げの選択に悩む必要はありません。 パウダーコートはコンポーネントに余分な層を追加することに注意してください。 したがって、寸法は下にある金属のみを指します。

陽極酸化

これは、非鉄金属の表面を準備する別の電気化学プロセスです。 アルミニウムに適した仕上げで、表面を硬くし、高レベルの耐食性に影響を与えます。 陽極酸化仕上げは金属の一部となり、日常の使用によって剥がれたり剥がれたりすることはありません。

クロメート化成皮膜

このタイプの仕上げは、浸漬浴プロセスによる金属の不動態化に役立ちます。 クロメートコーティングは、腐食を防止し、美しい仕上がりに影響を与えることを目的としています。 クロムメッキは材料の導電性を維持するのにも役立ちます。 エンクロージャの板金は、この簡略化された仕上げプロセスの恩恵を受けることができます。

デジタル印刷とシルクスクリーン

これらの仕上げテクニックは、エンクロージャがプロフェッショナルな雰囲気とそれにふさわしい外観をデザインするのに役立ちます。 これらの方法の主な用途は、エンクロージャに明確にラベルを付けることです。 したがって、ポート、スイッチ、コネクタなどを簡単に識別できます。デジタル印刷は、アートワークや会社のロゴを含むグラフィックに最適です。 平らな部品や組み立てられた筐体に適用できます。

ニッケルメッキ

このメッキ技術には、金属表面にニッケルの薄い層を追加することが含まれます。 耐食性と耐摩耗性の完璧な組み合わせを提供します。 また、コンポーネントにさらなる実用性、明るさ、魅力を与えます。 他のコートとの良好な密着性が必要な場合は、アンダーコートにニッケルメッキを使用できます。

絵画

塗装仕上げでは、金属の表面に薄い塗料の層を吹き付けます。これにより、一般的に板金筐体の美観が向上します。さらに、顧客に対するブランド認知度の向上にも役立ちます。

プロトタイプの開発と検証テストの実施

所定の板金エンクロージャ設計のヒントを適用すると、実用的なコンセプトが得られます。 次のステップは、希望の仕様を満たすように設計を調整し、製造性を向上させることです。

これを行う最良の方法は、プロトタイプを開発することです。RapidDirect などの板金加工会社には、新製品開発専用のセクションがあります。そのため、実際の生産環境で設計をテストできます。プロトタイプは、顧客が望むものとまったく同じではない可能性があります。

このため、検証テストが重要です。 このステップは、大規模製造に進むべきか、設計プロセスに戻るべきかを判断するのに役立ちます。 検証テストには、使用時点での製品の設置や基本的な環境テストが含まれる場合があります。 やり直しや変更が必要な領域が見つかる可能性があります。

結論

板金筐体には、製造上のいくつかの利点があります。 これらは、電気伝導性、排出削減、および過酷な産業環境に対する耐性を向上させます。 同時に、納期と製造コストの削減にも役立ちます。 したがって、それらを正しく設計することが重要です。 提供されている板金エンクロージャ設計のヒントは、情報に基づいた選択を行うのに役立ちます。

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