甘雄濤 辛永峰

摘 要：一款電力保護機箱設(shè)計，通過巧妙的雙層蓋板和壓死邊、卡扣鎖緊等結(jié)構(gòu)設(shè)計，精心的選材和表面處理方式，實現(xiàn)了機箱外觀、強度、生產(chǎn)效率、人性化、環(huán)境協(xié)調(diào)的統(tǒng)一，很好的滿足了用戶需求，達到了設(shè)計目標。

關(guān)鍵詞：卡扣；生產(chǎn)效率；可靠性；失效

Abstract：A power protection subrack design， Through clever double decking， structural design such as deadend and snaplocking， careful selection of materials and surface treatment methods， the unity of chassis appearance， strength， production efficiency， humanity， and environment coordination are achieved，Satisfy the user needs and achieve the design goals.

Key words：Buckle；Production efficiency；reliability；lose effectiveness

在當今的產(chǎn)品設(shè)計中，已經(jīng)不僅僅是滿足用戶對產(chǎn)品使用性能的需求，還需要有產(chǎn)品外觀，產(chǎn)品與環(huán)境搭配協(xié)調(diào)，人性化設(shè)計，產(chǎn)品保養(yǎng)維護等方面設(shè)計提升，帶來產(chǎn)品品質(zhì)的提升，進一步的滿足用戶需求，甚至是超出用戶預(yù)期，這樣的產(chǎn)品才能獲得用戶認可，在激烈的市場競爭中贏取先機。

一、產(chǎn)品選材

我們這次要設(shè)計的機箱是一款電力保護機箱，內(nèi)部尺寸和外部尺寸都有要求，屬于工業(yè)產(chǎn)品，產(chǎn)品批量為中等批量，需要具有一定的通用性。根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)加工特點，及產(chǎn)品的使用環(huán)境，我們選用VCM板材作為產(chǎn)品的外露材料，板材的基材選用201不銹鋼材質(zhì)，顏色為不銹鋼本色，采用細直紋拉絲紋路。內(nèi)部材料采用普通201不銹鋼拉絲鋼板，與外部材料配合使用，達到整體色彩、材質(zhì)協(xié)調(diào)統(tǒng)一。這樣的選材雖然在材料成本上有所增加，但是省掉了鋁材和普通鋼板所需的氧化或噴涂等表面處理環(huán)節(jié)，產(chǎn)品總體成本沒有提升，而且生產(chǎn)周期比鋁材或普通鋼板產(chǎn)品縮短，VCM板材光潔的外觀表面也給后期維護保養(yǎng)帶來便利。在如今全國上下都非常關(guān)注環(huán)保的大環(huán)境影響下，鋁氧化和鋼板表面噴涂行業(yè)的規(guī)模會得到控制和縮減，在產(chǎn)品設(shè)計時就避開表面處理這個環(huán)節(jié)，也為產(chǎn)品日后的順利生產(chǎn)打下良好基礎(chǔ)。

二、機箱框架設(shè)計

現(xiàn)在的產(chǎn)品設(shè)計中，為了滿足產(chǎn)品外觀造型的需求，也為了提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，裝置設(shè)計的很多地方都用到了卡扣連接方式。但是在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計中，卡扣設(shè)計的方式還是被非常謹慎的采用。一方面，卡扣連接強度有限，而且在反復(fù)的拆裝中容易失效、松動，另一方面，卡扣在振動環(huán)境的可靠性、固定強度可靠性方面，還是不如螺釘連接給人安全可靠的感覺。

在這款機箱的設(shè)計中，我們采用了連接螺釘加卡扣的連接方式，這樣既保證了產(chǎn)品的安全可靠性，同時能提升產(chǎn)品組裝生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品外觀造型靈活度。在內(nèi)部結(jié)構(gòu)框架及可拆裝更換的面板連接上，我們還是采用了螺釘連接的方式，保證產(chǎn)品連接強度和產(chǎn)品可靠性。

如圖1所示，機箱的側(cè)板在上下兩側(cè)向內(nèi)折出一個料厚，作為與蓋板骨架連接和裝飾蓋板的卡扣連接處。側(cè)板的上下側(cè)設(shè)計有與蓋板骨架連接的沉頭螺釘螺釘孔，側(cè)板與蓋板骨架連接后，沉頭螺釘能夠被裝飾蓋板遮擋。側(cè)板上下側(cè)設(shè)計有與裝飾蓋板連接的卡扣缺口，卡扣缺口的上邊緣略微傾斜，裝飾蓋板裝入時有一定導(dǎo)正作用，卡入后有一定的過盈量，保證裝飾蓋板卡入后卡口也能完全被遮擋。側(cè)板的前后側(cè)都進行了壓死邊的設(shè)計，這樣的設(shè)計方式滿足了裝置尺寸要求，同時也增加了側(cè)板的強度，側(cè)板前后為光滑圓邊，防止銳利邊緣刮傷操作人員。

如圖2所示，機箱裝飾蓋板在兩側(cè)壓死邊，在壓死邊的內(nèi)側(cè)厚度上設(shè)計有掛鉤卡扣，從蓋板的外側(cè)完全看不到任何痕跡。蓋板的卡扣上下邊略帶斜角，卡扣前端為圓弧設(shè)計，保證了卡扣卡入的順滑并且卡入牢固。蓋板的后端也是壓死邊設(shè)計，在內(nèi)側(cè)厚度上設(shè)計有一個指甲蓋樣式的圓弧凸起，圓弧凸起的后端為撕裂面，在蓋板卡入后起到止退作用，防止蓋板松動。這樣的蓋板設(shè)計讓蓋板安裝時非常方便，只需要把卡口對準側(cè)板上對應(yīng)的缺口，放下蓋板后向前推蓋板，蓋板推到預(yù)定位置后蓋板后端的圓弧凸起會下沉卡到后梁的預(yù)定位置，蓋板就不能向后退出了。拆卸蓋板時需要向上頂住蓋板后中部，使蓋板中部向上形成一定變形，蓋板上圓弧凸起脫離后梁預(yù)定位置，同時向后推蓋板，蓋板才能拆卸下來。蓋板后部的壓死邊設(shè)計，保證了在蓋板外部沒有任何的壓槽痕跡，同時壓死邊增加了蓋板強度，保證蓋板不會在振動等情況下變形導(dǎo)致蓋板向后脫出卡扣，提升了產(chǎn)品的可靠性。

圖3示是機箱內(nèi)、外蓋板和側(cè)板組裝好后的效果。箱體框架內(nèi)、外雙層蓋板的設(shè)計方式，使薄板設(shè)計的蓋板具有很高的強度，蓋板與側(cè)板緊固后的框架結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)固，解決了通常這類機箱容易四邊形變形的問題。機箱的內(nèi)側(cè)蓋板后部設(shè)計有幾個小的折彎，增加了蓋板和整個箱體的強度，形成了箱體的后梁。內(nèi)蓋板后側(cè)設(shè)計有間距為5.08mm的模數(shù)孔，讓機箱成為通用機箱，機箱后側(cè)面板可以根據(jù)電氣設(shè)計需要，進行不同模數(shù)的組合，實現(xiàn)各種不同功能。

機箱的前面板采用塑料框架加鈑金襯板的設(shè)計方式，鈑金襯板可以根據(jù)不同的設(shè)計需求進行開孔，滿足不同裝置的設(shè)計要求。塑料面板與箱體框架的連接也采用卡扣連接的方式，在塑料面板的下部增加了緊固螺釘，保證了產(chǎn)品的外觀形式，同時能夠快速方便的拆裝，滿足產(chǎn)品后期維護時前門板能方便的拆卸需求。

三、機箱設(shè)計驗證

根據(jù)電力保護機箱的設(shè)計需求，把設(shè)計的機箱進行了力學仿真，機箱內(nèi)部模擬6kg載荷，機箱能夠較好的滿足各方面的設(shè)計需求。通過一款典型裝置的實物試驗，對裝置的振動測試、碰撞測試及各項電氣性能試驗，也都能夠很好的滿足需求。這款機箱的上下蓋板沒有設(shè)計散熱孔，而且是雙層蓋板設(shè)計方式，使機箱的散熱性能受到了一定的限制，但是能夠滿足大多數(shù)二次保護機箱的散熱需求，能夠在電力保護機箱上有廣泛的應(yīng)用。

四、結(jié)語

這款卡扣式鈑金機箱，通過雙層蓋板設(shè)計，使薄板機箱達到了很好的機械強度，穩(wěn)固可靠；多處壓死邊的結(jié)構(gòu)，把卡扣巧妙的設(shè)計在壓死邊結(jié)構(gòu)上，讓機箱不僅安裝方便，而且機箱框架外部看不到一顆螺釘，達到很好的外觀效果；機箱的選材為不銹鋼板材，箱體外表面采用不銹鋼基材的VCM板材，不僅達到了很好的外觀效果，而且生產(chǎn)中省掉表面處理工序，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期縮短，體現(xiàn)了環(huán)保設(shè)計理念，后期產(chǎn)品外表面也很好維護；機箱上多處采用壓死邊和切圓角的結(jié)構(gòu)形式，避免生產(chǎn)、安裝、使用過程中的操作人員劃傷，體現(xiàn)了人性化的設(shè)計；不銹鋼本色箱體，與現(xiàn)有常用的氧化本色鋁顏色接近，能夠很好的與周圍環(huán)境融合。總之，這款新型鈑金機箱通過巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計，精心選材，達到了箱體強度、外觀、環(huán)境協(xié)調(diào)、通用性、人性化的統(tǒng)一，很好的滿足了設(shè)計需求。

參考文獻：

[1]機械工業(yè)部北京電工綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所匯編.電氣設(shè)備機械結(jié)構(gòu)專業(yè)標準總匯.北京：機械工業(yè)部北京電工綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所.

[2]GB/T 7261-2008繼電器及繼電器保護裝置基本實驗方法.

[3]GB/T 14537-93量度繼電器和保護裝置的沖擊與碰撞試驗.

作者簡介：甘雄濤（1975-），男，湖北天門人，工程師，現(xiàn)在許繼集團有限公司從事電力系統(tǒng)二次設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計工作。