作者：Kenton Williston

　　幾乎每個電子系統都需要外殼，但并非所有設計都可以使用標準模型。在某些情況下，需要完全定制，但對于許多設計來說，修改現成的外殼更快、更經濟。在美學價值與性能同樣重要的應用中尤其如此。

　　外殼的作用是多方面的。它們在工業環境中傳達功能，通過視覺吸引力影響消費者的偏好，并維護品牌信息和標識。涂漆外殼和絲網印刷圖形等修改有助于滿足這些期望。定制還可以幫助設計人員跟上物聯網 (IoT) 加速變化的市場。

　　雖然有很多優點，但定制過程中也存在許多陷阱，可能導致產品延遲、成本超支和客戶不滿意。

　　本文提供了電子系統外殼的基本介紹。然后，它制定了成功的外殼改造策略。它專注于Hammond Manufacturing的小型外殼，適用于樓宇和家庭自動化系統、手持式測試和測量設備以及商業設備的操作員界面等應用中的物聯網設備。

　　電子系統外殼的基礎知識

　　外殼的主要功能是容納電子系統，保護其免受灰塵、濕氣、紫外線 (UV) 輻射和物理損壞等環境因素的影響。外殼在散熱以及屏蔽電磁干擾 (EMI) 和射頻干擾 (RFI) 方面也發揮著至關重要的作用。

　　實現這些目標首先要選擇合適的材料。選項包括丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS) 塑料、聚碳酸酯、擠壓和壓鑄鋁以及各種鋼種。每種材料在成本、重量、耐用性和外觀方面都有獨特的權衡。

　　Hammond Manufacturing 的1554/1555系列是外殼品種的一個示例(圖 1)。這些外殼采用廉價 ABS 塑料制成，適用于通用、低成本用途，也采用堅固的聚碳酸酯制成，適用于要求更高的應用。后一種選項的防水和潛水應用等級達到美國電氣制造商協會 (NEMA) 4/4X 和 6/6P，阻燃等級高達 UL94-5VA。外殼使用墊圈榫槽密封來提供高達 IP68 的入口防護 (IP)。

　　圖 1：1554/1555 系列外殼的額定值為 NEMA 4/4X 和 6/6P，并使用墊圈榫槽密封來提供高達 IP68 的入口保護 (IP)。 (圖片來源：哈蒙德制造)

　　外殼還必須通過提供安裝點(例如螺柱、印刷電路板(PC 板)插槽和 DIN 導軌安裝卡舌)來實現電子設備的物理固定。例如，1554/1555 系列的內部具有模制插槽，可容納垂直安裝的 1.6 毫米 (mm) 印刷電路板。

　　另一個例子是1455NHD系列鋁制外殼(圖 2)。它們具有七個水平插槽，可容納 100 × 160 毫米的單張 Eurocard。擠壓鋁制外殼還可用作散熱器，為此設計中集成了六個散熱片。

　　圖 2：1455NHD 外殼集成了七個 PC 板插槽，可輕松安裝 Eurocard，并具有六個散熱片。 (圖片來源：哈蒙德制造)

　　常見的外殼修改

　　修改外殼的主要原因之一是為以下功能創建孔和切口：

　　電源線和數據線的入口點

　　用戶界面包括指示燈、按鈕和顯示器

　　維護訪問和電池更換

　　排氣扇和其他環境控制

　　外殼還可能需要添加各種部件，包括：

　　安裝點，例如用于支撐較重組件的內部金屬面板

　　透明或半透明面板，可目視檢查系統和任何內部讀數

　　輔助電纜布線、便攜性和其他功能的附件

　　圖 3 展示了經過許多常見改動的 1554 系列外殼。

　　圖 3：制造商可以對 1554 系列外殼進行廣泛修改。 (圖片來源：哈蒙德制造)

　　大多數這些修改都需要對外殼進行機加工，以確?？?、切口和安裝點的尺寸正確并對齊。

　　為了避免昂貴且耗時的返工，有必要獲取修改后的外殼樣本來驗證是否準確配合。獲取樣品還可以通過揭示可以簡化產品組裝和維護的變更機會來改進整體設計。

　　材料失效和質量控制的必要性

　　機械加工也會導致材料失效。對于塑料外殼，過量的磨機進料會熔化塑料，導致變形和應力開裂。與刀具冷卻劑的反應也會導致斷裂。

　　金屬外殼也存在其自身的挑戰，主要是材料更難加工，需要專門的工具和技能。對于金屬外殼來說，小或復雜的開口尤其具有挑戰性。機械加工還會影響某些材料的孔隙率，例如壓鑄鋁。其他損壞可能是由于壓入螺柱等硬件以及加工不良留下的鋒利邊緣和毛刺造成的。

　　這些因素可能會改變外殼的 IP 等級并損害其結構完整性。這些加工缺陷可能很難檢測到，因此擁有健全的質量控制流程至關重要。

　　繪畫、絲網印刷和其他飾面

　　外殼的外觀很重要。簡潔的視覺設計可以幫助用戶定位、識別和利用系統的功能。一個例子是專門為儀器設計的1553T手持式機箱。它具有指示用戶控件功能的絲網印刷圖形(圖 4)。

　　圖 4：用于手持式儀器的 1553T 外殼體現了對用戶友好圖形的需求。 (圖片來源：哈蒙德制造)

　　有吸引力的設計可以走得更遠，有助于維護品牌形象并激勵客戶在競爭中選擇產品。對于設計師來說，從具有所需外觀和感覺的外殼開始非常重要。

　　圖 5 顯示了1557系列，這是專為滿足當前審美趨勢而設計的外殼系列示例。這些外殼因其圓角和圓面而引人注目。它們提供現代外觀，同時保持傳統設計的耐用性和 IP 等級。

　　圖 5：1557 系列外殼具有現代的圓形外觀，對審美敏感的客戶更具吸引力。 (圖片來源：哈蒙德制造)

　　圖 5 還展示了外部飾面的重要作用。粉末涂層、陽極氧化和其他表面處理可以提供拋光外觀，同時保護外殼免受紫外線輻射、腐蝕性化學品和其他環境危害。絲網印刷可以添加引人入勝的視覺效果以及有關系統功能和使用的關鍵信息。

　　然而，執行不當的飾面可能會損害外殼的外觀和性能。絲網印刷錯誤(例如未對準或顏色不正確)可能會損害品牌聲譽。油漆起泡和剝落會使產品失去吸引力并降低銷量。如果涂層起到保護作用，表面處理中的缺陷也可能使系統受到損壞。

　　與機械加工一樣，嚴格的質量控制和早期取樣對于避免這些問題和實現項目目標至關重要。

　　選擇可最大限度降低風險的外殼改造策略

　　考慮到隨之而來的風險，工程師面臨的挑戰是如何最好地進行修改。一種選擇是在內部進行修改，但如果內部團隊缺乏經驗或缺乏必要的工具，這可能會導致執行不佳。

　　另一種選擇是購買標準外殼，然后將其發送給二級來源進行修改。這種方法的風險包括：

　　傳達設計規范的挑戰

　　多次修改的可能性

　　收到成品的時間較長

　　為了避免這些問題，工程師現在可以選擇由制造商直接修改其外殼。這種方法的主要好處是制造商已經知道其外殼的完整規格、如何更改它們以及如何測試結果以確保產品質量。這種方法使工程師能夠獲得更可預測的結果并縮短上市時間。

　　如何選擇外殼制造商

　　制造商具有不同的能力、要求和流程，因此必須首先評估候選制造商并選擇其產品滿足項目需求的制造商。第一步是確保制造商能夠在規定的時間內完成訂單規模。例如，Hammond 的修改產品的典型最小訂購量 (MOQ) 僅為 25 件，并且可以在短短幾周內完成許多訂單。

　　下一步是驗證制造商是否可以實施所需的修改。例如，Hammond 可以執行以下命令：

　　孔、切口、攻絲、螺紋和埋頭孔

　　壓入硬件，例如螺柱和支座

　　印刷藝術品，包括徽標和標簽

　　特殊尺寸和顏色

　　預裝配件

　　最后，確保制造商擁有嚴格的質量控制并能夠在生產前提供樣品至關重要。哈蒙德遵循的過程說明了這一點：

　　為了確保外殼按照規格建造，公司在開始工作之前提供批準圖紙和所需的藝術品證明以供審查。

　　一旦獲得批準，哈蒙德將制作并仔細測試單個樣品是否存在缺陷。

　　然后公司收到樣品進行檢查和測試。如果設計需要調整，哈蒙德可以在一夜之間制作出包含所需更改的新樣品。樣品獲得批準后才開始全面生產。

　　哈蒙德還采取了其他一些措施來確保質量。例如，所有需要孔和切口的噴漆外殼在噴漆之前都會進行修改，確保切口周圍的邊緣具有工廠質量的油漆覆蓋率。

　　如何與外殼制造商合作優化設計

　　直接與外殼制造商合作為設計優化提供了機會。對于任何給定的項目，都有許多外殼選項。咨詢制造商可以幫助設計人員縮小外殼選項的搜索范圍并快速確定理想的解決方案。

　　還值得調查制造商需要哪些類型的信息。一些制造商(例如哈蒙德)可以接受像草圖一樣簡單的文檔，而其他制造商則需要特定的格式。在項目早期解決這個問題可以節省大量的設計時間和精力。

　　制造商還可能提供簡化長期合作的方法。例如，Hammond 為每個定制外殼分配一個唯一的零件號，以便以后可以訂購更多數量的相同設計。

　　結論

　　除了對電子系統進行物理保護外，外殼還可以增強用戶體驗和安全性、區分產品并強化品牌。通過利用外殼制造商的專業知識，設計人員可以應對定制挑戰，并成功平衡功能要求、美觀、成本和上市時間。