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使用Protocase Designer 设计外壳
许多Protocase 用户都是各自工程或科学领域的专家，但未必接受过金属加工或设计方面的专门培训。即使在最好的情况下，要设计出符合您需求和意图的最佳外壳也并非易事，更何况是在您完全陌生的领域。因此，在过去的十年里，我们创建了丰富的资源材料，分享我们在钣金和外壳方面的知识，其中包括这份钣金设计指南。我希望它能成为一份实用的入门指南，帮助您快速上手，并从长远来看节省时间和避免不必要的重复设计。
这篇文章将重点介绍五个关键设计概念：金属选择、金属弯曲、自锁紧固件、焊接和表面处理。
金属选择
设计机箱的第一步是选择金属类型及其厚度。Protocase 备有所有常用的机箱金属，包括铝、不锈钢、碳钢（冷轧钢或镀锌钢）和铜。以下是对每种金属特性的描述，以帮助您做出明智的选择。
- 铝是一种轻质耐腐蚀金属，非常适合用于制造外壳和钣金件。铝可以进行粉末涂层处理，也可以保持未加工状态，例如裸金属或纹理表面。如果需要电气接触，则必须进行化学镀膜（铬酸盐涂层）。铝还可以进行阳极氧化处理，在其表面形成一层坚硬耐用的保护性氧化膜。
铝材的刚度低于钢，在某些情况下，可能需要更厚的铝材才能达到与钢相同的强度并满足您的设计需求。
我们备有两种合金：
1.5052 铝材非常适合用于钣金外壳和零件，因为它可以弯曲成很小的半径而不会开裂，而且易于焊接和加工。
2.6061 铝材易于加工，但弯曲成小半径时更容易开裂。
- 冷轧钢也常用于通用外壳和钣金件，其使用频率与铝材相近。它兼具成本和刚度优势，经粉末涂层处理后，在室内应用中具有良好的耐久性。冷轧钢本身并不耐腐蚀；如果您的应用需要耐腐蚀性，铝、不锈钢或镀锌钢板是更好的选择。
- 不锈钢兼具冷轧钢的高强度和刚度，但由于含有铬和镍，因此具有极强的耐腐蚀性。不锈钢可以进行粉末涂层处理，也可以保持原金属状态，或者进行纹理处理，从而呈现出人们梦寐以求的拉丝外观。
- 镀锌钢是一种低碳钢，表面镀锌后进行退火处理，使锌通过扩散作用渗入基材，从而防止镀层剥落。这种镀层使其在潮湿环境下比冷轧钢更耐用，但不如不锈钢或铝耐用。
- 铜是一种柔软、柔韧且延展性极佳的金属，具有极高的导热性和导电性。它最常用于母线，但我偶尔也会接到用于外壳的订单。由于铜的质地较软，因此在处理这种金属时，将紧固件拧入螺纹孔中必须格外小心，尽可能使用自锁紧固件。Protocase备有3.18mm硬质C110铜合金，这种合金具有极高的导电性和优异的成形性，是电气和电子应用的理想之选。
金属板材厚度
为了让您更好地了解金属板材的厚度，请参考下表，了解我们库存的材料。表中所示的规格基于美国冷轧钢板制造商的标准厚度。（请注意，虽然表中也列出了铝材的规格，但通常并不用于铝材；铝材的实际厚度在国际上更为普遍认可。）
对于不太熟悉钣金工艺的设计师来说，一大挑战在于如何选择合适的规格，因为除非有实际经验，否则纸面上看起来都差不多。如果您正在寻找入门指南，不妨试试我们的在线模板生成器或Protocase Designer（免费的3D外壳设计软件）。这些工具可以帮助您创建完全符合您需求或尺寸非常接近的外壳。
定制镂空
在Protocase，您的机箱是为您量身定制的，这意味着您可以指定几乎任何您想要的开孔。这些开孔通常包括用于连接器、显示屏、开关等的功能性开孔。然而，我们也经常看到一些创意十足的开孔设计，例如公司标志、品牌或产品名称，以及围绕通风孔的巧妙设计，从而将美观与功能完美结合。
▲查看更多镂空图库，网站(https://www.protocase.com/design/cutout-library和Protocase Designer中找到它。
金属弯曲和弯曲半径
钣金外壳和零件通常使用折弯机或折叠机进行弯曲。金属通常无法形成真正的90度直角，而是拐角处呈圆角，如下图所示。
通过使用不同的模具和弯曲参数，可以实现不同程度的曲率。作为设计者，您可以通过指定弯曲半径来控制曲率——弯曲半径是指弯曲内表面的半径（外半径是内半径加上金属厚度）。
影响弯曲半径的两个关键因素：
- 功能性考虑：在弯曲半径之外，您没有平坦的表面来安装紧固件、组件或进行切口。
- 美学：例如，“复古”风格的设计通常具有较大的半径，以营造更圆润的感觉。
设计时要兼顾美观和功能性，以便选择合适的弯曲半径来满足您的需求。
理想情况下，您应该只设计实际可制造的半径；您可以点击此处查看我们的弯曲半径能力表，并将我们的设备和模具限制与您的设计相匹配。如果您无法确定，我们建议您选择一个合理的半径值（1.02mm），我们会在生产前为您进行调整。
必须特别注意外壳两条折线（即拐角）的交点。具体来说，必须去除多余的材料，以防止折角相互干扰；这称为拐角减压（CAD中称为拐角修整）。如果您没有添加正确的拐角减压，我们将为您添加。如果您使用Protocase Designer，模板会自动为您完成此操作。
通常，切口应与弯曲半径保持一定的最小距离，因为切口距离弯曲半径过近会导致切口拉伸或扩张。我经常被客户问到切口应该距离弯曲处多远。这个数值取决于材料类型、厚度以及用于弯曲的刀具或所需的弯曲半径。请参考我们的“材料弯曲半径和最小弯曲尺寸表”获取该数值。无论您为设计选择何种最小弯曲半径，都必须确保切口与弯曲处的距离至少等于该最小弯曲半径。例如，如果您使用14号不锈钢（A240 TP3042B），并选择7.0mm 的最小弯曲半径，则切口与弯曲处的距离不得小于7.0mm 。通过使用最小弯曲半径作为切口与弯曲处最小距离的数值，您可以确保不会出现任何问题。我经常被客户问到切口应该距离弯曲处多远。一个简单的经验法则是，确保切口与弯曲处的距离等于最小弯曲半径。这样就能确保不会出现问题。
如果您必须在弯折处附近开孔，我建议您联系我们，我们可以共同协作，满足您的设计要求。您也可以选择在该区域的弯折处进行切口处理，这样就能使开孔形状完美（见下图）。
自锁紧固件
自锁紧固件是指压入金属薄板的螺纹螺母、螺柱、支架和其他类型的紧固件，它们可以提供牢固的紧固点。螺母可以配合螺钉使用（这种方式比攻丝更牢固），支架可用于安装电路板，螺柱可用于安装连接器。自锁紧固件通常被称为 PEM® 品牌自锁紧固件（PEM 代表PennEngineering & Manufacturing Corp.），它们用途广泛，多年来解决了许多元件安装难题。 以下是一些自锁紧固件的示例。
焊接
焊接可用于解决某些问题，例如制造复杂零件（将多个部件焊接在一起形成一个整体）、打造水密接头或增强外壳强度。我们提供点焊、缝焊和定位焊服务。
点焊——这是一种快速、高效且经济的焊接方法，可将两块金属板在一个或多个点永久连接起来。与螺纹连接不同，点焊几乎不留痕迹。由于焊接设备的几何形状限制，需要考虑一些尺寸限制，如下图所示。点焊适用于我们所有库存的冷轧钢、不锈钢和镀锌钢板。
- 最大喉深：15英寸（375毫米）
- 最大高度：5英寸（125毫米）
缝焊：这种焊接方式适用于将两块或多块金属薄板连续连接，使其外观浑然一体。我们采用冷金属过渡（CMT）焊接，乍看之下与送丝式MIG焊接类似。然而，在MIG焊接中，填充金属是通过高温溅射过渡的。而在CMT焊接中，焊丝被加热到足以熔化焊嘴，并通过物理接触实现过渡。CMT焊接产生的热量仅为MIG焊接的十分之一，因此即使是薄金属薄板，也能有效防止翘曲或回熔。大多数情况下，多余的金属会通过打磨去除。由此形成的连续连接缝不仅有助于防水防潮、降低电磁干扰，还能带来浑然一体的视觉效果和触感。
点焊：采用与缝焊完全相同的方式进行，但分段进行。
精加工
粉末涂装是一种干式热塑性粉末涂装工艺，采用静电喷涂，并在烘箱中熔融粘合到工件表面。粉末涂装可提供多种颜色、光泽度和纹理选择，因其经济高效、品质优良且经久耐用，被广泛认为是金属涂装的行业标准。粉末涂装的另一优势在于其丰富的纹理选择。例如，砂纹（粗糙）表面具有极佳的指纹隐藏效果，非常适合电子外壳。
粉末涂装时，涂料会在外壳上增加一层额外的涂层。图纸尺寸指的是底层金属，而不是涂层！我建议在开孔尺寸上每边额外预留0.08mm到0.13mm（例如，如果您要将一个25.40 mm的零件插入面板，则开孔尺寸应为25.53mm到25.65mm）。否则，开孔可能不够大，导致零件无法安装。
如需指定粉末涂层，只需选择符合您需求的颜色和纹理的粉末涂层，并在提交的设计文件中附上说明即可。您可以在这里找到库存粉末涂层列表。我们还可以提供多种非库存粉末涂层，但需额外支付批量费用并延长交货时间。
注：为避免出现问题，我们在粉末涂装前会自动对螺纹紧固件进行遮蔽。客户可要求额外遮蔽；这通常用于需要裸露金属以进行电气接触的情况。
数码印刷和丝网印刷是两种能赋予设计专业外观和质感的印后加工技术。这两种印刷技术都能清晰地标记外壳、零件或组件，以便识别连接器、开关、端口等。数码印刷也非常适合用于图形印刷，例如公司徽标或艺术作品。
数码印刷和丝网印刷都可以应用于平板、零件和组装外壳。
虽然数码印刷已成为许多设计师的默认选择，但每种工艺都有其自身的优势，这可能会使其中一种或另一种更适合您的特定应用。
化学转化膜通常被称为化学膜或铬酸盐涂层。将铬酸盐涂覆到金属基材上，可以形成一层耐腐蚀、耐用的表面（类似于不锈钢），并具有稳定的导电性。
阳极氧化是一种电化学工艺，用于处理有色金属（最常见的是铝）的表面，使其更坚硬、更耐腐蚀。阳极氧化后的表面实际上与铝融为一体；因此，它永远不会剥落、碎裂或脱落，在正常使用情况下也不会磨损。我们通过第三方承包商提供阳极氧化服务，因此需要额外的交货时间。
镀锡是一种简单的浸镀技术，将纯锡沉积在铜表面。在Protocase，镀锡通常用于提高耐腐蚀性、导电性和可焊性。我们通常对Protocase定制的铜母线进行镀锡处理。当然，如有需要，我们也对客户提供的部件进行镀锡处理。
铝和不锈钢的裸金属表面处理主要有三种类型：
- 无表面处理——零件已去除毛刺，但未进行其他表面处理，可能存在细微划痕或旋纹。这种零件经济实惠，但仅适用于不用于展示的功能性零件。
- 纹理表面处理——零件经过去毛刺处理，然后通过刷涂赋予特定的线性纹理方向。
- 滚磨表面处理——通过在研磨介质中滚磨，使表面光滑并赋予无方向性的表面效果（类似于磨砂玻璃的美学效果）。
公差
设计外壳时，还需要考虑尺寸偏差，这是制造过程中不可避免的一部分。主要偏差来源包括切割过程中的位置误差和切缝变化、金属成分差异以及弯曲过程中拉伸变形建模不完善。此外，我再次提醒您，此处提供的尺寸指的是裸金属尺寸——如果您要进行粉末涂层处理，请预留0.0762mm到0.127毫米的额外尺寸。
