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工业设计技巧之机箱外壳设计

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2017-09-29 13:55:00

虽然硬件产品的功能来自其内部组件,但产品通常被外壳识别,外壳包围电子产品,使其具有吸引力和用户友好性。
在这篇文章中,我将介绍如何使用IoT工厂监控产品的设计作为示例来设计基本机箱的步骤。
该设计基于Ryan Madson的这个令人敬畏的项目,只使用几个传感器,一个来自Particle的WiFi启用光子开发板,以及一个名为Fathym的在线云平台,他可以持续监控其工厂的水分和温度家。
为了这个例子的目的,我们不用担心外壳的外观,而只是关注功能。
步骤1:从产品要求开始
有了任何设计,我喜欢开始思考需求,这可以帮助您保持开发范围,避免在不需要时增加成本和复杂性。
在这个阶段,你应该问自己,我的外壳需要做什么以及最基本的功能是什么?
以下是我们工厂监视器机箱的要求:
1.外壳将容纳光子板,温度传感器和土壤湿度传感器。
土壤湿度传感器将至少渗入土壤一英寸。
3.外壳将允许与电路板顶部的两个按钮进行交互。
机载LED将通过机箱可见。
上述功能对于成功的设计是必需的。请注意,在这一点上,如何不要求包括更多具体的设计决策,如壁厚尺寸。一开始,尽可能简化您的要求,以便您以后可以灵活地进行设计。
专业提示:封装电子产品往往会增加系统的温度。如果您的组件变得太热,您可能需要添加风扇或某种排热方法。
步骤2:模拟内部组件
现在到外壳。我通常开始一个设计,如我们的植物监控示例,考虑内部将如何举行。
理想情况下,您可以很好地了解机箱内部的内容,以便您可以准确地设计机箱。在我们的例子中,我们有一个Photon刨花板,一个温度传感器和一个土壤湿度传感器。
建模更大的部件 - 光子板和土壤水分传感器 - 将使3D设计更容易和更相关。您可以经常从制造商那里找到某种尺寸图,如果不是实际的3D模型。
我能够找到光子板和土壤水分传感器的尺寸,让我创建一些简单的3D模型。
机箱外壳设计技巧

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占位符模型不需要反映零件的每个特征。外部尺寸和任何配套特征对于模型很重要,但其他一切都可以省略。
例如,我的土壤水分传感器和光子板的模型是相当块状的,但部件的范围被准确地表示。
机箱外壳设计技巧

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步骤3:创建Shell
现在我们拥有电子部件的型号,我们可以围绕它们设计外壳。我开始抛出一个矩形棱镜,创造一个敞开的盒子形状。
当我们创造功能时,我们正在争取均匀的壁厚,因为注塑成型,我们用于批量生产的过程需要它。
我将使用.040“壁厚,因为这将是3D可打印以及可注塑。
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步骤4:添加土壤水分传感器的槽和外孔
我们的一个要求是,土壤湿度传感器必须至少插入土壤中一英寸。一种选择是将板上的电线连接到外壳外的传感器,但我喜欢完全打包产品的想法。
我将添加一个插槽,将垂直保持湿度传感器,允许探头通过外壳的底部。
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步骤5:为线连接和微型USB连接器创建切口
我们需要留出水分传感器顶部焊接的电线的空间,所以让我们在保持一个插槽的同时去掉一些材料。
我还将为micro-usb连接器添加一个切口。该板将与该插槽内的连接器一起放置,提供一些对准。
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步骤6:为光子板创建支撑肋
光子板目前正在通过其微型USB连接器在一侧进行,但是我们应该添加板子可以坐的支撑。
幸运的是,Photon Board的底部没有任何东西,所以我们不必担心会碰到任何东西。创建支持的一个非常简单的方法是添加均匀厚度的肋骨,板可以放置在其上。
机箱外壳设计技巧
到目前为止,这是一个目前大会的视图:
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步骤7:添加盖子紧固件功能
现在我们需要考虑盖子如何贴附。我是插头头盖螺丝的大风扇,所以让我们在外壳的外面添加一些额外的功能,以使紧固件通过。
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您在这里看到的功能是注塑成型的典型。凸起围绕紧固件孔并且具有用于支撑的外部结构的附加肋。所有几何具有相同的均匀厚度.040“。
步骤8:添加螺母特征
在塑料部件中使用金属紧固件的一个诀窍是在零件的底部锪孔或切割螺母的精确尺寸,使其在拧紧紧固件时不会旋转。
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步骤9:圆角外角
最后,我们要在外角半径,这将减少应力集中,并使外壳看起来更加友好。
我们仍然保持均匀的厚度,因此对于外角,外半径(0.140“)将略大于内半径(0.100”)。
当我们在这里的时候,我们也围绕我们的内部角落。保持这些小重要,以避免添加太多的材料和增加壁厚。
机箱外壳设计技巧
这是我们的机箱下半部分:
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步骤10:盖设计
现在上盖了!我们将使用相同类型的功能在盖子上,炮击一个盒子,添加紧固件的凸起通过,将紧固件锪孔到顶部,并使外角与底部相匹配。
机箱外壳设计技巧

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紧固件的老板看起来像上面那样,因为我们保持了均匀的墙体厚度,这就是从另一边看的锪孔。
我也让老板比外墙高度稍短,以免干扰。
步骤11:圆角和顶边
就像在步骤9中,在机箱的底部,我们将使盖的外角半径减小应力集中,并使盖与底部匹配。
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步骤12:添加突起以保持微型USB连接器的顶部
这个小老板将与微型USB连接器的顶部配合,将其固定在机箱底部的插槽中。
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步骤13:按钮和LED灯切孔
根据我们的要求,创建孔以与板上的按钮交互并看到LED灯。
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步骤14:添加肋以保持水分传感器
当水分传感器被推入土壤时,可能会出现接触盖子,这不太理想。
为了解决这个问题,我将添加一个肋,将湿度传感器放在更安全的位置。
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步骤15:半径内角
最后一步是将所有这些尖锐的角落半径不仅在美学上令人不快,而且具有较大的应力集中。再次,我们将保持半径小(.005“),以避免添加太多的材料。
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现在,我们将盖子添加到我们的完整装配体中,并抛出一些硬件。

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一定要留出电线和弯头的空间!在设计之前,很容易忘记电线路由,直到您尝试组装产品。从上述部分的观点可以看出,我已经留下了足够的空间(近半英寸)的电线和小温度传感器。

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