殼體 箱體 結構設計
第一章 殼體 機箱機柜 結構設計
1．1概述1．1．1 殼體 箱體 的功能與作用
（一） 殼體 箱體
殼體：從產(chǎn)品構造有構造特點上習慣的一種稱謂，它具有包容內(nèi)部組成部件，且厚度較薄的特征。如：電視機機殼、手機殼 等。相比更多的是從零部件功能和結構方面的，具有包容等功能，且相對封閉。
箱體：盡管兩者的材料不同和構造不同，但是其功能和作用大致類似。
如：照相機的功能：1 容納 包容的功能。
2 定位和支撐
3 防護 保護
4其他
1．1．2殼體 箱體 結構特點和設計要求
（一） 按照零部件的定位是固定的零部件和運動的零部件在結構上需要有不同的考慮。
（二） 要便于拆裝，為了便于拆、裝、修、護殼，箱體都設計成粉體結構。個零部件通過螺絲 鎖扣等，進行連接。
耐用的拆裝結構。如：塑殼上嵌金屬的螺紋件。
要快速拆裝結構。如：塑殼上的彈性螺扣。
無需拆裝的結構。如：小型電產(chǎn)品。
材料 加工 生產(chǎn)方式：
因批量大小，和成品因素，決定了加工 成產(chǎn)方式，進而決定了殼體 箱體的結構設計，鑄造件的結構沖壓、模塑。
（三） 裝飾造型
根據(jù)產(chǎn)品的功能 構造 材料加工 生產(chǎn)方式來進行考慮。如：相機的調(diào)焦環(huán) 調(diào)焦表面的紋飾 機身皮質(zhì)的貼面。裝飾作用和訪滑作用，材料與加工方本式對外有形有很大影響。塑殼比沖壓造型變化大。
1．1．3 殼體 箱體 的設計準則與程序
殼體 箱體 的結構設計
首先 保證殼體 箱體的剛度、強度、穩(wěn)固性和加工型需要時還要進行相應的理論計算機實驗。
剛度問題：能構承受越大載荷，作為支撐和其他零部件殼體 箱體。如： 電 度箱 變速箱等。
強度問題：要考慮殼體 箱體防護性和保護性進行設計。
穩(wěn)定性：收拾等結構存在的問題，特別是薄壁的附部存在的局部失穩(wěn)，必須校和。
加工性：鑄造 鑄塑要考慮液體的流動性和填充性，脫膜沖壓件應考慮它的延展性和加深性。
程序
1． 要初步確定形狀 主結構和尺寸。
2． 常規(guī)的計算。
3． 要做靜動態(tài)分析：
模型與實物的試驗或優(yōu)化設計。
4． 造型的公益性和經(jīng)濟性分析。
5． 關于詳細的結構特點。
1．2鑄造 殼 箱體
主要是金屬材料的鑄造，使將熔融的金屬燒紋 壓膜或吸入紋形的型 臉 腔 冷 凝
固后獲得一定的性能機零件或毛丕的金屬成形工藝。
鑄造外殼的構件：常用于對剛度強度有較高要求及造型于內(nèi)部結構較復雜的產(chǎn)品。
1．2．1鑄造 殼體 箱體的特點：
優(yōu)點：
1．它有較高的剛強度。
2．造型適應力強。
3．表面粗糙，尺寸精度比較低。
4．封閉性好，它可廣泛用于氣題，液體的傳輸和密壁產(chǎn)品的構件。（發(fā)動機鋼底）
5．工藝的靈活性較大，成本低。
6．其他
缺點：
1． 鑄造組織的晶粒粗大，鑄件內(nèi)部常有縮孔還有砂眼缺陷。
2． 力學性能一般不如鍛件。
3． 鑄造工藝過程中，工作條件較大，勞動強度較大。
1．2．2 鑄造殼體 箱體德昌用材料
鑄鐵（生鐵）：鑄鐵的流動性比較好，鑄鐵的體收縮和線收縮比較小，在鑄造中加入少量的合金元素，可以提高它的耐磨性。
鑄造的壁厚如果厚，力學 性能顯著下降，不宜設計成很厚的鑄體。
常用鑄鐵：灰鑄鐵、對墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵等。
鑄造碳鋼：駐港的熔點高，流動性差，收縮率大，吸震性低于鑄鐵彈性的摸量比較大。
優(yōu)點：鑄鋼的綜合力學性能高于各種鑄鐵，不僅強度高，而且具有優(yōu)良的塑性和韌性，此外鑄鐵的焊接性好，可實現(xiàn)鐵焊結合。鑄鋼件的晶粒粗大，組織不均怯常存在殘余的內(nèi)應，致使鑄件的強度特別是塑性和耐性也存在著一定的問題。鑄件必須進行熱處理。
鋁合金：純鉛強度低、硬度小，因此產(chǎn)品殼件廠用鋁合金材料。
鋁和一些元素形成鑄鋁合金，密度小。且大多數(shù)可通過熱外處理強化，使其具有足夠高的強度，較好的塑性，良好的低溫韌性，和耐熱性良好的機加工性能，使合作各種產(chǎn)品外殼。
常用鑄造鋁合金：鋁硅合金 鋁銅合金 鋁鎂合金 鋁鋅合金。
1．2．3鑄造工藝流程
1.沙性鑄造：應用最廣泛的鑄造方法。首先 要根據(jù)零件圖來設計制作出模型及其他的工裝設備，用模型、砂箱、型砂等制作沙型。然后 把熔煉好的金屬也澆入型腔，金塑液凝固冷卻后可以把砂型破壞，取出鑄件檢驗 清理。（即獲得所需的部件）
沙性鑄造可分為手工單件鑄造和機械批量鑄造。
特點：砂型鑄造具有適應性強，生產(chǎn)簡單等優(yōu)點，廣泛用的制造業(yè)，但砂型鑄造生產(chǎn)的鑄件精度較低，表面粗糙內(nèi)在質(zhì)量較差，且生產(chǎn)過程較復雜。
2.熔模鑄造：熔模鑄造用蠟料制成模型，然后在鑄模表面涂覆耐火材料，硬化干燥后，將蠟模熔去，從而得到與蠟模相應的型腔殼，然后進行澆注獲得鑄件的方法。
特點： (1 )鑄件的精度及表面質(zhì)量高。
（2）能夠鑄造各種的形狀合金鑄件。
（3）生產(chǎn)批量不受限制。
（4）鑄件的重量不宜太大。
熔模逐漸工藝過程較復雜，且不易控制。使用和材料較貴，適用生產(chǎn)形狀復雜、精度要求較高或納尼進行機械加工的小零件。
3．金屬型鑄造：用鑄造制成的鑄型型腔，進行澆注獲得鑄件的鑄造方法。金屬型可反復多次使用，鑄型常用鑄鐵制成，也可以采用鋼材制作。
特點：(1)“一應多用” （2）鑄件的力學性能提高 （3）精度及表面質(zhì)量高，加工量大 （4）金屬型的制造成本高，周期長
金屬性鑄造主要適用于大批量生產(chǎn)有色合金鑄件。
4．壓力鑄造：在高壓下，使液態(tài)或半液態(tài)的金屬，以較高的速度填入鑄型的型腔，并在壓力的作用下，凝固而獲得鑄件的方法。
優(yōu)點：（1）鑄件尺寸精度，表面質(zhì)量高
（2）鑄件強度和表面的密度比較高
（3）可以鑄造形態(tài)復雜的薄壁鑄件
（4）生產(chǎn)效率高
缺點：（1）設備投資大，制作壓型成本高
（2）壓鑄高熔 合金時，壓型的壽命底
適用于中小型低熔點的 鋅、鋁、鎂、銅等有色金屬。
5。離心鑄造：將液態(tài)合金澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使金屬在離心力的作用下填充鑄型。離心鑄造的鑄型由金屬型和沙型兩種，一般采用金屬型離心鑄造。
特點：1）工藝過程簡單。2）離心鑄造，它的組織過密。3）鑄造合金的種類不限。4）表面質(zhì)量差，孔的尺寸不易控制。
適用于做鑄鐵管、港濤等中空件。
1．2．4殼體 箱體的結構設計
1．2．5鑄造零件的處理加工（解決零件的內(nèi)力問題）
消除內(nèi)力的方法：
1． 材料方一段時間，自動消除。
2． 人工式處理，人工處理和將鑄件緩慢降至500至600攝氏度。
3． 機械振動法，將機械振機卡在鑄件上，讓其震動，需7分鐘。
1．3焊接殼體 箱體
焊接也是制造殼體箱體的一種方法，主要用于金屬薄板外殼。一般采用機加工或壓力加工預制件，然后焊接組裝外殼薄壁的預制件，常采用壓力加工的方法。
焊接的方法主要用于金屬鋼板的外殼加工處理，也適用于有色金屬，及其金屬外殼。
1．3．1焊接殼體 箱體的特點
優(yōu)點：1．適用范圍廣。2。使用靈活。3。周期短4。強度高
缺點：1。造型較差2。加工密度低3。局部質(zhì)量差4。造型成品變形
1．3．2焊接的方法與適用場合
焊接的方法很多，常用的電弧焊：利用電弧作為熱源的熔焊方法稱為弧焊。
有：受供電弧焊、埋弧身動焊、氣體保護焊。
電阻焊：是利用電流通過工件及焊接接觸面之間所產(chǎn)生的電阻面，就是說江漢界面加熱到局部熔化的狀態(tài)再施加壓力，形成焊接接頭的方式。
分別：電焊、縫焊、相對焊。
1．3．3焊接殼體 箱體的設計
1．焊接結構材料的選擇，應選含碳量底的鋼和合金鋼作為合金材料。如果大批量生產(chǎn)形狀復雜的薄壁焊接結構時，盡量設計成沖壓、焊接、組合的結構。
2．焊接方法的選擇：根據(jù)選擇的焊接性，工作的厚度，焊接方法的使用范圍和設備條件綜合考慮，比如：對比焊接良好的低碳鋼，中等源度（10—20毫米）采用手工電工焊，埋弧自動焊，氣體保護焊，氬弧焊（成本高 一般不采用）對于薄板輕結構。無密封要求的時候，可優(yōu)先考慮生產(chǎn)率較高的電焊，對于合金鋼 不銹鋼等重要工件，應采用氬弧焊以保證焊接質(zhì)量，鋁合金也優(yōu)先考慮氬弧焊。
3．焊接接頭的工藝設計：焊接接頭以坡口形式的選擇，應接根據(jù)焊接結構的形狀尺寸材料強度要求，焊接方法及焊接難易度等，都要考慮來決定工藝設計。
手工電接焊有幾種 ：對接、角接、T形接、搭接。
在焊件較厚的情況下要注意坡口問題，如下：
一型，V型，U型，X型
四種接口，用的焊接厚度不同：
一型 （1—6毫米）V型 （3—26厘米）U型（20—60厘米） X型（12—60厘米）
焊縫物質(zhì)的原則：1。便于施焊（024頁，圖1—33）2。 有利于減少焊接應力易變形。盡管選擇板責越大，簡化焊接密度，減少焊縫數(shù)量3。避開最大應力區(qū)（轉(zhuǎn)角處）4。避開或遠離機械加工面。
1．4 充壓 殼體 箱體
沖壓是利用沖模子壓力機上對板料施加壓力。使其變形或分離，獲得一定形狀尺寸的零件的加工方式。板料沖壓通常在常溫下進行，又稱冷沖壓。當班厚達于8—10cm時，采用熱沖壓。
沖壓屬于壓力加工的一種，是工業(yè)產(chǎn)品金屬外殼的一種主要加工形式，廣泛用于汽車、電器等制造行業(yè)。
1．4．1沖壓課題的特點
優(yōu)點：1）生產(chǎn)率高，操作簡單 2）產(chǎn)品質(zhì)量好 3）材料利用率高 4）造型能力強
缺點：1）制模復雜 2）成本高 3）一個模型一個模 4）大批量的生產(chǎn)可使用，但成本高。小批量生產(chǎn)不可行
1．4．2沖壓工藝與模具
沖壓設備主要有剪床和沖床兩大類
沖壓模居按沖床的每一次沖程完成工序的多少可分為簡單沖模、連續(xù)沖模既復合沖模。
1．4．3沖模零件的設計
1．5注塑 殼體 箱體
1．5．1注塑殼體箱體的特點
1）生產(chǎn)周期短，效率高 2）可使用材料豐富，實用性較強 3）產(chǎn)品質(zhì)量高，質(zhì)量好，一致性好，呼喚性好，成本低 4）造型能力強，可生產(chǎn)結構復雜的產(chǎn)品 5）功能性和裝飾性結合得比較好 6）不適于單件和小件的生產(chǎn)，強度、表面硬度較低，抗擊耐磨性差，細小結構外損。
1．5．2 鑄蘇的工藝與模具
1．熱塑性塑料它在注塑機上，將熔熔的塑料注入到閉合的模具新形箱內(nèi)，并且古畫而得到的各種塑料制品的方法。
2．注塑器加熱作用 1）熱力使及達得熔熔狀態(tài)。2）對融融的塑料施加壓力，使其射出，并充滿。
3．注塑制品：模具的分合存有毛邊需要修整需要后處理，潤濕處理。
1．5．3注塑 殼體 箱體設計
因考慮產(chǎn)品要求，產(chǎn)品外觀造型，注塑材料，各功能局部生產(chǎn)加工條件成本。
第二章 連接與固定結構設計
2．1 概述
連接與固定是產(chǎn)品中常用的重要結構，構成產(chǎn)品的各功能部件，需要以各種方式連接或固定在一起形成整體，完成產(chǎn)品的設計功能。
連接與固定在功能上不同，有些連接結構同時也起到固定作用，稱固定連接。有些連接結構允許相連接的部件以一定方式在一定范圍內(nèi)運動，稱活動連接。固定結構的重要功能是固定部件。
2．1．1連捷與固定結構的功能與種類
1．不可拆固定連接（如：焊接、鉸接、鉚接等）
2．可拆卸固定連接（如;螺紋連接等）
3．活動連接（如：轉(zhuǎn)動、移動和柔性連接）
4．固定連接（如：鎖扣）
2．1．2連接與固定結構的設計要求
1．不可拆固定連接要求達到一定程度，封閉的結構間要達到一定的封閉要求。
2．可拆固定連接要保護重要文件部分，在拆卸中不被破壞，連接結構應不宜松動失效。常拆卸的固定連接應考慮拆卸的方便快捷。
3．活動連接主要考慮工作的穩(wěn)定性和使用壽命。
4．固定結構主要考慮工作的可靠性開啟的方便性。
2．2固定的連接結構設計
2．2．1不可固定連接：
焊接是不可拆卸固定連接的主要形式之一，主要用于金屬的連接。
鉚接是在被連接的部件上打適當?shù)你T，穿上鉚釘通過打擊、擠壓等外歷使其變形軋機端面，從而將連接件固定在一起。
鉸接也是不可拆的一種方式，鉸接是用鉸接劑將被連接件連接在一起的過程，其特點
優(yōu)點：1）應力部分均勻 2）整個鉸接面都能承受載荷 3）減輕結構分量4）密封、絕緣、隔熱、防潮、減震 5）可連接各種相同或不同的材料 6）工藝簡單，生產(chǎn)效率高，廣泛用于電器玩具等。
缺點：1）強度不如其他形式，耐高低溫性能較差，常用的膠粘劑有環(huán)氧樹脂的膠粘劑，粉塵樹脂膠劑、聚氨酯膠粘劑。
接頭的形式：對接、斜接、搭接、套接、鎖接、復合接。
2．2．2可拆的固定連接
1．螺紋連接：螺柱、螺栓、螺釘、螺母。
2．銷連接：各種銷子插入被連接不見的連接部位，從而實現(xiàn)零件連接固定是定位的一種連接方式。
3．鍵連接：鍵主要是用于軸和軸上零件的用鍵
2．2．3易拆裝固定連接
1．過盈配合連接：主要是用于軸和空的連接，軸比孔徑略大通過連接面的摩擦力。傳遞抵抗扭曲，光是靠沖擊力，折卸是熱脹冷縮。
2．彈性變形連接：利用連接件整體式局部的彈性變形實現(xiàn)結構部件之間的連接與固定。
3．管箍連接：常用于要求拆裝方便的管道連接的場合多用于軟管，常見的管箍。
2．3活動連接結構設計
2．3．1種類
常用的是單運動自由度連接結構，。即移動或轉(zhuǎn)動。
常用的十多運動自由連接可有單運動自由度連接組合來獲得。
但自由轉(zhuǎn)動連接其構件圍繞一級軌旋轉(zhuǎn)式擺動，連接的結構必須是用一個固定的軌，如：車把，車輪。
單自由度移動連接其構件延一條固定軌跡運動，其軌跡可以使空間的平面或平面的曲線，最常用的軌跡是直線，如：抽屜的軌跡，手機滑蓋的導軌，天線的伸縮結構，發(fā)動機的活塞鋼體螺旋運動是一種比較特殊的單自由度運動。
2．3．2轉(zhuǎn)動連接結構設計
轉(zhuǎn)動連接結構設計的核心和關鍵是轉(zhuǎn)動軌的相關結構設計其形式有多種，如果按軸考慮，可分為流動和滑動，流動軸承連接摩擦小，承載能力強，工作穩(wěn)定可靠?；瑒映休S式轉(zhuǎn)動連接的重要的常用的一種方式，使用場所：門、窗、鉗子、翻蓋手機及發(fā)動機的軸。
2．3．3移動連接結構設計
核心和關鍵是滑動的導軌華東，部件在導軌上的安裝固定及相關結構集體形式
1）簡單的直線移動結構。2）在裝有滾輪市軸承的直線移動連接結構。3）增強摩擦阻力的移動結構。4）雙軌道移動結構，可增加易懂的可靠性（圖2—66），5）采用夾持導軌結構的移動導軌。（圖2—65）6）借助絲口同步帶導定位保證移動穩(wěn)定性。（圖2—64）7）車床結構 （圖2—67）8）起有機設備上的夾軌器（圖2—69）9）重力貨架上浮動軌道結構（圖2—70）
2．3．4柔性連接結構設計
柔性連接結構設計廣泛用于各種具有運動的設備中是一種非常重要的運動連接結構。
柔性的連接結構自身連接范圍。鋼性聯(lián)軸器：較難保證軸間對中性。柔性聯(lián)軸器：允許一定的誤差，方便安裝調(diào)試，常用的有彈性。彈簧連接是柔性連接的重要和常用的一種形式，一般而言，凡是在結構中利用自己的彈性變形發(fā)生作用的零部件都乘坐彈簧原件。
彈簧聯(lián)連接分為：螺旋式彈簧、片彈簧、板彈簧、碟形彈簧、齷卷彈簧，橡膠彈簧、空氣彈簧；載荷分為：拉簧、壓簧、扭簧、彎曲簧。
彈簧主要用于機械，以表及各種電子電器，彈簧可提供凝緊力，驅(qū)動力、自動復位、緩沖減震、測量聚能
2．4 固定 結構 設計
主要用于零部件固定
2．4．1 彈性 鎖扣 結構
在塑料構成中設置的一種鎖扣結構，利用材料允許的彈性變形來固定其他構件和零部件。
2．4．2 插接結構（圖2—87）
在需要互相固定的零部件，在相關部件設定相應的插裝配合的固定結構。
第三章 連續(xù)運動結構設計
在運動結構設置是很多工業(yè)產(chǎn)品設備的核心結構和實現(xiàn)設計功能的基礎的設計裝置。
3．1概述
3．1．1常用運動結構的功能與種類
分為執(zhí)行機構和傳動機構。原動力和運動是通過傳動機構傳遞到執(zhí)行機構來實現(xiàn)運動目的（見圖3—1）自行車
按照運動部件的運動規(guī)律特征可分為轉(zhuǎn)動機構，直線、曲線、往復運動機構，簡諧運動機構
3．2 旋轉(zhuǎn)運動機構
旋轉(zhuǎn)運動是機電產(chǎn)品中常見的運動形式
3．2．1 齒輪機構：通常有兩個齒輪構成一組依靠輪齒的嚙合和傳遞轉(zhuǎn)動。（圖3—7）
3．2．2帶傳動機構：又稱皮帶運動，歷史經(jīng)久，結構簡單成本低，用于機床，洗衣機等。
3．2．3鏈轉(zhuǎn)動機構：有主動鏈輪，易動鏈輪和封閉的鏈條。（圖3—19）
3．2．4 摩擦輪傳動機構：
采用以一定壓力保持互相接觸的旋轉(zhuǎn)輪。依靠接觸磨擦力實現(xiàn)有主動輪向從動輪傳遞轉(zhuǎn)動和扭曲的結構。（圖3—22 23）
