如何设计防水和防碎屑的外壳

我想分享一些关于如何设计防水和防碎屑外壳的经验和知识。这不可避免地带来了NEMA 或 IP 标准的问题 ，但有时对它们的工作方式存在混淆。我写这篇文章是为了给正在解决这个问题的设计师一些方向。为简单起见，我将自己限制为 NEMA，但如果您使用 IP，原理完全相同，所以这应该仍然与您相关。

在开始之前，我想指出设计师应该清楚地考虑他们想要实现的目标。

他们只是想实现环保吗？或者他们是否试图满足正式要求以达到 NEMA 标准（这可能是由客户或经理强加的）？

我见过成千上万的定制机箱通过 Protocase 来，有耐环境要求，而这些机箱订单中的大多数只需要环保。我们的客户经常会使用 NEMA 标准来解释他们需要他们的外壳做什么，例如提供一定的防尘、防尘或防水性能，但不需要正式满足 NEMA 的标准。

有时，我们确实会看到需要满足正式 NEMA 要求的客户，这需要进行测试。尽管 Protocase 不提供外壳测试来验证 NEMA 要求，但我们的一些客户会将他们的外壳发送到第三方测试机构，以获得他们已满足要求的正式认证。在这种情况下，我下面描述的原理是相同的。

了解 NEMA 分类

制定了“NEMA 外壳类型”文件以促进电气设备的标准化产品规格。基本上，NEMA 标准的作用是指定外壳必须如何执行才能满足分类。具体来说，NEMA 标准处理以下内容：

1. 保护人员免受内部危险部件的伤害
2. 保护外壳内的设备免受环境危害

NEMA 没有规定如何设计和制造符合性能规格的外壳；我将在本博客的下一部分中介绍。

NEMA 标准涵盖了大量的外壳类型。但是，我们的客户通常会处理以下常见类型的子集：

• NEMA 类型 1 – 一般用于室内使用，可防止人体接触带电部件和灰尘等碎屑。
• NEMA 类型 2 – 一般在室内使用，防滴漏。此类型提供与类型 1 相同的保护，但增加了对滴水和轻微溅水的保护。
• NEMA 类型 4、4X – 这种类型通常用于室内和室外。它防水、防尘、防雨夹雪。它提供与类型 1、2 相同的保护，并防止落下的泥土、雨、雨夹雪和雪进入。它还可以防止由于外部结冰、飞溅和软管导向的水而造成的损坏。防锈（4X中的“X”表示耐腐蚀）。
• NEMA 类型 5 – 通常在室内使用，这种外壳类型是防尘的。它提供与 2 型相同的保护，但增加了垫圈，可防止沉降的灰尘、棉绒、纤维和飞沫进入。
• NEMA 类型 6、6P – 这种类型可以在室内或室外使用，并且可以潜水。它提供与 4 类相同的保护，但 6 类增加了对偶尔临时浸没的保护，而 6P 类增加了对有限深度长时间浸入的保护。

请注意，所有这些类型都可以防止人员接触到危险部件。

要查看 NEMA 机箱类型的完整列表，请单击此处。

在下一节中，我将讨论不同系列的外壳以及它们如何防止 NEMA 解决的环境危害。

满足 NEMA 要求的外壳类型

定制钣金外壳

这种类型的外壳非常能够防止灰尘、碎屑以及飞溅或滴水。钣金外壳的设计可以满足 NEMA 类型 1、2、4、4X 和 5 的要求。但是，如果您的外壳需要浸入水中，这不是您的最佳选择。以下是一些指导方针：

• NEMA 类型 1：我们建议使用完全覆盖在外壳顶部的简单两件式外壳样式。 （L 形、U 形或挤压外壳都可以使用）。
• NEMA 类型 2：我们建议在外壳的所有开口接缝上重叠法兰，使用点焊、点焊或塞焊来固定接缝。根据环境的严重程度，您可能需要完全焊缝。 U 形外壳效果最好，因为要焊接的接缝更少。
• NEMA 4,4X 型：我们建议使用全焊缝并使用垫圈。对于任何靠近或指向这种情况的水，建议使用垫圈。在此类外壳垫圈的大多数应用中，样式泡沫条或完整的垫圈件就足够了。一旦您将水带入方程式，就需要紧固件密封，因此我们建议密封紧固件。紧固件密封可以通过多种方式完成，包括：

• • 紧固件的策略性放置，使其不会突出到外壳内。
  • 使用密封螺钉进行组装（这些都是现成的，在螺钉头部下方嵌入了一个 O 形环。您的客户经理可以为您提供更多信息）。
  • 使用闩锁或锁将外壳固定关闭。铰链在这种外壳样式中也很受欢迎。

要达到 4X 型，请选择不锈钢、铝或镀锌等耐腐蚀材料，并遵循上述建议。

• NEMA 类型 5：我们建议在外壳的所有开缝或全焊缝上重叠法兰，具体取决于环境。同样，U 形外壳最适合这种设计。

定制 CNC 机加工外壳

如果您正在寻找可以浸入水中的外壳，就是这样。 CNC 加工的外壳可以设计为符合 NEMA 类型 1、2、4(X) 和 5。它也可以完全密封，并使用适当的 O 形环或垫圈，防水，足以防止深度液体浸入和从而满足 NEMA 类型 6(P)。

在设计此类浸水外壳时，请牢记以下几点：

• 外壳的设计应尽量减少要密封的接缝数量，并减少零件和接缝；水进入外壳的可能性较小。
• 由于这些都是机加工的，因此铝是迄今为止最好的选择。可以使用不锈钢，但加工成本会高得多。其他选项不够耐腐蚀。
• 如果在设计中加入 O 形圈，请将 O 形圈朝向用于组装外壳的孔的内侧，以防止通过紧固件泄漏。
• 对于最终组装，建议对螺钉施加均匀的扭矩，以确保均匀的 O 形圈压缩。随着外壳变大，组装的螺丝尺寸应该增加。
  • 注意： 在设计外壳时考虑螺钉间距。如果螺钉相距太远，密封可能会受到影响，从而影响外壳防水能力的有效性

具有 CNC 加工定制的现成 (OTS) 铸造外壳

我们还提供一系列可定制的压铸外壳，它们是现成的 (OTS) 铸造外壳，可以为您定制。它们可以通过适当的设计和密封实现防水，并且与我们定制的 CNC 加工外壳非常相似。通过最少的定制或切口，以及适当的垫圈或 O 形圈，这种外壳类型可以满足 NEMA 类型 6(P)。这种类型的外壳也很容易满足 NEMA 类型 1、2、4(X) 和 5。

但是，OTS Cast 和定制机加工外壳之间有两个主要区别：

• 如果您使用 OTS Cast，我们会从预制外壳开始，因此您只能使用库存尺寸和形状。
• OTS 的成本要低得多（这是因为在制造 Cast OTS 外壳时不会浪费任何材料，而定制机加工的外壳是由实心块材料制成的）。

因此，如果您能忍受尺寸和形状的限制，可定制的压铸外壳是经济实惠的选择。

对于这种外壳，与定制机加工外壳一样，如果您希望实现防水，您必须确保穿透外壳的每个物品（连接器、开关等）都具有适当的防水性，并根据需要配备垫圈或密封。

正如我上面提到的，Protocase 不在我们的制造工厂内执行 NEMA/IP 测试，但一些客户选择将他们的外壳发送到其他地方进行测试。要了解您可以在哪里测试您的机箱，请点击此处。

如果您对此感兴趣并且对 NEMA 或外壳类型有任何疑问，请随时通过发送电子邮件至 [email protected] 或在下方发表评论向我们提问。

有关我们的材料和服务的更多信息，请访问：www.protocase.com

Protocase 通过以无与伦比的速度、简单性和服务交付定制外壳、面板和部件，为工程师和设计专业人士提供全新的体验。