什么是框体？介绍其种类、设计基础知识和注意事项

 

 

框体是机器的一部分，用于容纳零部件和组件。也称为“箱体”、“壳体”、“机架”、“外壳”、“外罩”等。其大小和形状因产品而异。我们身边的例子有智能手机和电脑的外壳，还有汽车和家电的外装零部件等。框体的功能是固定机械零部件或组件，以便将它们集中放置在一起。另一个作用是密封精密零部件，使其免受灰尘的影响，并保护其不受冲击和振动的破坏。

 

框体有很多种。在此，主要介绍如下三种类型。

钣金框体

钣金框体是由铁和铝等金属板材加工而成。多用于医疗器械和工业设备。未加工状态的金属板材是平整的，通过折弯、焊接和冲压加工使其变为所需形状。钣金件的优点是初始成本低，因为它不需要特殊模具；但零件整体成本较高。因此，它适用于小批量生产。

树脂框体

树脂框体是由塑料（合成树脂）制造而成的，通常用于小型机器。例如，打印机、鼠标、传感器、小家电等。树脂框体主要通过注塑成型加工而成。注塑成型是指将熔融状态的树脂注入专用模具中冷却凝固的加工方法。可加工复杂的形状，以适应不同的设计。树脂与金属相比质量轻，因此也被用于关注重量方面的产品，例如是否便于携带。此外，由于可以使用模具自动、批量生产，树脂框体还具有能够降低单价的优势。

压铸框体

压铸框体与钣金框体一样是由金属材料制造而成的，但制造方法不同。压铸是将铝、锌等金属熔化后，浇注到专用模具中成形、凝固的加工方法。压铸与树脂的注塑成型一样适合批量生产。由于模具可以加工复杂的形状，因此设计上的自由度很高。压铸框体的强度也高于塑料，因此可用于防震。 此外，铝还具有良好的导热性，因此有时也用于制作散热类零部件。

 

机箱有多种类型，应用广泛，下面将介绍其设计原理及流程。

到底什么框体设计？

机械设计分为“结构设计”和“机构设计”两类。结构设计是指零部件不动，只是为了固定或容纳其他零部件。而机构设计则是设计可动零部件。框体是不动的零部件，属于结构设计。

• 框体设计流程

框体设计的基本流程如下。

1.规划

首先，确定产品需要什么样的功能，目标客户是谁，如何使用等。以企划部门为中心，设计、销售、生产等与相关其他部门的人员对各个项目进行审查。与框体设计相关的项目包括产品是否以设计为导向、使用环境、重量、尺寸、目标成本、产地和销售国家的法律法规。

2.构想设计

其次，确定框体的大小、设计方案等。根据规划样式，确定需要什么样的零部件，如何加工材料等。作为完成构想设计的一个步骤，通常需要进行审查，以确定是否能够实现规划的样式。

3.详细设计

使用3D CAD创建模型并绘制图面。机箱是用来容纳各种零部件和组件的，因此要通过与每个零部件的设计人员密切沟通来确定形状。在详细设计过程中需要确定是否能按照规划样式实现功能。需要进行强度计算、热流体解析等操作，以确保设计符合需求目标。根据设计，可能会对框体进行表面处理。如果有专门负责设计的部门，应尽快确认要求。此外，还应向负责生产准备的部门咨询是否可以进行加工。

4.原型制作和原型评估

制作所设计的框体原型，并进行各种评估。在批量生产之前，需要评估是否实现了预期功能，检查生产率、成本和包装材料，并获得各种认证。如果在原型评估过程中发现问题，就要分析原因并采取对策。在某些情况下，可能还会更改框体的形状和材料。根据产品的不同，可能需要多次原型制作并取得验证数据。最后，还要进行审查，以确认产品是否可以转入批量生产。

5.批量生产

原型评估完成后，框体将进入最终量产流程。除了材料和形状之外、包装材、定价和物流都将转入批量生产。

如果在详细设计时进行了恰当的研究和原型评估，就可以减少批量生产时出现问题，确保没有遗漏。

• 框体材料

框体材料大致分为金属和非金属两种。选择合适材料，需要考虑所需功能、使用环境、重量和成本等因素。

金属

金属，大方向可分为“钢铁”和“有色金属”。钢铁以不锈钢、钢、表面处理钢板和热轧钢板、冷轧钢板为代表。有色金属包括铝、钛、锌、铜合金板等。

非金属

非金属包括“无机物”，“有机物”，“复合材料”等。无机物主要是陶瓷，有机物是塑料和橡胶等，复合材料包括纤维强化塑料等。

 

在框体设计中，需要特别注意以下三点。

认真听取顾客需求

不同客户对框体的功能和设计有着不同的要求。为了避免出现产品生产后与预期不符的问题，必须事先认真听取客户需求，并明确其需求样式。在某些情况下，由于成本或交期等问题，可能无法满足所有要求。在设计过程中要考虑优先事项，平衡成本、质量和交货时间。

牢记沟通的重要性

不仅仅是顾客，与企划部门、其他零部件设计者、生产准备区、装配工序的工人等的交流也很重要。在上游工序中，沟通上的疏忽或认识上的差异都可能导致重大问题。例如，必须注意装配过程中拧紧螺丝的顺序等细节。必要时，还可以使用书面的沟通方式，例如编写书面说明等。

制作原型

近年来，三维CAD设计已变得非常普遍，越来越多的公司开始使用3D模型来进行加工和装配的审查，以降低开发成本。然而，有些问题（如树脂壁厚的变化或金属板材折弯时的干涉等）仅使用3D模型可能无法发现。有些干涉问题可以通过在3D CAD中模拟钣金件折弯或与其它零件组装过程中提前注意到。但是，通过制作原型检查实际产品并在批量生产前发现问题也很重要，因此模拟功能的使用应注意保持平衡。

 

本节介绍了框体设计的种类、特征、以及需要注意的事项等。框体是任何机器的必要组成部分，由于可能与客户直接接触，因此设计时必须谨慎。根据所需规格选择合适的材料和工艺，并进行必要的验证。为了防止在批量生产中出现问题，建议通过原型评估环节对实际产品进行原型评估这一环节必不可少。