關于鈑金結構的機柜設計探討

摘 要：機柜是用來裝IT設備的柜子，其本身同樣有著對UPS電源重要的輔助作用。一個好的機柜意味著保證計算機可以在良好的環境里運行，它系統性地解決了計算機應用中的高密度散熱、大量線纜附設和管理、大容量配電及全面兼容不同廠商機架式設備的難題，從而使數據中心能夠在高穩定性的環境下運行，本文重點就鈑金結構的機柜設計進行探討。

關鍵詞：鈑金結構;機柜設計;系統性

機柜按材質來分，有鋁型材的機柜、冷軋鋼板機柜、熱軋鋼板機柜;按照加工工藝來分，有九折型材機柜和十六折型材機柜等。板材種類、涂層材料、加工工藝決定了機柜的穩定性，一般機柜的寬度規格有600、800、1000mm等 ，深度規格有600、800mm等，高度規格有1000、1600、1800等。早期所用的機柜大都是用鑄件或角鋼經螺釘、鉚釘連接或焊接等方式構成機柜框架，再加由薄鋼板制成的蓋板（例如門、上下蓋板、側板等）拼裝而成，這種機柜的體積大、笨重、外形簡陋，基本已被淘汰。隨著晶體管、集成電路的使用和各種元器件的超小型化，機柜的結構也逐漸向小型化、積木化方向發展，機柜已由過去的整面板結構發展成為具有一定尺寸系列的插箱、插件結構，插箱、插件的組裝排列方式分水平排列和垂直排列兩類。機柜材料普遍采用薄鋼板、各種斷面形狀的鋼型材、鋁型材及各種工程塑料等。機柜的框架除用焊接、螺釘連接外，還采用粘接工藝。

一、機柜基本結構分析

機柜按構件的承重、材料及其制造工藝的不同，可分為型材和薄板兩種基本結構。型材結構機柜有鋼型材機柜和鋁型材機柜兩種。鋼形材機柜由異型無縫鋼管為立柱組成，這種機柜的剛度和強度都很好，適用于重型設備。鋁合金型材組成的鋁型材機柜具有一定的剛度和強度，適用于一般或輕型設備，這種機柜因重量輕、加工量少、外形美觀而得到廣泛應用。薄板結構機柜有整板式機柜和彎板立柱式機柜，整板式機柜其側板為一整塊鋼板彎折成形，這種機柜剛度和強度均較好，適用于重型或一般設備，但因側板不可拆卸，使后期維修很不方便。彎板立柱式機柜的結構與型材機柜相似，而立柱則由鋼板彎折而成，這種機柜具有一定的剛度和強度，適用于一般設備。根據需要機柜還裝有機柜附件，其主要附件有固定或可伸縮的導軌、鎖緊裝置、鉸鏈、走線槽、走線架和屏蔽梳形簧片等。

二、鈑金機柜結構與原理

飯金結構機柜主要部分組成有分機、側板、前立柱、加強筋、導軌、后立柱、后門板、減震器、底框、橫檔、頂框等。頂框、底框都由薄鋼板彎折成形，以增加強度和剛度，必要時，內部還可以襯加強筋;頂框、底框由前后立柱支撐，前后立柱都由薄板折彎而成;側板在外面包住頂框、底框并與立柱焊接在一起，在側板內側襯可焊加強筋起到增加強度的作用，通過以上步驟幾個部件就構成了機柜的骨架，整個骨架采用焊接方式聯接在一起，分機與機柜的聯接采用導軌，導軌安裝在立柱上，由于分機寬度有寬有窄，因此導軌與立柱之間可以加導軌聯接板，通過改變導軌聯接板的寬度來實現任意調節寬度的要求。分機面板與立柱之間可采用松不脫螺釘、浮動螺母進行聯接，不僅安全可靠，而且可以進行浮動調整，十分方便，浮動螺母由兩個零件組成，外面由σ=O.8薄鋼板彎折成螺母卡，內部裝有一個方螺母，方螺母與螺母卡之間四面都有間隙，從而可以在四個方向進行浮動調節，方螺母適合聯接松不脫螺釘，可調整分機上下、左右之間間隙，也可使分機插入機柜深淺的微調得以實現，例如不同面板厚度，不同機柜深淺、不同松不脫螺釘長度差異等都能得到微調整。分機內裝有電子元器件，這就存在一個屏蔽的問題，作為結構設計方面，這種機柜在分機之間加一個橫檔，即可以加強機柜整體結構強度，又可以擋住分機面板之間的間隙，防止電磁波外泄和外部干擾，同時還可以使面板導電良好，與機柜成為一體，從而起到一定的屏蔽效果。軍用機柜對于減震的要求較高，因此在機柜的底部及后部均可配裝減震器，這種設計應滿足不同環境條件下的振動與沖擊要求，從而達到減震，緩沖的目的。

三、鈑金結構機柜的設計

（一）鈑金結構機柜的圖紙設計

要做好對材料選擇的要求，保證選擇正規廠家生產的高質量材料，確保材料在實際制作中能夠符合相關標準的要求，保證設計成品能夠達到設計的性能要求;在設計中要嚴格控制機柜制作中材料的沖折率，在保證機柜性能的前提下盡量降低機柜實際制作中工序的繁瑣性，增強設計圖紙的可操作性;要確保選用的材料具備較好的強度，易于彎曲，便于塑形。鈑金結構機柜設計要符合經濟實用的原則，在保障機柜使用安全、使用質量、使用性能的基礎上盡量降低機柜制作過程中的成本投入。

（二）鈑金結構機柜的尺寸設計

機柜設計尺寸的確定要嚴格按照機柜所存放的設備尺寸進行，并且要充分考慮設備工作所需的各項元件安裝所需的空間;要注意對設備使用人群的操作動作、身高、體形等要素的了解，以確保設計的機柜便于操作人群的使用;設計圖紙中盡量使用通用的尺寸數據以減少機柜實際制作中數據換算的復雜性;鈑金結構的機柜設計尺寸要嚴格符合相關標準的要求。

（三）機柜彎曲結構及外殼的設計

鈑金結構機柜的彎曲結構設計一定要遵循制作材料的常規折彎結構數據，保證彎曲程度在制作材料的彎曲性能承受范圍之內，以免造成材料的損壞;如果制作材料的厚度等于或超過2.5mm，應該注意設計出1t～1.5t寬的工藝缺口。鈑金機柜的外殼設計要充分考慮機柜所存放的設備的性能、保護與維修方面的要求，確保設備的正常使用;要根據設備與機柜的具體使用條件設計出適合的外殼類型，確保在不同條件中機柜使用性能的安全與穩定;機柜外殼設計要確保設備使用人群、維修人群操作與維修時的最佳角度。

四、結束語

隨著社會經濟發展水平的不斷提高，鈑金結構的機柜越來越為人們所青睞，其使用范圍越來越廣，社會對鈑金機柜的性能等各方面的要求也越來越高。鈑金結構的機柜設計工作應理解并掌握鈑金結構機柜的設計準則與設計中應注意的問題，以保證充分發揮鈑結構機柜的優勢。

參考文獻：

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[2]邢蕊.鈑金結構機柜的設計原理分析[J].科技與企業，2014.