客製化外殼修改的重要性 (以及如何進行設計)

幾乎所有電子系統都需要外殼，但並非所有設計都可以使用標準模型。在一些情況下，外殼需要完全客製化，但對許多設計而言，修改現成的外殼更快且更實惠。對同樣重視效能與美學價值的應用更是如此。

外殼有多重作用，可在工業環境中傳達功能、藉由外觀影響消費者偏好，以及維護品牌訊息和識別性。塗裝外殼和網版圖案等修改可協助達到這些期望。客製化還有助於設計人員跟上物聯網 (IoT) 迅速變化的市場。

雖然有許多優點，但訂製過程中也存在許多陷阱，會導致產品延遲、成本超支和客戶不滿意。

本文提供對電子系統外殼的基本介紹，接著說明成功的外殼改造策略。本文將重點放在 Hammond Manufacturing 的小型外殼。此系列外殼可用於各種 IoT 裝置，例如大樓和家庭自動化系統、手持式測試和量測裝置，以及商業設備的操作人員介面等應用。

電子系統外殼的基礎知識

外殼的主要功能是容納電子系統，保護其免受灰塵、濕氣、紫外線 (UV) 輻射和物理損壞等環境因素的影響。外殼在散熱以及屏蔽電磁干擾 (EMI) 和射頻干擾 (RFI) 方面也發揮極大的作用。

要達到這些目標，首先要選擇合適的材料。這可包括丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS) 塑膠、聚碳酸酯、擠型和壓鑄鋁以及各種鋼種。每種材料在成本、重量、耐用性和外觀方面都需獨特的權衡。

以 Hammond Manufacturing 的 1554/1555 系列 (圖 1) 外殼為例 。這些外殼提供低價 ABS 塑膠款式，適用於一般用途、低成本用途，也有堅固的聚碳酸酯款式，適用於更高要求的應用。後者的防水和可浸水等級達到美國電氣製造商協會 (NEMA) 的 4/4X 和 6/6P，阻燃等級高達 UL94-5VA。外殼使用墊圈榫槽密封，提供高達 IP68 的侵入防護 (IP)。

圖 1：1554/1555 系列外殼的額定值為 NEMA 4/4X 和 6/6P，並使用墊圈榫槽密封，提供高達 IP68 的侵入防護 (IP)。(圖片來源：Hammond Manufacturing)

外殼還必須提供安裝點 (例如螺柱、印刷電路板插槽和 DIN 軌安裝接片)，讓電子設備進行實體固定。例如，1554/1555 系列內部有模製插槽，可容納垂直安裝的 1.6 mm 印刷電路板。

另一個例子是 1455NHD 系列鋁製外殼 (圖 2)。其七個水平插槽，可容納 100 × 160 mm 的單張 Eurocard。此擠型鋁製外殼整合六個散熱片，因此也能用於散熱。

圖 2：1455NHD 外殼整合七個 PC 板插槽，可輕鬆安裝 Eurocard，並具有六個散熱片。(圖片來源：Hammond Manufacturing)

常見的外殼修改

修改外殼的主要原因之一是為以下功能提供開孔和切口：

• 電源線和數據線的入口
• 使用者介面，包括指示燈、按鈕、顯示器
• 維修入口和電池更換
• 排氣扇和其他環境控制

外殼也可能需要添加各種零件，包括：

• 安裝點，例如用於支撐較重組件的內部金屬面板
• 透明或半透明面板，用於目視檢查系統和任何內部讀數
• 輔助纜線佈線、攜帶性和其他功能的配件

圖 3 展示包含許多常見修改的 1554 系列外殼。

圖 3：製造商可以對 1554 系列外殼進行各式修改。(圖片來源：Hammond Manufacturing)

大多數這些修改都需要對外殼進行機械加工，以確保開孔、切口、安裝點的尺寸正確並對齊。

為了避免昂貴且耗時的重工，必須先取得修改後的外殼樣本，驗證是否吻合系統。樣品還可協助簡化產品組裝和維護，改善整體設計。

材料失效和品質管制的必要性

機械加工也可能會導致材料失效。例如，塑膠外殼在過量磨機進料時會熔化，導致變形和應力裂開。與加工冷卻劑作用也可能會造成斷裂。

金屬外殼也有其自身挑戰，主要是材料更難加工，需要專門的工具和技能。在金屬外殼中，較小或複雜精細的開口會更有挑戰性。機械加工也會影響某些材料的孔隙率，例如壓鑄鋁。其他損壞可能肇因於壓入螺柱等五金件，以及加工不良留下的鋒利邊緣和毛邊。

這些因素可能會改變外殼的 IP 等級，並損害其結構完整性。這些加工缺陷可能難以偵測，擁有健全的品質管制流程便十分重要。

塗漆、網版印刷和其他表面處理

外殼的外觀很重要，簡潔的視覺設計有助於使用者定位、辨識和運用系統功能。例如，專為儀器設計的 1553T 手持式外殼，具有指示使用者控制功能的網版印刷圖形 (圖 4)。

圖 4：手持式儀器的 1553T 外殼展現使用者對圖形易用性的要求。(圖片來源：Hammond Manufacturing)

有吸引力的設計可以更長久，有助於維護品牌形象，並鼓勵客戶選購。對設計人員而言，首先必須選用具備恰當外觀和感受的外殼。

圖 5 展示 1557 系列，此外殼專為滿足當前美學趨勢所設計。這些外殼的獨特性在於其圓角和表面。不僅提供現代化外觀，同時保留傳統設計的耐用性和 IP 等級。

圖 5：1557 系列外殼具有現代化圓形外觀，對重視美學的客戶更具吸引力。(圖片來源：Hammond Manufacturing)

圖 5 展示外部表面處理的重要性。粉末塗層、陽極氧化和其他表面處理可以提供拋光外觀，同時保護外殼免受紫外線輻射、腐蝕性化學物質和其他環境危害。網版印刷可以添加引人入勝的視覺效果，以及有關系統功能和使用上的關鍵資訊。

然而，施作不當的表面處理可能會損害外殼的外觀和效能。網版印刷錯誤 (例如錯位或顏色錯誤) 會損害品牌聲譽。起泡和剝落會使產品不美觀並降低銷售量。如果塗層提供保護作用，表面處理有缺陷也可能會讓系統受損。

與機械加工一樣，若能進行嚴格的品質管制和早期取樣，可避免這些問題並達到專案目標。

選擇可將風險降至最低的外殼改造策略

工程師需考慮如何進行最佳修改，以避免伴隨的風險。其一是在內部進行修改，但如果內部團隊缺乏經驗或必要的工具，執行效果可能不佳。

另一種方式是購買標準外殼，然後將其轉發給第二廠商進行修改。這種方法的風險包括：

• 傳達設計規格的挑戰
• 可能需多次修改
• 較長時間才能收到成品

工程師現在可以選擇由製造商直接修改其外殼，避開此問題。這種方法的主要優勢在於製造商已知道其外殼的完整規格，以及如何修改及測試結果以確保產品品質。如此，工程師不但能取得更可預期的結果，還能加速上市時間。

如何選擇外殼製造商

各家製造商有不同的能力、要求和流程，因此必須評估及選擇可滿足其產品專案需求的製造商。第一步是確保製造商能夠在訂立的時間內完成訂單規模。例如，Hammond 修改產品的典型最小訂購量 (MOQ) 僅為 25 件，並且可在短短幾週內完成許多訂單。

下一步是確認製造商是否可以實作所需的修改。例如，Hammond 可以完成以下作業：

• 開孔、切口、攻牙、螺紋處理和鑽孔裝埋
• 壓入五金件，例如螺柱和隔離柱
• 列印圖案，包括標誌和標籤
• 特殊尺寸和顏色
• 預裝配件

最後，還要確保製造商擁有嚴格的品質管制，並且能夠在生產前提供樣品，這些都很重要。Hammond 所遵循的流程說明這一點：

• 為了確保外殼按照規格打造，公司在開始作業之前要提供用於審核的繪圖和所需的稿圖。
• 一經核准，Hammond 將進行製作並仔細測試單一樣品是否有缺陷。
• 接著公司便可收到樣品，以便進行檢查和測試。如果設計需要調整，Hammond 可隔夜製作出修正後的新樣品。樣品獲得核可後才會開始全面生產。

Hammond 還採取其他一些措施以確保品質。例如，所有需要開孔和切口的噴漆外殼在噴漆之前都會進行修改，確保切口的邊緣具有原廠品質的漆料覆蓋率。

如何與外殼製造商合作，達到最佳化設計

直接與外殼製造商合作，可達到最佳化設計。任何特定專案，都有許多外殼選項，諮詢製造商有助於設計人員縮小外殼選項的搜尋範圍，並且快速確定理想的解決方案。

也可調查製造商需要哪些資訊，有些製造商 (如 Hammond) 可以接受像草稿的簡單文件，有些製造商則需要特定格式的檔案。在專案早期解決這個問題，可以節省大量的設計時間和精力。

製造商有時也會提供簡化長期合作的方法。例如，Hammond 為每個客製化外殼指派一個獨特的零件編號，方便之後再次訂購同樣設計。

結論

外殼除了可為電子系統提供實體保護之外，還能提升使用者體驗和安全性、區別產品、強化品牌。設計人員運用外殼製造商的專業知識，因應客製化挑戰，並成功平衡功能需求、美觀、成本、上市時間。

此外，Hammond 的兩個專門改裝設施位於北美和歐洲，可提供「外盒客製化」服務，包括開孔切口、網印、特殊長度擠壓成型等。