前段时间，一个室外机柜通过了客户的样机准入测试，即将进入量产阶段，发现与吊件连接处存在结构漏水生锈的风险。

　　发现以上两个风险问题主要由其结构决定，外柜结构如图1至图4所示。

　　说明:箱体材质为1.2mm厚镀锌板，铆接加强板为2mm厚镀锌板。将不锈钢防水铆接螺母压在铆接加强板上，然后将铆接加强板的周边均匀点焊在箱体内。焊接后喷塑料，喷塑时需要保护螺孔。

　　由于压铆加强板点焊在四周的箱体上，当柜体放置在室外时，雨水容易从螺丝孔和压铆加强板与箱体之间的缝隙渗入柜体，存在漏水的风险。另外，由于柜箱和铆接加强板是镀锌板，焊接在一起，箱和铆接加强板之间不能喷塑料粉。下雨时，铆接加强板与箱体的接触面会在渗入铆接加强板与箱体间隙的水的作用下生锈。

　　改进计划和演示

　　结构改进方案和各种改进方案的分析比较

　　为了解决上述问题，我们对铆接加强板与箱体连接处的结构提出了以下五种改进方案，并对每种改进方案(包括原型方案)进行了分析比较。

　　改进方案样品零件的加工和物理比较

　　为此，我们对上述改进方案的模拟样本进行了处理，样本的处理图如表2所示。

　　从实物样品来看，方案1和方案3变形较大，不能满足要求。方案4和方案5没有加强板，两者的区别是铆接件和箱体之间进行一次点焊，另一次不进行点焊。方案2和方案4的主要区别是一个有加强板，另一个没有加强板。由于铆接加强板(2mm)的厚度与箱体(1.2mm)的厚度相差不大，我们可以通过强度计算和拉伸试验来确定铆接加强板是否可以取消。接下来，我们分析方案4和方案5的强度，并对它们的样品进行拉伸试验。

　　实力会计

　　由于四个铆接件是用来通过四个螺丝连接壁挂件，所以柜内有四个挂爬件，分别分布在柜的四个角上。柜子总重量约120公斤。考虑到吊攀部位受力不均，一般最多两个吊攀部位承受120kg。现在计算防水铆接螺母的抗剪强度和箱形铆接螺母的抗压强度。

　　(1)防水铆钉螺母的抗剪强度核算。

　　防水螺母尺寸数据见图5。

　　防水螺母结构尺寸图

　　防水铆接螺母抗剪强度的计算:

　　其中包括:

　　τ:防水铆钉螺母承受剪切应力，单位为帕；

　　f:防水铆钉螺母承受的剪力，单位:n；

　　s:剪力作用下防水铆钉螺母的截面积，单位:m2；

　　D1:防水铆螺母剪切段外径，单位:米；

　　D2:防水铆螺母剪切段孔径，单位:米

　　假设120kg的所有力由对应于一个吊架的四个防水铆钉螺母承受，防水铆钉螺母承受剪切应力如下:

　　不锈钢的强度σ0.2不小于210MPa，其剪应力强度一般不小于σ0.2的0.6倍，即126MPa。

　　箱体铆接螺母处挤压强度的Calculation。

　　σ=F/S1，S1=C×A

　　其中包括:

　　σ:箱体铆接螺母处的挤压应力，单位:PA；

　　f:箱体铆接螺母处的挤压力，单位:n；

　　S1:挤压压力下箱形铆钉螺母的横截面积，单位:m2；

　　c:压铆螺母外径(见图5)，单位:m；

　　a:压紧铆钉螺母的厚度(见图5)，单位:m。

　　假设120kg的所有力由一个吊架对应的四个防水铆钉螺母承受，箱体铆钉螺母处的挤压应力如下:

　　σ=F/S1=F/C/A=1200/4/6.3/1×106帕=47.6×106帕=47.6兆帕

　　08冷轧钢板的最小σs为175MPa，安全系数为2时，钢箱铆钉螺母处的挤压应力小于其许用应力，满足要求。

　　拉伸试验、推力和扭矩试验

　　以上已经完成强度计算，下面我们进行试验验证，通过拉伸试验验证箱体和铆钉螺母的强度，通过推力试验确定铆钉螺母能够承受的轴向破坏力，通过扭矩试验确定铆钉螺母能够承受的扭矩。

　　(1)拉伸试验。

　　对于拉伸试验，我们的样品应适应拉伸试验机的夹紧。通过了解拉伸试验机的夹持接口方式，我们设计了这样的试样(两种零件，共三种)，如图6和图7所示，然后将其夹持在拉伸试验机上进行拉伸试验，如图8所示。

　　测试时，我们先把拉力依次加到100公斤、150公斤、200公斤，分别保持0.5分钟。加载图如图9所示，力-位移曲线如图10所示。

　　力-位移曲线表明试样处于线弹性状态。卸载后样品无变形和损伤，说明一个吊架可承受200kg拉力，满足强度要求，与理论受力计算一致。

　　(2)Thrust测试。

　　拉伸试验后，我们对压在样品上的铆钉螺母(总共三个)进行了推力试验。由于我们的推进器最大推力为50公斤，我们按照设备最大推力50公斤进行了测试，如图11所示。

　　(3)扭矩测试。

　　我们对样品上的铆钉螺母进行了扭矩测试(总共三个)。由于扭矩工具范围的限制，我们只做到了4Nm(可以满足使用要求)，所有铆钉螺母都可以承受4Nm。

　　结束语

　　理论分析和试验表明，不锈钢防水铆钉螺母直接压入箱体。当使用一个挂架时，挂架处的铆钉螺母和盒子在挂在墙上时可以承受橱柜的总重量。当使用四个吊架时，可以更好地满足承载要求。因此，可以采用第五种方案的结构形式。

　　采用方案5的结构形式，柜体可以防水防锈，同时取消了加强板，焊接工作量没有增加。因此，该结构方案满足功能要求，具有较大的经济效益。