铝合金壳体 DFROBOT2：壳体如何制造

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  铝合金壳体 DFROBOT2 要承担的功能
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  为什么 6061-T6 适合这个壳体
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  壁厚、加强筋与凸台
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  加工顺序与装夹方案
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  哪些公差真正重要
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  机加工壳体与压铸壳体对比

铝合金壳体 DFROBOT2 / B+ 是移动机器人控制器的外壳。它的作用不是装饰。它承载电路板，把驱动级的热量导出，并在机器人移动时承受碰撞。零件上的每个特征都对应这三项功能之一。

先看散热路径。功率晶体管把废热集中到 PCB 的一小块区域。热量无处可去时，结温上升，驱动器降额。铝壳体通过给热量一条低阻通路来解决：芯片到铜焊盘，到导热界面材料，再到壳体上的机加工凸台。

第二项是机械功能。机器人控制器会被摔、被踢、被压在夹具上。壳体必须保持形状，使内部 PCB 不弯曲。因此安装凸台和盖板法兰是零件上刚度最高的部位。

第三项是电磁功能。如果盖板与主体沿整个周边良好接触，连续的金属壳体就起到屏蔽作用。缝隙会破坏屏蔽。因此法兰平面度与壁厚同样重要。

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  散热把驱动器损耗扩散到壳体质量中
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  结构在冲击载荷下保持 PCB 平整
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  屏蔽盖板与主体之间保持连续金属通路

这一尺寸级别的机器人壳体大多用 6061-T6 加工。该合金切削干净，螺纹成形好，阳极氧化后色泽均匀。屈服强度约 276 MPa，远超手持尺寸壳体的需要。

2024 切削性更好、强度更高，但腐蚀更快，阳极氧化后颜色更深且不均匀。对户外机器人来说这是问题。对不见雨的实验室设备，如果重量紧张，2024 是合理的升级。

7075 是常用铝材中强度最高的，但成本更高、焊接性差。如果壳体是单件机加工、无焊缝，7075 可用。如果计划把盖板框焊到主体上，就用 6061。

ADC12 是压铸牌号。它流动性好、能充填薄壁，量产时便宜，但与变形铝合金相比更脆，厚凸台附近可能出现气孔。把它当作量产选项，而不是原型选项。

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  6061-T6机加工壳体的默认选择
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  2024强度更高，耐蚀性较弱
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  7075强度最高，焊接性差
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  ADC12压铸牌号，5,000 件以上更合适

对于 100–200 mm 范围的机加工壳体，2.5–3.0 mm 壁厚是常用起点。更薄的壁省质量，但操作者捏壳体时开始变形。更厚的壁增加加工节拍，结构上却没有收益。

壳体内部，加强筋比增加壁厚更有效。在两个凸台之间加一条 3 mm 加强筋，提高的刚度远大于把整个壁加厚 1 mm。把加强筋放在 PCB 最长无支撑的位置。

凸台在螺纹孔周围需要最小壁厚。铝件 M3 螺纹，孔周围至少留 3 mm 材料。M4 用 4 mm。低于此值，拧紧螺钉时凸台可能开裂。

拐角是另一个陷阱。尖锐内角集中应力，小立铣刀也难以到达。2 mm 内圆角让 4 mm 刀具一刀清角，同时消除应力集中点。

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  壁厚100–200 mm 壳体用 2.5–3.0 mm
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  加强筋3 mm 加强筋优于加厚壁
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  凸台M3 周围 3 mm，M4 周围 4 mm
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  拐角内圆角最小 2 mm

这类壳体通常分两到三次装夹完成。第一序加工外轮廓、顶面和主型腔。第二序翻面精加工法兰面和安装孔。如果零件有斜向连接器或侧向接口，五轴装夹可省去额外工装。

夹持是难点。薄壁在台钳夹紧时会让位。按轮廓镗出的软爪，或在平面上用真空夹具，可防止切削时壁面塌陷。薄壁部位每序后都检查壁厚。

粗加工用较大刀具去除大部分余量。精加工随后用小刀具、轻切削。3 mm 壁上，0.3 mm 精加工余量使切削力足够低，松开夹具后壁面不会回弹。

对人手接触的壳体，去毛刺不是可选项。所有外棱边 0.3–0.5 mm 倒角可去除毛刺，并防止阳极氧化层在尖角处剥落。

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  装夹次数通常两序，有侧向接口则三序
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  工件夹持软爪或真空，薄壁禁用裸台钳
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  精加工余量3 mm 壁留 0.3 mm
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  棱边阳极氧化前倒角 0.3–0.5 mm

壳体上并非每个尺寸都需要相同公差。全部收紧会增加成本、拖慢检测，却不改善功能。只挑与其它零件配合的尺寸。

最关键的是法兰面。如果盖板落在不平的法兰上，密封间隙就会变化，屏蔽就会失效。全长范围内法兰平面度控制在 0.05 mm 以内。

其次是凸台高度和孔位。PCB 安装在凸台上，因此凸台高度决定连接器与面板开孔的对齐。凸台高度 ±0.05 mm 是常规目标。

总长和总宽可以放宽，通常 ±0.1 mm，因为没有其他特征以它们为基准。基准选择决定这一点：选 PCB 安装面作为主基准，所有尺寸都从那里标注。

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  法兰平面度全长 0.05 mm
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  凸台高度±0.05 mm
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  总体尺寸±0.1 mm 通常足够
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  基准PCB 安装面作为主基准