計(jì)算機(jī)電纜的成本核算方法

電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與物料用量計(jì)算 電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是把線材各組成部分參數(shù)書(shū)面化.在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要是根據(jù)線材的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本廠的生產(chǎn)能力，盡量滿足客戶要求.并把結(jié)果以書(shū)面形式表達(dá)出來(lái)，為生產(chǎn)提供依據(jù). 物料用量計(jì)算是根據(jù)設(shè)計(jì)線材時(shí)選用的材料及結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算出各種材料的用量，為會(huì)計(jì)部計(jì)算成本及倉(cāng)儲(chǔ)發(fā)料提供依據(jù).

導(dǎo)體部分有關(guān)設(shè)計(jì)與計(jì)算:

導(dǎo)體在結(jié)構(gòu)上有實(shí)心及絞線兩種，而其成份方面有純金屬.合金.鍍層及漆包線等.在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于不同的線材選用這些導(dǎo)體材料時(shí)，基于下面幾個(gè)方面:

1.線材的使用場(chǎng)所及后序加工方式. 2.導(dǎo)體材料的性能:導(dǎo)電率，耐熱性.抗張強(qiáng)度.加工性.彈性系數(shù)等. 1.導(dǎo)體絞合節(jié)距設(shè)計(jì): 絞線中絞合節(jié)距大小一般根據(jù)絞合導(dǎo)體線規(guī)選取(主要針對(duì)UL電子線系列， 電源線，UL444系列，CSA TR-4系列對(duì)導(dǎo)體的節(jié)距有要求，需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì))，有時(shí)為了改善某種性能可選其它的節(jié)距.如通信線材為了降衰減選用小節(jié)距，為了提供好的彎曲性能選用較小的節(jié)距.

2.多根絞合導(dǎo)體絞合外徑計(jì)算:

導(dǎo)體絞合采用束絞方式進(jìn)行，絞合外徑采用下面兩種方法計(jì)算: 方法1: 方法2: d----單根導(dǎo)體的直徑 D---絞合后絞合導(dǎo)體外徑 N---導(dǎo)體根數(shù) 上述兩種方法中，方法2比較適合束絞方式導(dǎo)體絞合外徑計(jì)算： 3.導(dǎo)體用量計(jì)算: 1.單根導(dǎo)體 2.絞合導(dǎo)體 d----單根導(dǎo)體直徑 ρ—導(dǎo)體密度 N---導(dǎo)體絞合根數(shù) λ---導(dǎo)體絞入系數(shù) 注:用量計(jì)算為單芯時(shí)導(dǎo)體用量，當(dāng)多芯時(shí)須考慮芯線絞合時(shí)的絞入系數(shù). 4.導(dǎo)體防氧化. 為防止導(dǎo)體氧化， 可在導(dǎo)體絞合時(shí)， 加BAT或DOP油（如電源線，透明線）。 擠出部分有關(guān)的設(shè)計(jì)與計(jì)算: 押出部分包括絕緣押出.內(nèi)被押出及外被押出，在押出過(guò)程中，因?qū)�線材要求不同采用押出方式不同.一般情況下，絕緣押出采用擠壓式，內(nèi)護(hù)層與外護(hù)層采用半擠管式.有時(shí)為了滿足性能要求采用擠管式.其具體選擇方法，參照押出技術(shù). 1.押出料的選擇: 設(shè)計(jì)過(guò)程中押出料的選擇主要根據(jù)膠料的用途、耐溫等級(jí)、光澤性、軟硬度、可塑劑耐遷移性、無(wú)毒性能等來(lái)選擇. 2.押出外徑: D2=D+2*T D------押出前外徑 D2----押出后外徑 T------押出厚度 押出厚度(T)主要根據(jù)線材有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合廠內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)能力盡量滿足客戶要求. 3.膠料用量: 采用不同的押出方式，押出膠料用量計(jì)算公式也有不同. 擠管式 擠壓式 W=(S成品截面-S纜芯內(nèi)容物)*ρ ρ-----膠料密度. 考慮到線材的公差， 現(xiàn)期線纜企業(yè)一般采用下面計(jì)算方法. W=3，14159*1.05*T*(2*D+T)* ρ 芯線絞合有關(guān)設(shè)計(jì)與計(jì)算: 芯線絞合國(guó)內(nèi)稱為成纜，是大多數(shù)多芯電纜生產(chǎn)的重要工序之一。由若干絕緣線芯或單元組絞合成纜芯的過(guò)程稱芯線絞合。其原理類似如導(dǎo)體絞合，芯線絞合的一般工藝參數(shù)計(jì)算及線芯在絞合過(guò)程中的變形與絞線相似。芯線絞合根據(jù)絞合絕緣線芯直徑是否相同分為對(duì)稱絞合和不對(duì)稱絞合。因?yàn)樾揪�在絞合過(guò)程中有彎曲變形，有些較粗絕緣芯線在絞合過(guò)程采用退扭。如UL2919、CAT.5、IEEE1394、DVI芯線及其它高發(fā)泡絕緣芯線。以下分幾個(gè)方面敘述芯線絞合的工藝參數(shù)計(jì)算: 1.對(duì)絞: 對(duì)絞線的等效外徑: D=1.65d或1.71d (軟質(zhì)用1.65d，硬質(zhì)用1.71d)，sometimes D=1.86d 復(fù)對(duì)絞線等效外徑﹕ D=2.6d 多對(duì)數(shù)絞線等效外徑﹕ 對(duì)絞節(jié)距. 根據(jù)對(duì)絞組對(duì)數(shù)，芯線外徑選取. 2. 多芯絞合: 絞合外徑當(dāng)芯線根數(shù)不多時(shí)，按正規(guī)絞合計(jì)算.見(jiàn)下表. 芯線排列方式及芯線絞合外徑計(jì)算可根據(jù)下表: 當(dāng)芯線根數(shù)較多并線徑較小的情況下，可按束絞近似計(jì)算(導(dǎo)體絞合外徑計(jì)算公式) 絞合節(jié)距 一般絞合節(jié)距取絞合外徑的15~20倍.有時(shí)為了改善線材性能，可選擇合適的節(jié)距.如為了改善線材的彎曲性能降低絞合節(jié)距.USB電纜為了減小芯線變形，采用大節(jié)距.

3. 有關(guān)絞合中的基圓直徑.節(jié)圓直徑.絞合外徑
基圓直徑:對(duì)于某一絞線層，絞線前芯線直徑稱基圓直徑.
節(jié)圓直徑:單線絞合在直徑為D0的圓柱體上，以單線軸線至絞線軸線的距離為半徑的圓為節(jié)圓，其直徑為節(jié)圓直徑.
絞合外徑:該層絞線的外接圓直徑為絞線外徑.
圖中對(duì)于第三層絞合: 基圓直徑為D0(即第二層(1+6)絞合的絞合外徑)
節(jié)圓直徑為D’ D’=D0+d
絞合外徑為D D=D’+d
4.絞入系數(shù):
芯線絞合的絞入系數(shù)為1+(圓周率X絞合外徑/絞合節(jié)距)的二次方.
D----絞合外徑.
H----絞合節(jié)距.
在絞線過(guò)程中，對(duì)于多芯并芯線分層的情況，雖然為束絞，各層芯線絞入系數(shù)并不相同.為了保守起見(jiàn)，增大安全系 數(shù)，并且減化計(jì)算，所以在上述絞入系數(shù)的計(jì)算中D采用芯線絞合的絞合外徑(理論上，各層的絞合系數(shù)應(yīng)為節(jié)圓直徑代入上式計(jì)算).
斜包有關(guān)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
斜包在線材中主要起屏蔽作用，有時(shí)作為同軸電纜的外導(dǎo)體。
屏蔽目的是將外界干撓消除，對(duì)于同軸電纜，由于有屏蔽層而使阻抗得以匹配，降低信號(hào)或傳輸能量之損失。
從屏蔽效果來(lái)講，斜包不如編織，其屏蔽效果具有方向性，彎曲時(shí)屏蔽特性發(fā)生變化但其具有完成外徑小、線材柔軟、價(jià)格也比較低特點(diǎn)。適用于低頻屏蔽。以下從幾個(gè)方面敘述斜包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):
1.斜包的銅線根數(shù)近似計(jì)算:
整數(shù)部分
D-----斜包前外徑.
d------斜包銅線的直徑.
如果是二、三芯絞合，絞合后不圓整，D(斜包前)外徑為等效外徑。
此設(shè)計(jì)中的D斜包前外徑，相當(dāng)絞線中基圓直徑。從理論計(jì)算上講，要達(dá)到100%斜包D應(yīng)采用節(jié)圓直徑，但為了防止有時(shí)因節(jié)距選取較少及其它因素而產(chǎn)生過(guò)滿(容易起股)。所以D采用斜包前外徑(基圓直徑)。在實(shí)際生產(chǎn)中，因斜包銅絲一般為0.10mm、0.12mm的細(xì)線，其值在上述計(jì)算中忽略影響不大。采用上面公式計(jì)算，其斜包滿度可達(dá)90%以上，對(duì)線材的性能影響很少。
2.斜包節(jié)距的選擇:
斜包節(jié)距根據(jù)斜包前外徑大小選擇，一般按下面優(yōu)化節(jié)距選取(此優(yōu)化節(jié)距考慮到成本、附著力、外觀等方面，并通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)驗(yàn)證)。
成品外徑 斜包節(jié)距
d<1.0mm
15.5mm左右
1.0<=d<1.2mm
18mm左右
1.2<=d<2.0mm
22mm左右
2.0<=d<2.2mm
25mm左右
2.2<=d<2.4mm
27mm左右
2.4<=d<3.0mm
32mm左右
3.0<=d<3.5mm
36mm左右
3.絞入系數(shù):
斜包的絞入系數(shù)為1+(圓周率X斜包后外徑/斜包節(jié)距)的二次方.
D----斜包后外徑.
H----斜包節(jié)距.
4.斜包銅線的用量:
d----斜包導(dǎo)體直徑
ρ—斜包導(dǎo)體密度
N----斜包導(dǎo)體根數(shù)
λ---斜包導(dǎo)體絞入系數(shù)
5.斜包方向選擇.
斜包一般采用與成纜的反方向：斜包線材生產(chǎn)過(guò)程中，斜包銅絲與斜包前線材轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，如果斜包方向與成纜方向相同時(shí)，斜包過(guò)程中會(huì)先把成纜線材先反扭，使線材松散，以致斜包易出現(xiàn)不良。 不過(guò)采用反方向斜包線材相對(duì)較硬，彎曲性能差。對(duì)于那些成纜芯線少，芯線線徑較大，沒(méi)有隔離層的線材只能采用與成纜反方向。
6.斜包線材外被押出:
斜包線材在外被押出前需通過(guò)倒軸， 防止斷絲在過(guò)押出眼模時(shí)引起斷線
編織有關(guān)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
編織與斜包相似，在線材中主要起屏蔽作用，防止外界電場(chǎng)與磁埸的影響，提高線材的干撓防衛(wèi)度，與斜包、鋁箔相比具有以下特點(diǎn)：
1.屏蔽無(wú)方向性.
2.高頻屏蔽特性良好，適用于高頻屏蔽.
3.通過(guò)多層屏蔽，屏蔽效果可達(dá)100%.
4.彎曲時(shí)屏蔽特性無(wú)變化.
1.編織有關(guān)的計(jì)算公式:
編織角正切:
編織系數(shù):
編織密度:
編織用量:
h-----編織節(jié)距.
d-----編織單線直徑.
a-----編織半綻子數(shù).
n----編織并線根數(shù).
α—編織角
2.編織各參數(shù)的確定:
1.根據(jù)纜芯外徑大小，及編織密度大小選定編織機(jī)類型(16錠或24錠高低速編織機(jī))
2.選定適應(yīng)編織機(jī)的編織單根銅線(鍍錫或裸銅線Φ0.08mm，Φ0.10mm， Φ.12mm)。
3.密度M.編織角度α.節(jié)距H的確定.
注:每錠中的根數(shù)應(yīng)在3-9根的范圍內(nèi)，因?yàn)楦鶖?shù)少編織易斷線，而根數(shù)太多使得編織層同層內(nèi)的銅線重疊，編織角度通常在50-70的范圍內(nèi)，為提高生產(chǎn)效率則編織角度去接近70的值，由上述公式預(yù)算各參數(shù)，采用湊算法確定的適當(dāng)?shù)木幙椄鶖?shù)、編織角度、編織節(jié)距、編織密度。計(jì)算部分中的編織計(jì)算便是采用上述公式，采用枚舉法計(jì)算得出 其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算:
在線纜設(shè)計(jì)中，有時(shí)為了改善線材質(zhì)量需加入其它的材料。為了使線材圓整，在芯線絞合時(shí)加入填充物；為了防止導(dǎo)體氧化在導(dǎo)體絞合時(shí)表面涂B.T.A為了改善線材附著力絕緣押出時(shí)在導(dǎo)體表面涂DOP或硅油，外被押出時(shí)在芯線表面拖滑石粉或云母粉。下面根據(jù)其作用不同分類敘述:
1.填充物設(shè)計(jì)與計(jì)算:
填充物主要有棉紗線和PP繩，設(shè)計(jì)時(shí)主要根據(jù)填充空隙大小、線材性能要求及材使用場(chǎng)所，選擇填充棉紗、PP繩或其它。
填充物根數(shù)計(jì)算
N=(S空隙/S單根填物)整數(shù)部分
填充物用量
W=單根重量*N*λ
λ-----為芯線絞合的絞入系數(shù).
2.隔離層的設(shè)計(jì)與計(jì)算:
隔離材料的選擇：紙帶在線材中只起分隔作用；鋁箔在線材中有分隔作用與屏蔽作用。當(dāng)線材只需分隔開(kāi)時(shí)，選用紙帶；否則選用鋁箔。有時(shí)在一些高性能的通信線中隔離層采用無(wú)紡布或發(fā)泡PP帶(如SISC)
工藝方式
在分隔層的制造過(guò)程中，為了節(jié)約工時(shí)，可根據(jù)情況采用繞包.拖包.縱包三種不同方式.(注繞包.拖包時(shí)角度α=40-60;縱包時(shí)角度α=90).
物料用量
n-----為隔離層數(shù).
t-----為隔離帶厚度.
ρ---為隔離材料密度.
k-----為隔離帶重疊率.
3.有關(guān)的絞入率計(jì)算:
m-----為節(jié)徑比.
h------為節(jié)距.
d------線材的絞合外徑.
說(shuō)明1:上面的絞入系數(shù)計(jì)算都為一個(gè)工序的計(jì)算，在實(shí)際計(jì)算物量時(shí)，應(yīng)考慮整個(gè)個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，所以總的絞入系數(shù)可能為多個(gè)工序的絞入系數(shù)的乘積.
說(shuō)明2: 設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)取節(jié)距范圍的下限值，以在定額中爭(zhēng)取最大之絞入系數(shù)(而生產(chǎn)中采用接近最大之節(jié)距值，則既利于提高效率，又可減低正常生產(chǎn)中的材料消耗).
電氣性能計(jì)算部分
隨當(dāng)代電氣通信事業(yè)的飛速發(fā)展，傳輸信號(hào)用的電線電纜電氣性能要求也越來(lái)越高，所以在通信線材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，線材的電氣性能應(yīng)為重點(diǎn)考慮對(duì)象，下面部分主要介紹常用的通信線材基本的電氣性能理論計(jì)算方法：
發(fā)泡絕緣的等效介電常數(shù)的計(jì)算公式:
發(fā)泡絕緣是一種組合絕緣，主要是為了降低絕緣介質(zhì)的等效介電常數(shù)，提高線材的電氣性能。發(fā)泡絕緣介質(zhì)的等效介電常數(shù)介于空氣絕緣與塑料絕緣的介電常數(shù)之間，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中可采用下面兩種方法對(duì)發(fā)泡絕緣介質(zhì)的等效介電常數(shù)進(jìn)行計(jì)算。
方法(1):
ε-介質(zhì)的材料的等效介電常數(shù)
P-發(fā)泡度%，它表示泡沫介質(zhì)內(nèi)，所有小氣泡的體積與絕緣總體積之比.
方法(2):
D泡沫-----泡沫介質(zhì)的比重
D材料-----介質(zhì)材料本身的比重
εe----- 實(shí)心絕緣的介電常數(shù)
ε------ 發(fā)泡絕緣的介電常數(shù)

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