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电线电缆的制造过程一、电线电缆的制作过程简介缠绕印字色带集合印字裁条炼铜→伸铜→伸线→绞线→绝缘→成缆→→→编织→→成卷编织外被填充地线外被轴装1.炼铜目前工业应用阴极电解铜法炼铜。2.伸铜,伸线有三种方法：三个阶段：粗伸（8.02.6mm）,中伸(3.2/2.61.2/1.0mm)，细伸(1.2/1.00.07/0.05mm)3.0镀锡退火：电线电缆导体两端镀锡目的。3.1避免与O2接触，发生氧化。3.2焊接方便，易于操作。镀锡的两种方法：3.2.1.热镀。使用导体铜表面干净，无油渍。3.2.1.电镀锡，导体电镀锡后表面光滑，品质好，表面薄。4.绞线，绝缘，缠绕（编织），外被（印字）,集合（包带、填充、地线），编织，外被，裁条（成卷、轴装）不过，并非所有线材都必须有上面过程，有的线材制作过程简单得多。二、电线电缆的设计一、导体(一).导体线径、股数、面积与电阻之关系1.导体的概念能够导电的物体称之为导体。相反，不能导电的物体称之为绝缘体。在大自然中，铜的导电能力较强，电阻（Restistance）低。实际上，我们经常用到的是合金导体。例如，镍、铬、铜线，又称之为电阻线，能产生大量的热。由于各金属成分不一样，则电阻大小也不一样。镀锡铜和镀镍铜是经常用到的，镀锡铜导电性能好，价格比镀镍铜低。但是相对锡而言更易氧化。镀镍铜它更比镀锡铜耐腐蚀，但成本高。因此，我们通常选用镀锡铜线或镀锡绞线。我们应该还记得下面这个公式：LR=PAR为电阻；P为导电率；L为线长；A为截面积；在工厂非常容易看到如此规格133220AWG（19/0.19TS）导体线材。我们来分析一下133220AWG(19/0.19TS)ABCDEA…1332表示型号(AWG美国线规)数,20AWG其中一种.B…19表示此导体由19股细铜丝组成.C…“/”表示19股细铜丝是绞合在一起,我们厂所有线材都要绞合除单根之外.D…表示19股铜丝的每股细铜丝的单根直径是0.19mm。E…T表示镀锡铜线，S表示铜线为绞合。2.导体线径我们用到的线材导体直径一般比较小，从0.05mm到1.291mm。使用线径小的导体，可以保证线材的柔软度，我们用细铜绞线代替单一粗铜导体也就是这个道理。由于有线径大小的区分，就有了铜条、铜线、铜丝的不同称呼，他们的线径依次减小。当然下面的简单公式将的出导体面积：A=πr2=0.7854d2（二）导体相关计算1.绞距（Pitch）、掺入率的概念绞合有两种方式：同心绞和束绞。在了解他们之前，我们先了解一下绞距之概念。学过工科的同仁清楚螺杆中有螺距的概念，学过理科的同仁清楚波长之概念，绞距与螺距、波长相似，在平面上也是具有相同性质两点之距离。如下图标显然，相同长度之导体，绞合之细铜丝要比直放之细铜丝长。这种就存在掺入率的概念。用导体之长度乘上一个系数（K），就得到绞线的实际长度。通过下面图标可以推出一个公式：P…绞距.L…绞距范围内芯线实际长度。D1…层心径。L从而推出：λ=-1;K=1+λK为掺入系数。1．导体重量计算公式这里的重量严格来说区别与我们以前的概念，因为它的单位是KG/KM，而不是单独的KG或G即它是单位长度线材的重量。W=d2×6.9822×n×k1×c×k2×p×k3W=d2×n×0.7854×8.9×1.03式中：d┉为单股铜线直径;N…股数K1…铜线掺入率;C…芯数P…芯线对数K2…芯线集合掺入数;K3…对型线缆集合掺入率(芯线无对绞,K3=1);上面公式出现了芯线掺入率、芯线对数，这是因为我们设计的线缆的芯线同样具有绞合、绞距等等概念。3.导体绞合外径的计算我们设计线缆包括线材外被是用量的计算，这对一个工厂来说是非常重要的。因此，导体绞合外径的计算就有必要了。无论是导体还是芯线都存在两种绞合：同心绞、束绞。名副其实，同心绞是指以一条或多条铜单线为中心，在其周围各层以左右交互之方向绞合。每层的单线总数均比其内一层多6条。束绞是叫所有单线，依同一方向绞合。其它还有复合绞等等。当导体股数（芯线条数）为7、19、37、61、95并胶合时，为同心绞；其余股数（芯数）为束绞。导体胶合外径的计算公式如下：同心绞胶合外径D=(1+2n)*dn为导体自内到外的层数；束绞胶合外径D=√N×1.155×dD为绞合外径；N为导体股数。芯线胶合外径则可参考《电子线材用量设计应用公式标准》。前面还提到“对型线缆集合掺入率”，所谓对型即导体（芯线）两两绞合在一起，之后所有导体（芯线）再一起总绞（也可以不总绞）。这一般是应用在要求较高电器性能的线材上。值得一提的是，芯线绞与导体绞是相同原理，但芯线绞我们称之为芯线集合层心径的概念，如下图：二、绝缘材料与绝缘相关计算1.塑料材料的两种特性：1.1热可塑性（THERMO-PLASTIC）；1.2热固性（THERMO-SETTING）；2.常用到的绝缘材料有：PP（Polyproplene）材料—般较亮，较硬，燃烧平稳，无太多的烟尘，有下滴现象。价格较低。SR-RVC(SR-Polyvinylchloride)材料—较暗，较软，燃烧有大量的烟尘。价格较贵FEP耐油、耐磨、电气性能好等特点。PE(PolyEthyleneResin)材料—很亮，很软，较难加工，无下滴现象。价格较贵。对塑料材料而言，无论绝缘材料还是线材外被材料都有一些重要的机械特性、化学特性等等。这可以参考《电线用塑料材料特性表》。比重在电线电缆设计中也很重要，例如报价。比重概念中，有一个加权平均比重的概念。表示入下公式：n1×ρ1+n2×ρ2ρ平均=n1+n2其中：n1ρ1…为第一种材料的比例、比重；其中：n2ρ2…为第二种材料的比例、比重。2.有关绝缘的计算2.1重量（KG/KM）：（工厂适用）W=[πρt(D+t)+K4d2ρ]×C×K2×P×K3W=(D2-d2)×0.7854×P式中：π…圆周率（3.146）,ρ…比重,D…导体绞合外径(mm),t…绝缘厚度；K4…押入系数,d…单线线径;C芯数；K2…芯线掺入率；P…对数；K3…对型电缆集合掺入率。2.2重量（KG/KM）：（业务适用）W=[D2-Nd2]×0.7854×ρ×C×K2×P×K3式中：D…绝缘外径（mm），N…导体总股数，d…单线径(mm).0.7854…π/42.3绝缘外径（mm）D=2×t+d式中：t…绝缘厚度，d…导体绞合外径（mm）。二、对绞、集合之绞线眼模之设计与选用一个例子：3C×0.75㎜2+PVC电源线(地线为裸铜).0.75㎜2(19/0.23TS)×2C+19/0.23TSID=1.75mm;试问其绞合外径是多少？选用多大的绞线眼模？求出总截面积:A=0.7854×1.75×2+0.7854×1.15×2近似求绞合外径:D=√(A/0.7854)≈3.6mm但实际上眼模不能达到这个要求(D=3.6mm)在集合盘上应按如下摆线法：这样才不容易出现前左图中的极限现象。因此D什还要加上一个经验值，通常加上0.5。四、包带、包带材料及相关计算4.1选用包带之原因1.使线材成圆柱状（有的芯线不需要总绞，外面只包一层包带）；2.防止线材松散；3.遮蔽，使信号不受干扰；４.在导体与遮蔽线之间起绝缘作用；4.2包带材料1.AL-mylar(ρ=1.872≈1.9)一般用单面，遮蔽面积小，遮蔽电阻大。线材包带有两种方式：Facc-in：铝箔向内，用在没有线材不再经过编制或缠绕的线材场合，也起遮蔽作用；Facc-out铝箔相对铜箔而言，铝箔软且便宜，因此使用特别广泛。2.麦拉带（ρ=1.4）“海翠尔Hytrel）做成带状后就是麦拉带.具有良好的抗张强力,依次,有防止松散的作用.例如用在电线电缆场合.3.棉纸带（ρ=0.8）棉纸带,起圆滑、柔软、绝缘作用。例如用在鼠标线场合。此外还有铜箔（ρ=8.89），PE带（ρ=0.93），发泡PP带等等。4.3.包带机目前有两种，1.附于绞线机/集合机上，适用于宽包带；2.专用包带机，适用于较小包带；4.4.包带方式包带方式分纵包和横包，横包又分卷包和斜包两种方式，如下图所示：纵包用在扁平线材和芯线不需要总绞的场合，不要求柔软度；斜包速度快；卷包柔软度好。选择带宽：卷包时W=3D，斜包时W=4～5D，并可以参考公司采购之包带材料宽度（w为带宽，D为包带前线材外径，又称包带下径）。包带重叠度取决于线材直径，一般来说，不超过1/4圆弧长。包带所用的眼模（包带进入束绞机须通过的模具）选用不可过大或过下，一般取包带后的外径（D+0.3）mm。4.5.包带部分的计算4.5.1重量（KG/KM）:（适用卷包或斜包）W=（N/N-1）×π×ρ×t×(D+t1)式中：N…重叠度之倒数，π…圆周率（3.146）,ρ…包带材料之比重,t…包带材料之厚度,D…芯线集合外径,t1…卷包之厚度(mm)4.5.2.包带外径（mm）：D=d+4t式中：d…芯线集合外径（mm），t…包带材料之厚度（mm）。五、放线轴、卷取轴于卷取长度之关系5.1.放线轴、卷取轴之概念如下图标，这种轴在工厂应该看到得较多。本厂各类成品、半成品线材在生产过程中要收集在线轴或卷取轴上。例如芯线押出，铜绞，编织，缠绕等等工艺过程。5.2线轴卷取长度计算公式L=N×n×π×(d+K2×φ×n)×103M式中：L…线轴可包装之线缆总长度。N=K1×W/φ…线轴内宽可排放之线行数。（舍去两位小数点）。K1…横排系数，以0.9计算：W…线轴内宽（mm）；φ…线缆直径（mm）n=H/（K2×φ）…线轴空间可置放之线层数。D…线轴筒径；H=(D-d-2g)/2…线轴有效卷取高度（mm）；D…线轴直径。G…卷空尺寸（mm）皆以mm表示。K2…纵系数，0.95计算六、缠绕与编织前面已经提到过缠绕与编织的共同作用是遮蔽，对外界电磁波产生隔离作用；保证内部信号的不受干扰，同时如果缠绕与编织接地的话，内部信号也不会泄漏，您到工厂押出就可以发现缠绕机上放线轴较小，因此缠绕后的线材都要经过倒轴（线材从一个放线轴转到令一个卷取轴）。由于加工的要求，缠绕线如果不倒轴，在外被押出引取时会出现松脱，堵在眼模口，引起断线。6.1.缠绕所需条数（N）：N=(D1×π/d)-3={[D1+d×π]/d}-3式中:D1…层心径(mm),d…缠绕铜线直径(mm),D1…缠绕下径,3是经验值,保证缠绕后的线材外表美观,否则由于缠绕铜线挨得比较紧密而容易出现交错现象,导致押出的线材外表面出现疙瘩,起伏不平.6.1.2.重量（KG/KM）：W=d2×6.9822×N×K5式中:d…单线直径;N…缠绕所需条数;K5…缠绕掺入数.6.1.3.外径（mm）：D=D1+2d式中:D1…缠绕下径(mm);d…单线径(mm)6.2.缠绕制程6.3.编织有关计算6.3.1编织角(tanθ)16锭编织机：tanθ=[2π(D1+2d)p]/C转为公制：tanθ=(D1+2d)p×0.01546124锭编织机：tanθ=(D1+2d)p×0.010307式中:2…又向交叉编织;π…圆周率;D1…编织前外径;d…单线径;P…每英寸之目数;C…编织机之锭数.从而可求出θ角度：最好不要大于30°，否则编網加工时，不易翻转。6.32添敷系数FF=（N×P×d）/(25.4Sinθ)式中：N…每锭股数；P…每英寸之目数；d…单线径（mm）;6.33.编织率FOCFOC=(2F-F2)×100%6.3.4.重量（KG/KM）W=d2×6.9822×M/Cosθ式中：d…单线径(mm)；6.9822…为（π/4）×铜比重8.89之常数；M…编织总条数N×C（每锭股数×锭数）.6.3.5.编织外径（mm）：D=D1+5d式中：D1…编织前外径(mm)；5…系数；d…单线径(mm)；6.4.编织制程通常在设计卡等等中会看到编织的构成方式这种表示方法：16/5/0.1ABCD说明:A表示锭数,表示16锭编织机;B表示间隔符号;C表示股数;D表示编织铜线的单线径.股数目数不可以任意变得过大或过小,但是可以变化.增加目数,减少条数,则编织的速度相应降低.七、外被及相关计