計算機電纜的成本核算方法

電纜結構設計與物料用量計算 電纜結構設計是把線材各組成部分參數書面化.在設計過程中，主要是根據線材的有關標準，結合本廠的生產能力，盡量滿足客戶要求.并把結果以書面形式表達出來，為生產提供依據. 物料用量計算是根據設計線材時選用的材料及結構參數，計算出各種材料的用量，為會計部計算成本及倉儲發料提供依據.

導體部分有關設計與計算:

導體在結構上有實心及絞線兩種，而其成份方面有純金屬.合金.鍍層及漆包線等.在設計過程中，對于不同的線材選用這些導體材料時，基于下面幾個方面:

1.線材的使用場所及后序加工方式. 2.導體材料的性能:導電率，耐熱性.抗張強度.加工性.彈性系數等. 1.導體絞合節距設計: 絞線中絞合節距大小一般根據絞合導體線規選取(主要針對UL電子線系列， 電源線，UL444系列，CSA TR-4系列對導體的節距有要求，需根據標準設計)，有時為了改善某種性能可選其它的節距.如通信線材為了降衰減選用小節距，為了提供好的彎曲性能選用較小的節距.

2.多根絞合導體絞合外徑計算:

導體絞合采用束絞方式進行，絞合外徑采用下面兩種方法計算: 方法1: 方法2: d----單根導體的直徑 D---絞合后絞合導體外徑 N---導體根數 上述兩種方法中，方法2比較適合束絞方式導體絞合外徑計算： 3.導體用量計算: 1.單根導體 2.絞合導體 d----單根導體直徑 ρ—導體密度 N---導體絞合根數 λ---導體絞入系數 注:用量計算為單芯時導體用量，當多芯時須考慮芯線絞合時的絞入系數. 4.導體防氧化. 為防止導體氧化， 可在導體絞合時， 加BAT或DOP油（如電源線，透明線）。 擠出部分有關的設計與計算: 押出部分包括絕緣押出.內被押出及外被押出，在押出過程中，因對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，內護層與外護層采用半擠管式.有時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. 1.押出料的選擇: 設計過程中押出料的選擇主要根據膠料的用途、耐溫等級、光澤性、軟硬度、可塑劑耐遷移性、無毒性能等來選擇. 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)主要根據線材有關標準，結合廠內設備生產能力盡量滿足客戶要求. 3.膠料用量: 采用不同的押出方式，押出膠料用量計算公式也有不同. 擠管式 擠壓式 W=(S成品截面-S纜芯內容物)*ρ ρ-----膠料密度. 考慮到線材的公差， 現期線纜企業一般采用下面計算方法. W=3，14159*1.05*T*(2*D+T)* ρ 芯線絞合有關設計與計算: 芯線絞合國內稱為成纜，是大多數多芯電纜生產的重要工序之一。由若干絕緣線芯或單元組絞合成纜芯的過程稱芯線絞合。其原理類似如導體絞合，芯線絞合的一般工藝參數計算及線芯在絞合過程中的變形與絞線相似。芯線絞合根據絞合絕緣線芯直徑是否相同分為對稱絞合和不對稱絞合。因為芯線在絞合過程中有彎曲變形，有些較粗絕緣芯線在絞合過程采用退扭。如UL2919、CAT.5、IEEE1394、DVI芯線及其它高發泡絕緣芯線。以下分幾個方面敘述芯線絞合的工藝參數計算: 1.對絞: 對絞線的等效外徑: D=1.65d或1.71d (軟質用1.65d，硬質用1.71d)，sometimes D=1.86d 復對絞線等效外徑﹕ D=2.6d 多對數絞線等效外徑﹕ 對絞節距. 根據對絞組對數，芯線外徑選取. 2. 多芯絞合: 絞合外徑當芯線根數不多時，按正規絞合計算.見下表. 芯線排列方式及芯線絞合外徑計算可根據下表: 當芯線根數較多并線徑較小的情況下，可按束絞近似計算(導體絞合外徑計算公式) 絞合節距 一般絞合節距取絞合外徑的15~20倍.有時為了改善線材性能，可選擇合適的節距.如為了改善線材的彎曲性能降低絞合節距.USB電纜為了減小芯線變形，采用大節距.

3. 有關絞合中的基圓直徑.節圓直徑.絞合外徑
基圓直徑:對于某一絞線層，絞線前芯線直徑稱基圓直徑.
節圓直徑: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圓，其直徑為節圓直徑.
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)
節圓直徑為D’ D’=D0+d
絞合外徑為D D=D’+d
4.絞入系數:
芯線絞合的絞入系數為1+(圓周率X絞合外徑/絞合節距)的二次方.
D----絞合外徑.
H----絞合節距.
在絞線過程中，對于多芯并芯線分層的情況，雖然為束絞，各層芯線絞入系數并不相同.為了保守起見，增大安全系 數，并且減化計算，所以在上述絞入系數的計算中D采用芯線絞合的絞合外徑(理論上，各層的絞合系數應為節圓直徑代入上式計算).
斜包有關的設計與計算
斜包在線材中主要起屏蔽作用，有時作為同軸電纜的外導體。
屏蔽目的是將外界干撓消除，對于同軸電纜，由于有屏蔽層而使阻抗得以匹配，降低信號或傳輸能量之損失。
從屏蔽效果來講，斜包不如編織，其屏蔽效果具有方向性，彎曲時屏蔽特性發生變化但其具有完成外徑小、線材柔軟、價格也比較低特點。適用于低頻屏蔽。以下從幾個方面敘述斜包結構設計:
1.斜包的銅線根數近似計算:
整數部分
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。
此設計中的D斜包前外徑，相當絞線中基圓直徑。從理論計算上講，要達到100%斜包D應采用節圓直徑，但為了防止有時因節距選取較少及其它因素而產生過滿(容易起股)。所以D采用斜包前外徑(基圓直徑)。在實際生產中，因斜包銅絲一般為0.10mm、0.12mm的細線，其值在上述計算中忽略影響不大。采用上面公式計算，其斜包滿度可達90%以上，對線材的性能影響很少。
2.斜包節距的選擇:
斜包節距根據斜包前外徑大小選擇，一般按下面優化節距選取(此優化節距考慮到成本、附著力、外觀等方面，并通過長時間生產驗證)。
成品外徑 斜包節距
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:
斜包的絞入系數為1+(圓周率X斜包后外徑/斜包節距)的二次方.
D----斜包后外徑.
H----斜包節距.
4.斜包銅線的用量:
d----斜包導體直徑
ρ—斜包導體密度
N----斜包導體根數
λ---斜包導體絞入系數
5.斜包方向選擇.
斜包一般采用與成纜的反方向：斜包線材生產過程中，斜包銅絲與斜包前線材轉動方向相反，如果斜包方向與成纜方向相同時，斜包過程中會先把成纜線材先反扭，使線材松散，以致斜包易出現不良。 不過采用反方向斜包線材相對較硬，彎曲性能差。對于那些成纜芯線少，芯線線徑較大，沒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倒軸， 防止斷絲在過押出眼模時引起斷線
編織有關的設計與計算
編織與斜包相似，在線材中主要起屏蔽作用，防止外界電場與磁埸的影響，提高線材的干撓防衛度，與斜包、鋁箔相比具有以下特點：
1.屏蔽無方向性.
2.高頻屏蔽特性良好，適用于高頻屏蔽.
3.通過多層屏蔽，屏蔽效果可達100%.
4.彎曲時屏蔽特性無變化.
1.編織有關的計算公式:
編織角正切:
編織系數:
編織密度:
編織用量:
h-----編織節距.
d-----編織單線直徑.
a-----編織半綻子數.
n----編織并線根數.
α—編織角
2.編織各參數的確定:
1.根據纜芯外徑大小，及編織密度大小選定編織機類型(16錠或24錠高低速編織機)
2.選定適應編織機的編織單根銅線(鍍錫或裸銅線Φ0.08mm，Φ0.10mm， Φ.12mm)。
3.密度M.編織角度α.節距H的確定.
注:每錠中的根數應在3-9根的范圍內，因為根數少編織易斷線，而根數太多使得編織層同層內的銅線重疊，編織角度通常在50-70的范圍內，為提高生產效率則編織角度去接近70的值，由上述公式預算各參數，采用湊算法確定的適當的編織根數、編織角度、編織節距、編織密度。計算部分中的編織計算便是采用上述公式，采用枚舉法計算得出 其它結構設計與計算:
在線纜設計中，有時為了改善線材質量需加入其它的材料。為了使線材圓整，在芯線絞合時加入填充物；為了防止導體氧化在導體絞合時表面涂B.T.A為了改善線材附著力絕緣押出時在導體表面涂DOP或硅油，外被押出時在芯線表面拖滑石粉或云母粉。下面根據其作用不同分類敘述:
1.填充物設計與計算:
填充物主要有棉紗線和PP繩，設計時主要根據填充空隙大小、線材性能要求及材使用場所，選擇填充棉紗、PP繩或其它。
填充物根數計算
N=(S空隙/S單根填物)整數部分
填充物用量
W=單根重量*N*λ
λ-----為芯線絞合的絞入系數.
2.隔離層的設計與計算:
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。當線材只需分隔開時，選用紙帶；否則選用鋁箔。有時在一些高性能的通信線中隔離層采用無紡布或發泡PP帶(如SISC)
工藝方式
在分隔層的制造過程中，為了節約工時，可根據情況采用繞包.拖包.縱包三種不同方式.(注繞包.拖包時角度α=40-60;縱包時角度α=90).
物料用量
n-----為隔離層數.
t-----為隔離帶厚度.
ρ---為隔離材料密度.
k-----為隔離帶重疊率.
3.有關的絞入率計算:
m-----為節徑比.
h------為節距.
d------線材的絞合外徑.
說明1:上面的絞入系數計算都為一個工序的計算，在實際計算物量時，應考慮整個個生產過程，所以總的絞入系數可能為多個工序的絞入系數的乘積.
說明2: 設計計算時應取節距范圍的下限值，以在定額中爭取最大之絞入系數(而生產中采用接近最大之節距值，則既利于提高效率，又可減低正常生產中的材料消耗).
電氣性能計算部分
隨當代電氣通信事業的飛速發展，傳輸信號用的電線電纜電氣性能要求也越來越高，所以在通信線材結構設計時，線材的電氣性能應為重點考慮對象，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算方法：
發泡絕緣的等效介電常數的計算公式:
發泡絕緣是一種組合絕緣，主要是為了降低絕緣介質的等效介電常數，提高線材的電氣性能。發泡絕緣介質的等效介電常數介于空氣絕緣與塑料絕緣的介電常數之間，在設計的過程中可采用下面兩種方法對發泡絕緣介質的等效介電常數進行計算。
方法(1):
ε-介質的材料的等效介電常數
P-發泡度%，它表示泡沫介質內，所有小氣泡的體積與絕緣總體積之比.
方法(2):
D泡沫-----泡沫介質的比重
D材料-----介質材料本身的比重
εe----- 實心絕緣的介電常數
ε------ 發泡絕緣的介電常數

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