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(xiàn)材各組成部分參數書(shū)面化.在設計過(guò)程中，主要是根據線(xiàn)材的有關(guān)標準，結合本廠(chǎng)的生產(chǎn)能力，盡量滿(mǎn)足客戶(hù)要求.并把結果以書(shū)面形式表達出來(lái)，為生產(chǎn)提供依據. 物料用量計算是根據設計線(xiàn)材時(shí)選用的材料及結構參數，計算出各種材料的用量，為會(huì )計部計算成本及倉儲發(fā)料提供依據.

導體部分有關(guān)設計與計算:

導體在結構上有實(shí)心及絞線(xiàn)兩種，而其成份方面有純金屬.合金.鍍層及漆包線(xiàn)等.在設計過(guò)程中，對于不同的線(xiàn)材選用這些導體材料時(shí)，基于下面幾個(gè)方面:

1.線(xiàn)材的使用場(chǎng)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(xiàn)中絞合節距大小一般根據絞合導體線(xiàn)規選取(主要針對UL電子線(xiàn)系列， 電源線(xiàn)，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(shí)為了改善某種性能可選其它的節距.如通信線(xiàn)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(jìn)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(shí)導體用量，當多芯時(shí)須考慮芯線(xiàn)絞合時(shí)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(shí)， 加BAT或DOP油（如電源線(xiàn)，透明線(xiàn)）。 擠出部分有關(guān)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(guò)程中，因對線(xiàn)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(shí)為了滿(mǎn)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: 設計過(guò)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(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)主要根據線(xiàn)材有關(guān)標準，結合廠(chǎng)內設備生產(chǎn)能力盡量滿(mǎn)足客戶(hù)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(xiàn)材的公差， 現期線(xiàn)纜企業(yè)一般采用下面計算方法. W=3，14159*1.05*T*(2*D+T)* ρ 芯線(xiàn)絞合有關(guān)設計與計算: 芯線(xiàn)絞合國內稱(chēng)為成纜，是大多數多芯電纜生產(chǎn)的重要工序之一。由若干絕緣線(xiàn)芯或單元組絞合成纜芯的過(guò)程稱(chēng)芯線(xiàn)絞合。其原理類(lèi)似如導體絞合，芯線(xiàn)絞合的一般工藝參數計算及線(xiàn)芯在絞合過(guò)程中的變形與絞線(xiàn)相似。芯線(xiàn)絞合根據絞合絕緣線(xiàn)芯直徑是否相同分為對稱(chēng)絞合和不對稱(chēng)絞合。因為芯線(xiàn)在絞合過(guò)程中有彎曲變形，有些較粗絕緣芯線(xiàn)在絞合過(guò)程采用退扭。如UL2919、CAT.5、IEEE1394、DVI芯線(xiàn)及其它高發(fā)泡絕緣芯線(xiàn)。以下分幾個(gè)方面敘述芯線(xiàn)絞合的工藝參數計算: 1.對絞: 對絞線(xiàn)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 復對絞線(xiàn)等效外徑﹕ D=2.6d 多對數絞線(xiàn)等效外徑﹕ 對絞節距. 根據對絞組對數，芯線(xiàn)外徑選取. 2. 多芯絞合: 絞合外徑當芯線(xiàn)根數不多時(shí)，按正規絞合計算.見(jiàn)下表. 芯線(xiàn)排列方式及芯線(xiàn)絞合外徑計算可根據下表: 當芯線(xiàn)根數較多并線(xiàn)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(shí)為了改善線(xiàn)材性能，可選擇合適的節距.如為了改善線(xiàn)材的彎曲性能降低絞合節距.USB電纜為了減小芯線(xiàn)變形，采用大節距.

3. 有關(guān)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(xiàn)層，絞線(xiàn)前芯線(xiàn)直徑稱(chēng)基圓直徑.
節圓直徑:單線(xiàn)絞合在直徑為D0的圓柱體上，以單線(xiàn)軸線(xiàn)至絞線(xiàn)軸線(xiàn)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(xiàn)的外接圓直徑為絞線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)過(guò)程中，對于多芯并芯線(xiàn)分層的情況，雖然為束絞，各層芯線(xiàn)絞入系數并不相同.為了保守起見(jiàn)，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(xiàn)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(guān)的設計與計算
斜包在線(xiàn)材中主要起屏蔽作用，有時(shí)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(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(xiàn)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)方面敘述斜包結構設計:
1.斜包的銅線(xiàn)根數近似計算:
整數部分
D-----斜包前外徑.
d------斜包銅線(xiàn)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(xiàn)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(shí)因節距選取較少及其它因素而產(chǎn)生過(guò)滿(mǎn)(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的細線(xiàn)，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(mǎn)度可達90%以上，對線(xiàn)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(yōu)化節距選取(此優(yōu)化節距考慮到成本、附著(zhù)力、外觀(guān)等方面，并通過(guò)長(cháng)時(shí)間生產(chǎn)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(xiàn)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(xiàn)材生產(chǎn)過(guò)程中，斜包銅絲與斜包前線(xiàn)材轉動(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(xiàn)材先反扭，使線(xiàn)材松散，以致斜包易出現不良。 不過(guò)采用反方向斜包線(xiàn)材相對較硬，彎曲性能差。對于那些成纜芯線(xiàn)少，芯線(xiàn)線(xiàn)徑較大，沒(méi)有隔離層的線(xiàn)材只能采用與成纜反方向。
6.斜包線(xiàn)材外被押出:
斜包線(xiàn)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(xiàn)
編織有關(guān)的設計與計算
編織與斜包相似，在線(xiàn)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(xiàn)材的干撓防衛度，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100%.
4.彎曲時(shí)屏蔽特性無(wú)變化.
1.編織有關(guān)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(xiàn)直徑.
a-----編織半綻子數.
n----編織并線(xiàn)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(lèi)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(xiàn)(鍍錫或裸銅線(xiàn)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(xiàn)，而根數太多使得編織層同層內的銅線(xiàn)重疊，編織角度通常在50-70的范圍內，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(xiàn)纜設計中，有時(shí)為了改善線(xiàn)材質(zhì)量需加入其它的材料。為了使線(xiàn)材圓整，在芯線(xiàn)絞合時(shí)加入填充物；為了防止導體氧化在導體絞合時(shí)表面涂B.T.A為了改善線(xiàn)材附著(zhù)力絕緣押出時(shí)在導體表面涂DOP或硅油，外被押出時(shí)在芯線(xiàn)表面拖滑石粉或云母粉。下面根據其作用不同分類(lèi)敘述:
1.填充物設計與計算:
填充物主要有棉紗線(xiàn)和PP繩，設計時(shí)主要根據填充空隙大小、線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)材中只起分隔作用；鋁箔在線(xiàn)材中有分隔作用與屏蔽作用。當線(xiàn)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(xiàn)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，為了節約工時(shí)，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(shí)角度α=40-60;縱包時(shí)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(guān)的絞入率計算:
m-----為節徑比.
h------為節距.
d------線(xiàn)材的絞合外徑.
說(shuō)明1:上面的絞入系數計算都為一個(gè)工序的計算，在實(shí)際計算物量時(shí)，應考慮整個(gè)個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，所以總的絞入系數可能為多個(gè)工序的絞入系數的乘積.
說(shuō)明2: 設計計算時(shí)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(chǎn)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(chǎn)中的材料消耗).
電氣性能計算部分
隨當代電氣通信事業(yè)的飛速發(fā)展，傳輸信號用的電線(xiàn)電纜電氣性能要求也越來(lái)越高，所以在通信線(xiàn)材結構設計時(shí)，線(xiàn)材的電氣性能應為重點(diǎn)考慮對象，下面部分主要介紹常用的通信線(xiàn)材基本的電氣性能理論計算方法：
發(fā)泡絕緣的等效介電常數的計算公式:
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，提高線(xiàn)材的電氣性能。發(fā)泡絕緣介質(zhì)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(guò)程中可采用下面兩種方法對發(fā)泡絕緣介質(zhì)的等效介電常數進(jìn)行計算。
方法(1):
ε-介質(zhì)的材料的等效介電常數
P-發(fā)泡度%，它表示泡沫介質(zhì)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(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
ε------ 發(fā)泡絕緣的介電常數

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