三维电缆制造技术在导弹总装敷设中的应用研究

三维电缆制造技术在导弹总装敷设中的应用研究

李瑛邱凯冯立杰蔡泽徐馨忆钱凤丁军华

关键词：弹上电缆；三维布线；安装敷设；仿舱体装置

0引言

弹上电缆组装件制作由于其使用环境的特殊性，以及在航天型号系统中的信息神经网络地位，决定了它在电气性能方面必须要求高质量与高可靠，确保万无一失。随着导弹武器现代电子信息技术发展，导弹舱体结构趋于小型化、功能多样化，电缆敷设空间大幅度缩小，布线的密集度大大增加，电缆导线束成型中屏蔽线与非屏蔽线混杂，强硬弯曲及反复折扭电缆的导弹总装敷设方式会带来一定的电缆网质量隐患甚至会造成电缆网失效质量问题。

1弹上电缆的现状分析

弹上电缆的特点是分支较多，结构紧密，电缆安装尺寸位置要求精准，一旦尺寸偏长或偏短将无空间位置可借助。为了提高电缆网的质量可靠性，除了对电连接器和电线电缆有高质量要求外，还应重点关注窄空间舱体复杂结构电缆安装敷设后的最终成形状态、受力状况及布线位置的耐环境能力。

分析目前窄空间舱体复杂电缆制造工艺过程就会发现，在电缆线束制造的过程中存在如下问题：

1.1二维平面制造电缆精准度差，人工效费比低

由于采用传统的制作流程，操作人员通过设计部门下发的电缆二维外形图、电缆接线图及生产工艺规程来进行实际复杂电缆制造，制作出的电缆对安装位置缺乏实际精确定位，需反复试装重复修改尺寸后得出最佳图样及工艺，复杂又重复性的电缆制造工艺过程带来了严重的材料及人力资源的浪费，造成效费比低及增加了研制产品的成本，延误了生产进度。

1.2舱内空间狭小、安装困难，敷设电缆易产生记忆性折扭

由于制作复杂结构电缆时依据二维外形结构图样指导生产，操作人员制造的电缆产品往往缺少导弹舱体三维空间结构的属性，产品电缆往往与实际敷设环境有差距，分支出线位置无旋转角度，造成安装时存在弯折电缆旋转角度对接插头现象。另外因舱体空间结构狭窄，舱内电缆安装困难，内部调整次数多，电缆反复弯折、扭转、插拔、抽拉，电缆损伤的隐患很大，甚至已经对电缆产生了损害。同时，因胶带绑扎的电缆折扭后使得内部芯线发生变形，折扭缺陷一旦形成后难以去除，存在记忆性折扭（同一地方反复折扭），给产品电缆带来质量隐患。

2弹上电缆三维仿真制造技术

弹上电缆组件的三维仿真制造技术可以通过工艺人员在分析研究导弹舱体结构模型的基础上，进行电缆的仿真设计。通过仿真环境进一步设计制造复杂电缆仿舱体结构三维布线装置，最终由操作人员依据三维布线装置进行电缆的仿舱体成型制作。具体分以下二方面步骤进行：

2.1电缆仿舱体装置设计、制作

电缆仿舱体装置研究流程图见图1。工艺人员在模拟舱体实际敷设环境和空间结构要求、设计电缆仿舱体装置时，应着重考虑电缆分支长度、出线位置、出线方向以及需要预成型的位置和结构形状，提高电缆产品总装敷设后舱内布线的贴切性、合理性、一致性。结合电缆分支预成型工艺技术，预先释放导线束弯折应力，避免后期总装操作人员对电缆敷设的人为应力折扭，减少工人劳动强度，同时减少前期对电缆的多次设计和生产，最大限度地降低生产成本。具体可着手进行以下设计工作：

2.1.1计算机模拟仿真

舱体及设备仿真

电缆仿舱体结构三维布线装置的设计首先需要我们研究电缆的敷设对象和敷设环境，敷设对象即某舱体，敷设环境即电缆在舱体逐步安装设备单元后的敷设状态。因此应通过专业软件建立电缆所敷设的某舱体以及舱体内部设备单元的三维模型。通过某舱模型的建立我们可以了解电缆在整个舱体里面的敷设空间以及初步掌握电缆分支的出线位置、出线方向以及分支长度。

电连接器、电缆仿真

完成舱体及设备仿真设计后，应根据敷设环境以及电缆的特性在三维虚拟舱体内部进行三维布线。而电缆的组成主要包括电连接器和线束，因此，首先应对电连接器和线束进行建模。图2所示是通过计算机建立的部分电连接器模型图，图3所示是通过计算机建立的电缆敷设后的模型图。

2.1.2电缆仿舱体结构三维布线装置设计

在完成舱体、设备单元以及电缆仿真技术研究的基础上，可以进一步进行电缆仿舱体结构三维布线装置的设计工作，为便于实际电缆制作的需要，最后应进行结构优化设计，主要包括以下三部分：

设备单元的结构优化设计

扎线架的简化设计

敷设轨迹的合理设计

通过以上三方面的技术研究，形成电缆仿舱体结构三维布线装置示意图，装置布局结构包括设备、支架、与插头对接舱壁以及扎线架及电缆束合理的敷设轨迹，如图3所示。

2.1.3电缆仿舱体结构三维布线装置制造

按照电缆仿舱体结构三维布线装置设计图样进行外协生产、实物制作，及相关固定结构件、电缆成形附件的采购。图4所示是电缆仿舱体结构三维布线装置组装实物图和拆散部件图。图4：电缆仿舱体结构三维布线装置组装实物图和拆散部件图

2.2弹上复杂电缆三维成型制作

弹上复杂电缆在制作过程中要依据仿舱体结构装置、充分考虑电缆敷设的轨迹以及某些转弯、扭转的位置和局部成型结构，通过预成型明确弹上电缆的结构和成型要求。针对弹上复杂电缆在仿舱体制作时需要考虑到电缆的柔软性和可操作性、出线位置和方向性、局部弯曲成型等问题，可分别采用混合包扎、分支出线优化、热缩成型、刚性成型等制作工艺技术（如图5所示）。

3试验方法

弹上电缆网除常规进行电性能检查如导通、绝缘之外，应进行100%高低温循环及随机振动应力筛选试验及例试试验项目。需要指出的是为真正考验电缆网的耐振动环境的可靠性，可在振动筛选试验时，对电缆网采用特定的对接工装进行瞬通瞬断检测技术，实施电缆网振动过程的动态监测。另外可按设计要求，增加X射线探伤检测试验。

4操作要点及防护措施

在操作使用安装弹上电缆过程中，应正确拿起、收放，不应使电缆受扭力拉伸及过度反复弯曲，一般电缆的弯曲半径不应小于其外径的6倍，在靠近电连接器根部导线束处弯曲半径不应小于其外径的10倍。

为加强对电缆贮存、运输、使用环节上的保护作用，稳定电缆导线内部的结构质量，有效地防止生产环节中电缆导线折扭缺陷产生，可设计防护泡沫贮存箱有序地盘放电缆，有效地控制电缆的弯曲半径。

5结语

通过对窄空间弹上电缆安装敷设过程中三维布线制造技术方法的研究，解决了以往敷设过程中强硬弯曲及反复折扭电缆的质量隐患；同时，通过研究设计舱体结构模型布局及虚拟电缆敷设轨迹仿真，设计制造仿舱体结构三维布线装置，正确指导舱内复杂电缆三维成型制作，有效地防止安装敷设过程电缆导线折扭缺陷产生。本文通过本单位实际制造过程中的案例，给出一些设计仿真技术、可制造工艺技术方面的原则及试验、操作要求，使很多问题能在设计阶段予以考虑，避免电缆产品制造后的操作困难及影响产品的可靠性。

参考文献

[1]李晓麟主编.多芯电缆装焊工艺与技术[J].电子工业出版社,2010

[2]陈正浩.电子装联可制造性设计[J].电子工艺技术,2006,27(3):177-180.

[3]田波.半刚性电缆组件可靠性技术研究.电子机械工程,2004,(3):22-23