双、三绞线绞合前后尺寸差异浅析

陈俊杰，张黎明，陈轩，王剑，王楠，张静

（陕西万方天运汽车电器有限公司，陕西 西安 710201）

前言

在汽车线束中，有很多系统都会用到双、三绞线，以达到各路信号传输互不干扰，传递效果更佳的目的。在线束厂内部进行绞合导线的过程中，有两个很重要的参数需要控制：绞距&绞后尺寸。绞距的大小会直接影响信号传输能力，不同的绞距对不同波长的信号有不同的抗干扰能力。同时绞距也直接影响着绞后尺寸的变化，绞后尺寸则是汽车线束总成在预装和组装过程中保证成品合格的关键尺寸。高端的绞合设备参数由设备厂设定，对于普通的绞合设备需线束加工单位进行相应的参数调整。所以以下为本人在工作中得出的理论推导过程和试验数据，整理后加以描述分享，希望可以共同探讨进步。

1 理论计算

1.1 绞合线分为双绞线&三绞线

图1 双绞线模型

图2 三绞线模型

1.2 绞线长度与绞合圈数的关系

现有设备绞合动作为：

一端线夹夹紧，另一端线夹由电机驱动旋转，从而使导线绞合。

绞线设备线夹每旋转0.5 圈产生一个绞合点，旋转1 圈产生个节距h。

图3 双绞线三角函数关系示意图

所以绞线绞前尺寸：

绞线绞后尺寸：

变量解释如下：

L——绞线绞前尺寸

L'——绞线绞后尺寸

n——设备驱动端线夹旋转圈数

L1——单个绞距内导线绞前长度

L2——解绞长度（各公司有固定的尺寸要求，即为已知值）

h——绞距

D——绞线外径

α——导线的绞合时的螺旋升角

C——导线绞合前尺寸

d——导线绝缘层直径

1.3 双、三绞线束外径与导线直径的关系

图4 三绞线外径示意图

图5 双绞线外径示意图

双绞线外径：

三绞线外径：

1.4 双绞线公式推导

单个节距内，导线绞后&绞前尺寸关系推导如下：

所以单个节距内，绞后&绞前尺寸比：

所以，双绞线绞后尺寸为：

所以双绞线绞合前后的尺寸消耗量M双绞为：

1.5 三绞线公式

因为三绞线相较于双绞线，线束外径 D=2.1547d

所以同理推导可得：

三绞线绞后尺寸为：

三绞线绞合前后的尺寸消耗量M双绞为：

1.6 绞线回弹问题

在绞线完成绞合后，因导线在外力的作用下形变为空间螺旋线，导线内部存在内应力驱使其向绞合前的直线状态回弹，不同长度、不同线径、不同型号的线，在绞合完成后回弹的圈数不同。

为解决该问题，有以下两种解决办法：

方法一：

在以上理论基础计算得出的绞合圈数以外，需要去实际生产中跟踪回弹圈数，根据所得出的区间数据，用数据分析软件进行拟合，得出区间更小、更细分化的回弹圈数，然后将其作为一个回弹修正量依据绞线的各种特性加入到绞合圈数中以达到抵消回弹量对绞距和绞后尺寸的影响。高端设备设备自身拥有反转功能，当导线绞合完成后，设备自动反转，消除导线因绞合产生的应力，减少因设备对导线绞合产生的尺寸消耗。

方法二：

在绞合线完成后，可让其在两端固定的情况下进行时效处理，经过特定的时间后，绞合线屈服于空间形变，不再有回弹成直线状态的趋势。（固定方式可以为两端固定直线式平铺时效或者一端固定，缠绕于滚轴上然后再固定另一端，进行时效处理，具体方案具体另行设计。）该方案用于现场实际加工的话，较为耗时，不利于加工效率的提升。在实际过程中不建议使用。

2 实际生产产品的合格与否及修正措施

实际生产中主要控制的就是：绞线绞后尺寸（L’）和绞距（h），实际绞后会存在以下三种情况（前提是下线长度在下料长度公差范围内）：

（1）绞距和绞后尺寸均在正常要求范围内；

可正常使用，绞后圈数无需修正；

（2）绞距超过要求的上限（例如：当绞距要求25±5mm时，加工产品的实际绞距＞30mm），且绞后尺寸长于要求的绞后尺寸；

修正措施：增加绞合圈数n；

（3）绞距低于要求的下限（例如：加工的产品实际＜20mm），且绞后尺寸短于要求的绞后尺寸。

修正措施：减少绞合圈数n。

除过以上三种情况，所出现的绞后不合格品，异常问题分析时可考虑进行以下问题分析，例如：

（1）绞距超过要求的上限，但是绞后尺寸短于要求的绞后尺寸，则说明线长度短，核定下料长度或工艺设定的下料尺寸；

（2）绞距低于要求的下限，但是绞后尺寸长于要求的绞后尺寸，则说明下线长度长，核定下料长度或工艺设定的下料尺寸。

3 结论

通过以上推导所得出来的公式，可以方便的计算出双、 三绞线绞后尺寸，直观的体现出绞前绞后电线长度变化，并且得出绞合消耗量，方便技术人员快速的通过理论公式得出结果，给公司原材料选定，产能核算提供准确的数据支撑。方便公司管理层对于绞合线的成品采购或公司内部自行加工提供直接参考。上述推导过程非经验公式，因为经验公式并不能够适用于所有设备，仅仅适用于当时数据采集时的设备工况，随着设备使用年限变化设备的性能也会随之变化，故经验参数需适时修正。同时设备与设备之间的性能差异会致使产品加工结果也随之发生相应变化。

不同的产品结构或者主机厂，对于生产加工模式的影响较大，若产品结构较为单一，选择定制料较为便捷，节省了公司内部的人力资成本、运营管理成本。