3D打印在电缆工艺过程中的应用

高 梅

（遵义精星航天电器有限责任公司 贵州 遵义 563000）

1 引言

电缆一般是指由传输线（包括电线、光纤等）、元器件（主要是连接器、开关）经过电装互联形成一定形状的具有传输电能、信息、以及实现光、电、磁能转换功能的电气制品。随着科学技术的不断发展，我国对航天事业和国防工业的发展提出新的要求，而电缆作为国防工业和航天事业的通信连接基础，除了对生产品种的要求更高以外，由于其生产工序的实际操作存在一定困难导致生产效率面临着严重挑战。而3D打印技术作为一种基于数字化文件为基础的快速成型的技术，该技术通过结合塑料、金属或陶瓷等材料逐层打印来构造物体，最终形成3D立体的物体。应用3D打印技术的这一特性，将其用于生产领域作为生产的辅助手段，不仅可以降低产品生产成本，更能快速提高生产效率[1]。

2 3D打印在电缆加工过程中的应用

2.1 电缆加工过程中的难点分析

在电缆组件的制作工艺流程中，包含多头和立体等复杂电缆的制作流程，电缆成型一直是一个必不可少的工序，其主要包括布线、线束成形等，电缆产品需要正确的布线、合理的线束成形。其中，布线是指将导线根据接线关系按照一定位置搁置的过程；线束成形指的是借助辅助工装通过导线弯曲、线束绑扎，护套组装等方式进行固定，从而保证电缆的形状以便对其进行加工。

然而在实际操作过程中，由于无固定物固定电缆，导致在需要弯曲条件下加工困难。在布线环节，其要求每根导线基本保持平行，无交叉、缠绕现象，以便对每根导线进行修线和在固定位置进行标识，由于导线具有一定弹性，导致电缆弯曲部分易有形变造成后道工序加工困难，所以需要辅助方法帮助待加工电缆弯曲固定，现常用的固定方法是手工进行固定和用木板上钉钉子的方式制作简易工装夹具，其中靠员工手工进行相关布线工序，实际操作过程中会耗费大量时间对各部分布线路径进行尺寸测量，该方法由于是人工操作，容易造成尺寸不符合要求，由于电缆中导线较多，各布线路径有一定接线关系，所以在需要消耗操作人员一定时间对各布线支路导线确认接线关系；木板上钉钉子的方式制作简易工装夹具固定，此方法在制作过程中发现很多地方仍需反复测量，且在实际操作中由于操作不当可能会使导线线皮会被钉子划伤等情况造成返工重做，使制作效率降低。

2.2 3D打印机参数介绍

本文以极光尔沃3D打印机为例，介绍其在电缆加工过程中的应用，具体参数如表1所示。

表1 极光尔沃3D打印机主要参数

该设备运行的温度要求如上表所示，在此范围内本打印机可正常工作，当环境温度超出上述范围时，可通过调节打印机热床温度或切片温度确保设备达到最佳打印效果。极光尔沃3D打印机实物图及其部件图如图1、图2所示。

图1 极光尔沃3D打印机实物图

图2 极光尔沃3D打印机结构示意图

2.3 3D打印在电缆加工过程中的应用

使用3D打印机设计其布线工装辅助生产，打印工装模型的具体步骤为：（1）调平机身为打印模型做好准备；（2）安装打印耗材；（3）将画好的模型考入SD卡选择模型；（4）模型打印，在打印初期值得注意的是如果观察到打印的模型不能完全黏附在平台上需要重新调平；（5）取出模型打印完成时待打印平台冷却后即可取出模型。其流程图如图3所示。

图3 极光尔沃3D打印机操作流程图

将3D打印技术运用到电缆加工的主要思路：使用该打印机打印工装来辅助生产使得加工过程中操作变得简单以便提高加工效率，具体表现为：固定各布线支路长度以免操作人员重复测量；在各支路之间设计挡板避免接线关闭出错，且模型耗材为PLA（聚乳酸），该耗材热稳定性好，室温下不产生形变，且该材料质地较软，不易刮伤电缆。如图4所示。

图4 未使用3D打印机前工装夹具

上图为未使用3D打印机前简易工装夹具，从图中可以看出该夹具在转弯处存在刮伤导线风险，且由于电缆布线位置会根据电缆的需求发生变化，此时就需要重新制作新的简易夹具，制作时会花费制作人员大量时间来反复测量个支路的长度，且随着支路数量增加，制作工装的时间也将增加，最终使得电缆加工效率变低。

图5为使用3D打印机制作的工装夹具图，该夹具图结构简单，设计难度低，图像蓝色线部分即为导线需要标识处，各支路长度即为电缆所需修线长度，且由于打印材质的特性，使得待加工电缆在弯曲处不会出现刮伤导线等现象，且由于各支路长度在设计模具时就已规定好，无需反复测量，降低了工装的制作时间[2]。

图5 3D打印工装夹具图

3 结论

本文结合3D打印机的技术特点以及电缆组装过程中的操作难点，针对目前所采取的措施的不足之处，通过使用3D打印机打印布线工装以固定电缆使工序操作简便，提高了产品的加工效率，且由于3D打印机工装模型制作简单，且制作周期快，便于制作不同尺寸不同形状的工装使得产品成本降低。3D打印机在电缆加工领域的运用场景不止于此，未来3D打印技术在加工领域将得到更广泛的运用。