便携式可搬移箱技术浅谈

张伟梁，吴 辉，石小富

（中国电子科技集团公司第二十八研究所，江苏 南京 210007）

1 研究背景

为应对现代战争机动灵活、快速反应的要求，指挥自动化系统已从地面固定指挥所模式向机动式模式快速发展，便携式可搬移箱因其可快速架设/撤收、随遇入网的战场环境适应能力而得到推广[1]。便携式可搬移箱是一种用来安装和保护电子设备的移动载体，具有结构紧凑、设备集成度高、质量轻巧、携行方便、便于搬运等特点[2-4]。

目前，国内外便携式可搬移箱的材料和生产制造技术主要包括：①采用PP 塑料或ABS 塑料滚塑成型；②采用碳纤维复合材料真空导流或模压加工成型；③采用金属材料折弯焊接成型。受制于PP 塑料、ABS塑料耐候性差，不适用于野外露天环境，碳纤维复合材料可搬移箱生产周期长、效率低、成本高等原因，目前便携式可搬移箱使用最广泛的制造技术仍为金属材料折弯焊接成型[5]。

本文主要介绍金属材料便携式可搬移箱的结构组成、主要结构组成部分的材料选择、生产制造技术以及便携式可搬移箱生产制造新技术等方面内容。

2 便携式可搬移箱的结构组成

便携式可搬移箱主体结构包括箱体、盖板、堆叠块、把手、弹簧减震器、骨架等，如图1 所示。堆叠块用于可搬移箱体纵向堆放时不同箱体之间定位及紧固；把手用于作战使用人员快速便捷搬运箱体；弹簧减震器用于将骨架与箱体进行连接，同时对骨架内设备进行减震；骨架用于承载便携式可搬移箱内设备、插箱等，主体结构包括立柱、纵梁、横梁、角板及导轨等，其中立柱、纵梁、横梁、角板形成骨架主体结构，导轨与骨架主体结构相连。

图1 便携式可搬移箱主体结构组成

3 便携式可搬移箱的制造技术

3.1 箱体的制造技术

箱体采用金属板材折弯焊接成型。考虑到轻量化及生产工艺性，材料一般选择5A05、5A02 铝合金。5A05、5A02 铝合金是铝镁系铝合金，具有强度中等，延展性、焊接性及耐腐蚀性能良好的特点[6]。

箱体为封闭四面体结构，通过冲压或一次折弯焊接无法加工成型，需要对箱体进行钣金拆分。箱体的一般生产流程如下：钣金拆分→数冲→折弯→焊接→TOX 圆点铆接→涂覆。

钣金拆分是将设计图纸进行钣金平板展开，形成可二维加工的图纸。可搬移箱体为封闭四面体结构，需要将其拆分成2 部分，如图2 所示。在进行钣金拆分时，拆分部位要考虑箱体的整体美观性及防雨性能等要求，拆分点一般选在箱体的下表面。

图2 便携式可搬移箱箱体的钣金拆分

数冲加工主要是通过数控冲床冲裁可二维加工图纸的各特征。为提高箱体的局部强度及刚度，箱体设计时一般会在主要平面上设置加强筋。加强筋通过数控冲床冲压成型，在冲压过程中，要严格控制加强筋的有效高度，避免有效高度过大导致板材整体变形量大，增加后续校形难度；避免有效高度过小失去强度、刚度加强的意义。根据笔者多年的经验，厚度2 mm的板材一般可将加强筋有效高度控制在5 mm 左右。

折弯加工是通过数控折弯机对钣金展开料施加压力，将平面类板材形成立体形状的过程。便携式可搬移箱的箱体折弯前需要根据板材厚度选择合适的折弯模具，在折弯过程中遵从由内到外的原则进行折弯。

便携式可搬移箱箱体的焊接方法选用钨极氩弧焊，焊接电源选用交流焊接电源。当电极处于电流正半波时，质量较大的正离子撞击工件表面的氧化膜，对焊件熔化表面进行清理（阴极清理）；而当电极处于电流负半周时，电极产热量降低，钨电极得到冷却。焊丝选用ER5356 铝镁合金焊丝，ER5356 铝镁合金焊丝耐腐蚀、强度高、通用性大，在铝合金薄板焊接中使用广泛。在焊接过程中需要注意由于铝合金线膨胀系数大于等于22×10-6K-1，焊接时焊件的变形趋势较大，必须采取预防焊接变形的措施。便携式可搬移箱箱体在焊接过程中，为减小变形，在焊前需采用仿形法制作与可搬移箱两端通孔形状相符的工装进行支撑固定，减小焊接过程中的收缩变形。

可搬移箱体的制造过程中，减少焊缝长度，进而降低箱体的焊接变形量。在箱体制造技术选择时，箱体口沿处采用焊接成型，箱体拆分拼接处采用TOX 圆点铆接成型，如图3 所示。TOX 圆点铆接是一种无铆钉自冲压铆接技术，通过使用圆形凸模将需要连接的材料压入凹模腔，随着冲击力的继续增大，凸模端的材料被挤压并向外扩散到凹模端材料内，形成可靠接头[7]。为确保拆分边的铆接强度，需要严格控制铆接点间距以及铆接后铆接点处的底厚。根据笔者多年经验，铆接点间距需控制在100 mm 左右，铆接点处底厚需要控制在0.5 mm 左右。

图3 便携式可搬移箱体的TOX 铆接

箱体成型后进行涂覆处理，涂覆一般选择氧化后喷塑。喷塑前采用高温胶代替常规密封胶、腻子等对箱体进行密封粘接、找平，避免高温下箱体表面产生鱼眼和鼓包等现象[8]。

3.2 盖板的制造技术

便携式可搬移箱盖板材料与箱体所选用材料相同，常选用5A05、5A02 铝合金。生产制造技术与箱体类似，主要生产制造工序如下：钣金拆分→数冲→冲→折弯→焊接→涂覆。

与箱体不同的是盖板增加了冲工序，冲工序的主要加工内容为冲锁孔台阶（俗称引苞）。冲锁孔台阶的目的是降低锁安装面，避免锁安装后凸出盖板表面妨碍箱体之间的拼接。冲锁孔台阶需要设计专用模具，通过冲床冲压加工成型。

3.3 骨架的制造技术

便携式可搬移箱骨架采用组合式框架结构，包括横梁、立柱、纵梁、压铸角部连接件等。为实现组合化、系列化，横梁、立柱、纵梁等皆采用型材制作，型材原材料选用6063-T5 铝合金。

铝型材和压铸角部连接件经化学氧化处理，色泽美观大方，防腐性能优良。

横梁、立柱、纵梁等通过压铸角部连接件螺接成整体。立柱、横梁与角部连接件过盈配合连接，同时通过螺钉进行加固。

为方便后续设备安装，后面板与骨架的连接固定需要在骨架上预制螺纹孔。考虑到铝螺纹在多次、频繁拆装时易产生烂牙、螺纹松动等隐患，在骨架预制螺纹处安装钢丝螺套。钢丝螺套是一种新型的连接紧固技术，可有效改善连接条件，提高螺纹的强度及耐磨性，提高连接的可靠性[9]。

3.4 便携式可搬移箱的装配

便携式可搬移箱的装配包括了箱体装配、骨架与箱体的紧固装配、设备装配、箱体盖板与箱体装配等。

箱体装配包括堆叠块的安装、把手的安装、密封条的安装等。堆叠块、把手等与箱体进行装配时，结合面及安装螺钉需要带密封胶，提高箱体整体的防水性能。密封条安装在箱体口沿上，密封条上预留安装接口，与箱体口沿紧密配合。

骨架与箱体紧固装配主要是通过弹簧减震器将骨架与箱体连接成整体。箱体上焊接有内螺纹螺柱，骨架上预留有弹簧减震器安装孔。弹簧减震器安装时螺钉处需要带螺纹胶，进一步提高螺钉安装处的放松性能。

设备装配主要是设备与骨架的安装。设备两侧通过固定弯角或导轨安装在箱体上，设备面板预留紧固孔或安装有松不脱螺钉，设备通过面板与骨架可靠紧固。设备之间互联线缆通过走线板进行绑扎，防止线缆随意晃动损坏连接器接头。

所有装配工作完成后通过旋锁将箱体盖板与箱体进行锁紧固定。

4 便携式可搬移箱的生产制造新技术

4.1 便携式可搬移箱的温控技术

便携式可搬移箱作为军用设备载体，使用环境复杂多变，包括低温、高温等恶劣环境。而现有便携式可搬移箱多仅能提供设备安装基础条件，无法提供优良的环境保障条件以确保设备在恶劣环境下稳定运行。近年来，有科研工作者通过在可搬移箱体内粘贴保温材料、增加辅助调温装置等实现可搬移箱内温度可控[10-11]，满足在高温、低温等极端环境下箱体内设备的正常使用。

4.2 便携式可搬移箱的轻量化技术

便携式可搬移箱作为便携式载体，轻量化是最重要的技术指标。轻量化技术包括骨架的轻量化、箱体的轻量化、配件的轻量化。骨架轻量化目前主要技术方向为使用镁合金型材、碳纤维复合材料型材代替铝合金型材，但推广使用亟需解决镁合金加工工艺要求高、镁合金耐腐蚀性能差的问题；箱体轻量化主要技术方向为使用碳纤维复合材料制作箱体；配件轻量化主要技术方向为使用尼龙块、ABS 塑料等低密度非金属材料代替原有金属材料制作把手、堆叠块等配件，降低产品质量。

4.3 碳纤维便携式可搬移箱的高效低成本生产技术

碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度等特点，采用碳纤维复合材料制作便携式可搬移箱，与同类型的铝合金材质可搬移箱相比可减重20%[1]。但碳纤维复合材料成本高、生产效率低。为降低碳纤维便携式可搬移箱的原材料成本，目前的主要技术方向为通过箱体的不等厚设计，实现碳纤维、玻璃纤维以及轻质泡沫的混合铺层，降低单位体积内碳纤维的使用比例；为提高便携式可搬移箱的生产效率，目前的主要技术方向为采用预浸料复合材料进行铺层进而减少铺层时间，提高生产效率。

4.4 便携式可搬移箱的组合装配技术

便携式可搬移箱在固定指挥所应用最为广泛，随着应用需求的增多，便携式可搬移箱单体仅能提供设备装载及运输功能已无法满足需求。便携式可搬移箱需要与折叠台面、折叠椅、可抽拉翻转式显示器等进行功能组合，形成组合式操作台面、显控台、标准机架等功能组合体，进一步拓展便携式可搬移箱功能及应用范围。

5 结语

文中详细介绍了便携式可搬移箱的主要结构组成，箱体、盖板、骨架等主要组成部分的材料选择及生产制造技术。针对便携式可搬移箱制造中易出现质量问题的过程进行了详细描述。同时，针对近年来出现的便携式可搬移箱温控技术、轻量化技术、碳纤维便携式可搬移箱的高效低成本生产技术及可搬移箱的组合装配技术等新技术进行了简要介绍。