便攜式可搬移箱技術淺談

張偉梁，吳 輝，石小富

（中國電子科技集團公司第二十八研究所，江蘇 南京 210007）

1 研究背景

為應對現代戰爭機動靈活、快速反應的要求，指揮自動化系統已從地面固定指揮所模式向機動式模式快速發展，便攜式可搬移箱因其可快速架設/撤收、隨遇入網的戰場環境適應能力而得到推廣[1]。便攜式可搬移箱是一種用來安裝和保護電子設備的移動載體，具有結構緊湊、設備集成度高、質量輕巧、攜行方便、便于搬運等特點[2-4]。

目前，國內外便攜式可搬移箱的材料和生產制造技術主要包括：①采用PP 塑料或ABS 塑料滾塑成型；②采用碳纖維復合材料真空導流或模壓加工成型；③采用金屬材料折彎焊接成型。受制于PP 塑料、ABS塑料耐候性差，不適用于野外露天環境，碳纖維復合材料可搬移箱生產周期長、效率低、成本高等原因，目前便攜式可搬移箱使用最廣泛的制造技術仍為金屬材料折彎焊接成型[5]。

本文主要介紹金屬材料便攜式可搬移箱的結構組成、主要結構組成部分的材料選擇、生產制造技術以及便攜式可搬移箱生產制造新技術等方面內容。

2 便攜式可搬移箱的結構組成

便攜式可搬移箱主體結構包括箱體、蓋板、堆疊塊、把手、彈簧減震器、骨架等，如圖1 所示。堆疊塊用于可搬移箱體縱向堆放時不同箱體之間定位及緊固；把手用于作戰使用人員快速便捷搬運箱體；彈簧減震器用于將骨架與箱體進行連接，同時對骨架內設備進行減震；骨架用于承載便攜式可搬移箱內設備、插箱等，主體結構包括立柱、縱梁、橫梁、角板及導軌等，其中立柱、縱梁、橫梁、角板形成骨架主體結構，導軌與骨架主體結構相連。

圖1 便攜式可搬移箱主體結構組成

3 便攜式可搬移箱的制造技術

3.1 箱體的制造技術

箱體采用金屬板材折彎焊接成型。考慮到輕量化及生產工藝性，材料一般選擇5A05、5A02 鋁合金。5A05、5A02 鋁合金是鋁鎂系鋁合金，具有強度中等，延展性、焊接性及耐腐蝕性能良好的特點[6]。

箱體為封閉四面體結構，通過沖壓或一次折彎焊接無法加工成型，需要對箱體進行鈑金拆分。箱體的一般生產流程如下：鈑金拆分→數沖→折彎→焊接→TOX 圓點鉚接→涂覆。

鈑金拆分是將設計圖紙進行鈑金平板展開，形成可二維加工的圖紙。可搬移箱體為封閉四面體結構，需要將其拆分成2 部分，如圖2 所示。在進行鈑金拆分時，拆分部位要考慮箱體的整體美觀性及防雨性能等要求，拆分點一般選在箱體的下表面。

圖2 便攜式可搬移箱箱體的鈑金拆分

數沖加工主要是通過數控沖床沖裁可二維加工圖紙的各特征。為提高箱體的局部強度及剛度，箱體設計時一般會在主要平面上設置加強筋。加強筋通過數控沖床沖壓成型，在沖壓過程中，要嚴格控制加強筋的有效高度，避免有效高度過大導致板材整體變形量大，增加后續校形難度；避免有效高度過小失去強度、剛度加強的意義。根據筆者多年的經驗，厚度2 mm的板材一般可將加強筋有效高度控制在5 mm 左右。

折彎加工是通過數控折彎機對鈑金展開料施加壓力，將平面類板材形成立體形狀的過程。便攜式可搬移箱的箱體折彎前需要根據板材厚度選擇合適的折彎模具，在折彎過程中遵從由內到外的原則進行折彎。

便攜式可搬移箱箱體的焊接方法選用鎢極氬弧焊，焊接電源選用交流焊接電源。當電極處于電流正半波時，質量較大的正離子撞擊工件表面的氧化膜，對焊件熔化表面進行清理（陰極清理）；而當電極處于電流負半周時，電極產熱量降低，鎢電極得到冷卻。焊絲選用ER5356 鋁鎂合金焊絲，ER5356 鋁鎂合金焊絲耐腐蝕、強度高、通用性大，在鋁合金薄板焊接中使用廣泛。在焊接過程中需要注意由于鋁合金線膨脹系數大于等于22×10-6K-1，焊接時焊件的變形趨勢較大，必須采取預防焊接變形的措施。便攜式可搬移箱箱體在焊接過程中，為減小變形，在焊前需采用仿形法制作與可搬移箱兩端通孔形狀相符的工裝進行支撐固定，減小焊接過程中的收縮變形。

可搬移箱體的制造過程中，減少焊縫長度，進而降低箱體的焊接變形量。在箱體制造技術選擇時，箱體口沿處采用焊接成型，箱體拆分拼接處采用TOX 圓點鉚接成型，如圖3 所示。TOX 圓點鉚接是一種無鉚釘自沖壓鉚接技術，通過使用圓形凸模將需要連接的材料壓入凹模腔，隨著沖擊力的繼續增大，凸模端的材料被擠壓并向外擴散到凹模端材料內，形成可靠接頭[7]。為確保拆分邊的鉚接強度，需要嚴格控制鉚接點間距以及鉚接后鉚接點處的底厚。根據筆者多年經驗，鉚接點間距需控制在100 mm 左右，鉚接點處底厚需要控制在0.5 mm 左右。

圖3 便攜式可搬移箱體的TOX 鉚接

箱體成型后進行涂覆處理，涂覆一般選擇氧化后噴塑。噴塑前采用高溫膠代替常規密封膠、膩子等對箱體進行密封粘接、找平，避免高溫下箱體表面產生魚眼和鼓包等現象[8]。

3.2 蓋板的制造技術

便攜式可搬移箱蓋板材料與箱體所選用材料相同，常選用5A05、5A02 鋁合金。生產制造技術與箱體類似，主要生產制造工序如下：鈑金拆分→數沖→沖→折彎→焊接→涂覆。

與箱體不同的是蓋板增加了沖工序，沖工序的主要加工內容為沖鎖孔臺階（俗稱引苞）。沖鎖孔臺階的目的是降低鎖安裝面，避免鎖安裝后凸出蓋板表面妨礙箱體之間的拼接。沖鎖孔臺階需要設計專用模具，通過沖床沖壓加工成型。

3.3 骨架的制造技術

便攜式可搬移箱骨架采用組合式框架結構，包括橫梁、立柱、縱梁、壓鑄角部連接件等。為實現組合化、系列化，橫梁、立柱、縱梁等皆采用型材制作，型材原材料選用6063-T5 鋁合金。

鋁型材和壓鑄角部連接件經化學氧化處理，色澤美觀大方，防腐性能優良。

橫梁、立柱、縱梁等通過壓鑄角部連接件螺接成整體。立柱、橫梁與角部連接件過盈配合連接，同時通過螺釘進行加固。

為方便后續設備安裝，后面板與骨架的連接固定需要在骨架上預制螺紋孔。考慮到鋁螺紋在多次、頻繁拆裝時易產生爛牙、螺紋松動等隱患，在骨架預制螺紋處安裝鋼絲螺套。鋼絲螺套是一種新型的連接緊固技術，可有效改善連接條件，提高螺紋的強度及耐磨性，提高連接的可靠性[9]。

3.4 便攜式可搬移箱的裝配

便攜式可搬移箱的裝配包括了箱體裝配、骨架與箱體的緊固裝配、設備裝配、箱體蓋板與箱體裝配等。

箱體裝配包括堆疊塊的安裝、把手的安裝、密封條的安裝等。堆疊塊、把手等與箱體進行裝配時，結合面及安裝螺釘需要帶密封膠，提高箱體整體的防水性能。密封條安裝在箱體口沿上，密封條上預留安裝接口，與箱體口沿緊密配合。

骨架與箱體緊固裝配主要是通過彈簧減震器將骨架與箱體連接成整體。箱體上焊接有內螺紋螺柱，骨架上預留有彈簧減震器安裝孔。彈簧減震器安裝時螺釘處需要帶螺紋膠，進一步提高螺釘安裝處的放松性能。

設備裝配主要是設備與骨架的安裝。設備兩側通過固定彎角或導軌安裝在箱體上，設備面板預留緊固孔或安裝有松不脫螺釘，設備通過面板與骨架可靠緊固。設備之間互聯線纜通過走線板進行綁扎，防止線纜隨意晃動損壞連接器接頭。

所有裝配工作完成后通過旋鎖將箱體蓋板與箱體進行鎖緊固定。

4 便攜式可搬移箱的生產制造新技術

4.1 便攜式可搬移箱的溫控技術

便攜式可搬移箱作為軍用設備載體，使用環境復雜多變，包括低溫、高溫等惡劣環境。而現有便攜式可搬移箱多僅能提供設備安裝基礎條件，無法提供優良的環境保障條件以確保設備在惡劣環境下穩定運行。近年來，有科研工作者通過在可搬移箱體內粘貼保溫材料、增加輔助調溫裝置等實現可搬移箱內溫度可控[10-11]，滿足在高溫、低溫等極端環境下箱體內設備的正常使用。

4.2 便攜式可搬移箱的輕量化技術

便攜式可搬移箱作為便攜式載體，輕量化是最重要的技術指標。輕量化技術包括骨架的輕量化、箱體的輕量化、配件的輕量化。骨架輕量化目前主要技術方向為使用鎂合金型材、碳纖維復合材料型材代替鋁合金型材，但推廣使用亟需解決鎂合金加工工藝要求高、鎂合金耐腐蝕性能差的問題；箱體輕量化主要技術方向為使用碳纖維復合材料制作箱體；配件輕量化主要技術方向為使用尼龍塊、ABS 塑料等低密度非金屬材料代替原有金屬材料制作把手、堆疊塊等配件，降低產品質量。

4.3 碳纖維便攜式可搬移箱的高效低成本生產技術

碳纖維復合材料具有輕質、高強度、高剛度等特點，采用碳纖維復合材料制作便攜式可搬移箱，與同類型的鋁合金材質可搬移箱相比可減重20%[1]。但碳纖維復合材料成本高、生產效率低。為降低碳纖維便攜式可搬移箱的原材料成本，目前的主要技術方向為通過箱體的不等厚設計，實現碳纖維、玻璃纖維以及輕質泡沫的混合鋪層，降低單位體積內碳纖維的使用比例；為提高便攜式可搬移箱的生產效率，目前的主要技術方向為采用預浸料復合材料進行鋪層進而減少鋪層時間，提高生產效率。

4.4 便攜式可搬移箱的組合裝配技術

便攜式可搬移箱在固定指揮所應用最為廣泛，隨著應用需求的增多，便攜式可搬移箱單體僅能提供設備裝載及運輸功能已無法滿足需求。便攜式可搬移箱需要與折疊臺面、折疊椅、可抽拉翻轉式顯示器等進行功能組合，形成組合式操作臺面、顯控臺、標準機架等功能組合體，進一步拓展便攜式可搬移箱功能及應用范圍。

5 結語

文中詳細介紹了便攜式可搬移箱的主要結構組成，箱體、蓋板、骨架等主要組成部分的材料選擇及生產制造技術。針對便攜式可搬移箱制造中易出現質量問題的過程進行了詳細描述。同時，針對近年來出現的便攜式可搬移箱溫控技術、輕量化技術、碳纖維便攜式可搬移箱的高效低成本生產技術及可搬移箱的組合裝配技術等新技術進行了簡要介紹。