论文部分内容阅读
摘要：漆包线去漆皮光洁程度是衡量下线机性能的重要指标之一。机械式去漆皮方法是目前较为先进和流行的剥漆皮工艺，现有的漆包线去漆皮装置在设计上多少都存在一些问题，如去皮机构调整不便，连续工作稳定性差，去漆皮效果不理想，功能单一，不能连续自动的执行去皮操作，单线操作，去漆皮效率低等。本文推出了一种新型机构对漆包线下线机去皮机构进行了改进。
关键词：漆包线下线机；去皮机构；结构优化
引言
变压器，变流器是继电器及其它电器产品的一个重要部件，而漆包线又是变压器，变流器的主要组成部分。漆包线在应用时通常需要做一些前期处理，比如，在变压器、电机、变流器等各类电磁绕组生产过程中所使用的小直径（0.5 ～ 3.5mm）漆包线，都需要对线头进行去漆皮处理，以保证后续焊接、压接工艺的顺利进行。漆包线应用的持续快速增长，给去漆皮工艺提出了新的要求[1]。本文介绍了目前已存在的漆包线去皮机构存在的问题，并针对该问题机构进行了改进分析，对改善劳动强度，提高生产效率，保证产品质量，降低成本消耗和经济效益等各方面都大有收益。
1.漆包线去皮工艺及实现
漆包线下线机属于漆包线预处理设备，其加工质量直接影响后续生产的进行，尤其是截线长度和去漆皮质量需要较高的保证。例如，在用漆包线绕制线圈时，引脚在焊接沾锡前需先去掉漆皮，当去皮不干净或去皮后引脚表面过于粗糙，则沾锡效果很差，严重影响焊接质量[2]。
图1.1 聚酯漆包圆铜线
图1.2 两端已剥皮漆包线
市场上也已存在各式的去皮机械，但是由于不同机型应用场合的不同，采用的去皮刀具和去皮原理也有所差别，相应的去皮质量和效率也是参差不齐，较为常见的去皮机械采用锥端拨叉式刀具，生产质量和效率都较高，但是结构上仍存有缺陷，比如刀具的调整较为不便，工作稳定性差等[3]。
图1.3 常用去漆皮机构示意图
锥端拨叉式去皮机构的结构原理，决定了其应用的局限性，具体的表现为[4]：
1.1刀具是依靠调整锥套的轴向运动，实施切入和脱离漆包线的动作，因为调整锥套与刀杆体之间是刚性接触，所以刀刃是依靠强力切入漆包线实施刮削的，因此很难保证不损伤漆包线金属内芯。
1.2当加工漆包线的线径发生变化时，调整锥套的轴向位移也应该相应的改变，以调整刀具的切入量，但是现有锥套轴向的调整方式较为不便，有时甚至需要更换调整锥套或者刀具。
1.3因为刀具与漆包线之间、刀杆与调整锥套之间是硬性接触，接触点应力较大，刀具和调整锥套极易磨损，长时间工作后容易产生累积误差，影响去皮质量，此时需要更换刀具和调整锥套，影响去皮效率。
因此综合上述分析可知，现有的去皮方式原理已很难提高去皮质量和效率，需要从原理上做出改变。
2.新型去皮机构原理与分析
上述常用去皮机构的不合理，究其原因是刀具切入方式采用了机械接触式调整方法，因此为了彻底克服上述的种种不足，应该从机构运作原理上进行改进[5]。因为去皮机构整体做绕漆包线的旋转运动，由离心运动原理可知，此时刀杆体将会产生离心力，如果用此离心力代替调整锥套与刀杆接触产生的刚性推力，则就从原理上实现了柔性接触代替刚性接触的改变，同时去掉调整锥套简化了结构。
目前主要问题是如何获得足够的离心力，迫使刀具切入漆包线漆层，具体的实施方法是：根据离心运动原理可知，加快圆周运动的速度可以增加离心力，从结构上看刀杆体切入力并不是由离心力直接产生的，而是由类似杠杆机构根据力矩平衡原理间接得到的压迫力产生，因此综合离心运动原理和力矩平衡原理，在刀杆体末端配置一配重块，当去皮机构高速旋转时便能产生足够大的离心力，而且只要改变转速就可轻易改变刀具的切入力，具体的原理分析过程如下。
图1.4 离心去皮原理分析示意图
如上图所示，若将刀杆座与空心转轴固连，当空心转轴带动刀杆座以角速度ω转动时，与刀杆座柔性连接的刀杆体将做离心运动，在刀杆体重心位置将产生垂直转轴向外的离心力F1，该离心力迫使刀杆体绕刀杆支点转动，由力矩平衡原理可知，刀刃在与漆包线接触点处将受到与F1方向相同的阻力F2，因此，漆包线受到与F2大小相同方向相反的作用力，该力迫使刀刃切入漆包线，此时刀杆座带动刀杆体以直线速度v，沿漆包线轴向运动，从而将漆包线漆剥离。
具体应用和原理分析如下：
由离心运动原理得离心力计算公式，
（1.1）
其中m是刀杆体的质量，r是刀杆体重心位置到转轴轴线的垂直距离。
由力矩平衡原理得刀杆受力和产生的力矩关系如下。
（1.2）即
（1.3）
其中F1表示动力，也就是离心运动产生的离心力；F2表示阻力，即刀刃受到的垂直于漆包线轴向的力，由作用力与反作用力的关系可知，在接触点处漆包线受到的切入力与力F2大小相等方向相反；L1表示动力臂，即此例中刀杆体重心位置处离心力F1到刀杆支点的垂直距离；L2表示阻力臂，即刀刃与漆包线接触点处所受阻力F2到刀杆支点的垂直距离。
将式5.1带入式5.3得，
（1.4）角速度ω与转速n之间的换算关系为，
（1.5）单位是rad/s。
带入式5.4得到，
（1.6）
由式5.6可知，在具体应用环境中，距离L1、L2，刀杆质量m，刀杆体重心位置到转轴轴线的垂直距离r是固定不变的值（即使线径改变，导致的r值变化可以忽略不计），因此，只要适当改变转速n，就可以得到适宜的切入力，这在实际应用中可通过接入变频器达到目的。
3.结束语
该改进后的下线机构使用方便，结构新颖，能够高效率的剥除漆包线的绝缘层，同时几乎不损伤导线的铜材。我们对该设机构进行了测绘和仿制，并用于生产，仿制机构具备原来机构的全部性能。使用该机构，减少工人抽检产品的数目，同时提高了工效，特别是提高了漆包线剥漆皮的质量，因而提高了焊接效率和焊接质量，减少了后序工序锡焊中的虚焊和假焊的隐患，避免了导线的损伤，提高了产品的可靠性，得到了广大使用者的赞誉。已成为工人不可缺少的得力助手。
参考文献：
[1]周兴大.我国漆包线行业的现状及加入WTO对其的影响[C].//中国电子学会光电线缆学术交流会论文集，2000：56～61.
[2]周涛.漆包线去漆皮的工艺试验和应用[J].继电器，1991，03：65-68.
[3]李伟群，王 力，李 晓.漆包线行业现状及发展趋势分析[J]. 机电产品开发与创新，2002，02：13-16.
[4]滕建国.我国漆包机行业的新发展[C].//中国电器工业协会电线电缆分会2003 年绕组线行业论坛论文汇编，2003：33-45.
[5]康建召，康灿.圆漆包线去皮机[J].机械工程师，2001，（7）：3.
关键词：漆包线下线机；去皮机构；结构优化
引言
变压器，变流器是继电器及其它电器产品的一个重要部件，而漆包线又是变压器，变流器的主要组成部分。漆包线在应用时通常需要做一些前期处理，比如，在变压器、电机、变流器等各类电磁绕组生产过程中所使用的小直径（0.5 ～ 3.5mm）漆包线，都需要对线头进行去漆皮处理，以保证后续焊接、压接工艺的顺利进行。漆包线应用的持续快速增长，给去漆皮工艺提出了新的要求[1]。本文介绍了目前已存在的漆包线去皮机构存在的问题，并针对该问题机构进行了改进分析，对改善劳动强度，提高生产效率，保证产品质量，降低成本消耗和经济效益等各方面都大有收益。
1.漆包线去皮工艺及实现
漆包线下线机属于漆包线预处理设备，其加工质量直接影响后续生产的进行，尤其是截线长度和去漆皮质量需要较高的保证。例如，在用漆包线绕制线圈时，引脚在焊接沾锡前需先去掉漆皮，当去皮不干净或去皮后引脚表面过于粗糙，则沾锡效果很差，严重影响焊接质量[2]。
图1.1 聚酯漆包圆铜线
图1.2 两端已剥皮漆包线
市场上也已存在各式的去皮机械，但是由于不同机型应用场合的不同，采用的去皮刀具和去皮原理也有所差别，相应的去皮质量和效率也是参差不齐，较为常见的去皮机械采用锥端拨叉式刀具，生产质量和效率都较高，但是结构上仍存有缺陷，比如刀具的调整较为不便，工作稳定性差等[3]。
图1.3 常用去漆皮机构示意图
锥端拨叉式去皮机构的结构原理，决定了其应用的局限性，具体的表现为[4]：
1.1刀具是依靠调整锥套的轴向运动，实施切入和脱离漆包线的动作，因为调整锥套与刀杆体之间是刚性接触，所以刀刃是依靠强力切入漆包线实施刮削的，因此很难保证不损伤漆包线金属内芯。
1.2当加工漆包线的线径发生变化时，调整锥套的轴向位移也应该相应的改变，以调整刀具的切入量，但是现有锥套轴向的调整方式较为不便，有时甚至需要更换调整锥套或者刀具。
1.3因为刀具与漆包线之间、刀杆与调整锥套之间是硬性接触，接触点应力较大，刀具和调整锥套极易磨损，长时间工作后容易产生累积误差，影响去皮质量，此时需要更换刀具和调整锥套，影响去皮效率。
因此综合上述分析可知，现有的去皮方式原理已很难提高去皮质量和效率，需要从原理上做出改变。
2.新型去皮机构原理与分析
上述常用去皮机构的不合理，究其原因是刀具切入方式采用了机械接触式调整方法，因此为了彻底克服上述的种种不足，应该从机构运作原理上进行改进[5]。因为去皮机构整体做绕漆包线的旋转运动，由离心运动原理可知，此时刀杆体将会产生离心力，如果用此离心力代替调整锥套与刀杆接触产生的刚性推力，则就从原理上实现了柔性接触代替刚性接触的改变，同时去掉调整锥套简化了结构。
目前主要问题是如何获得足够的离心力，迫使刀具切入漆包线漆层，具体的实施方法是：根据离心运动原理可知，加快圆周运动的速度可以增加离心力，从结构上看刀杆体切入力并不是由离心力直接产生的，而是由类似杠杆机构根据力矩平衡原理间接得到的压迫力产生，因此综合离心运动原理和力矩平衡原理，在刀杆体末端配置一配重块，当去皮机构高速旋转时便能产生足够大的离心力，而且只要改变转速就可轻易改变刀具的切入力，具体的原理分析过程如下。
图1.4 离心去皮原理分析示意图
如上图所示，若将刀杆座与空心转轴固连，当空心转轴带动刀杆座以角速度ω转动时，与刀杆座柔性连接的刀杆体将做离心运动，在刀杆体重心位置将产生垂直转轴向外的离心力F1，该离心力迫使刀杆体绕刀杆支点转动，由力矩平衡原理可知，刀刃在与漆包线接触点处将受到与F1方向相同的阻力F2，因此，漆包线受到与F2大小相同方向相反的作用力，该力迫使刀刃切入漆包线，此时刀杆座带动刀杆体以直线速度v，沿漆包线轴向运动，从而将漆包线漆剥离。
具体应用和原理分析如下：
由离心运动原理得离心力计算公式，
（1.1）
其中m是刀杆体的质量，r是刀杆体重心位置到转轴轴线的垂直距离。
由力矩平衡原理得刀杆受力和产生的力矩关系如下。
（1.2）即
（1.3）
其中F1表示动力，也就是离心运动产生的离心力；F2表示阻力，即刀刃受到的垂直于漆包线轴向的力，由作用力与反作用力的关系可知，在接触点处漆包线受到的切入力与力F2大小相等方向相反；L1表示动力臂，即此例中刀杆体重心位置处离心力F1到刀杆支点的垂直距离；L2表示阻力臂，即刀刃与漆包线接触点处所受阻力F2到刀杆支点的垂直距离。
将式5.1带入式5.3得，
（1.4）角速度ω与转速n之间的换算关系为，
（1.5）单位是rad/s。
带入式5.4得到，
（1.6）
由式5.6可知，在具体应用环境中，距离L1、L2，刀杆质量m，刀杆体重心位置到转轴轴线的垂直距离r是固定不变的值（即使线径改变，导致的r值变化可以忽略不计），因此，只要适当改变转速n，就可以得到适宜的切入力，这在实际应用中可通过接入变频器达到目的。
3.结束语
该改进后的下线机构使用方便，结构新颖，能够高效率的剥除漆包线的绝缘层，同时几乎不损伤导线的铜材。我们对该设机构进行了测绘和仿制，并用于生产，仿制机构具备原来机构的全部性能。使用该机构，减少工人抽检产品的数目，同时提高了工效，特别是提高了漆包线剥漆皮的质量，因而提高了焊接效率和焊接质量，减少了后序工序锡焊中的虚焊和假焊的隐患，避免了导线的损伤，提高了产品的可靠性，得到了广大使用者的赞誉。已成为工人不可缺少的得力助手。
参考文献：
[1]周兴大.我国漆包线行业的现状及加入WTO对其的影响[C].//中国电子学会光电线缆学术交流会论文集，2000：56～61.
[2]周涛.漆包线去漆皮的工艺试验和应用[J].继电器，1991，03：65-68.
[3]李伟群，王 力，李 晓.漆包线行业现状及发展趋势分析[J]. 机电产品开发与创新，2002，02：13-16.
[4]滕建国.我国漆包机行业的新发展[C].//中国电器工业协会电线电缆分会2003 年绕组线行业论坛论文汇编，2003：33-45.
[5]康建召，康灿.圆漆包线去皮机[J].机械工程师，2001，（7）：3.