漆包線下線機新型去皮機構的設計與分析

史超 張曉洪 程明輝

摘要：漆包線去漆皮光潔程度是衡量下線機性能的重要指標之一。機械式去漆皮方法是目前較為先進和流行的剝漆皮工藝，現有的漆包線去漆皮裝置在設計上多少都存在一些問題，如去皮機構調整不便，連續工作穩定性差，去漆皮效果不理想，功能單一，不能連續自動的執行去皮操作，單線操作，去漆皮效率低等。本文推出了一種新型機構對漆包線下線機去皮機構進行了改進。

關鍵詞：漆包線下線機；去皮機構；結構優化

引言

變壓器，變流器是繼電器及其它電器產品的一個重要部件，而漆包線又是變壓器，變流器的主要組成部分。漆包線在應用時通常需要做一些前期處理，比如，在變壓器、電機、變流器等各類電磁繞組生產過程中所使用的小直徑（0.5 ～ 3.5mm）漆包線，都需要對線頭進行去漆皮處理，以保證后續焊接、壓接工藝的順利進行。漆包線應用的持續快速增長，給去漆皮工藝提出了新的要求[1]。本文介紹了目前已存在的漆包線去皮機構存在的問題，并針對該問題機構進行了改進分析，對改善勞動強度，提高生產效率，保證產品質量，降低成本消耗和經濟效益等各方面都大有收益。

1.漆包線去皮工藝及實現

漆包線下線機屬于漆包線預處理設備，其加工質量直接影響后續生產的進行，尤其是截線長度和去漆皮質量需要較高的保證。例如，在用漆包線繞制線圈時，引腳在焊接沾錫前需先去掉漆皮，當去皮不干凈或去皮后引腳表面過于粗糙，則沾錫效果很差，嚴重影響焊接質量[2]。

圖1.1 聚酯漆包圓銅線

圖1.2 兩端已剝皮漆包線

市場上也已存在各式的去皮機械，但是由于不同機型應用場合的不同，采用的去皮刀具和去皮原理也有所差別，相應的去皮質量和效率也是參差不齊，較為常見的去皮機械采用錐端撥叉式刀具，生產質量和效率都較高，但是結構上仍存有缺陷，比如刀具的調整較為不便，工作穩定性差等[3]。

圖1.3 常用去漆皮機構示意圖

錐端撥叉式去皮機構的結構原理，決定了其應用的局限性，具體的表現為[4]：

1.1刀具是依靠調整錐套的軸向運動，實施切入和脫離漆包線的動作，因為調整錐套與刀桿體之間是剛性接觸，所以刀刃是依靠強力切入漆包線實施刮削的，因此很難保證不損傷漆包線金屬內芯。

1.2當加工漆包線的線徑發生變化時，調整錐套的軸向位移也應該相應的改變，以調整刀具的切入量，但是現有錐套軸向的調整方式較為不便，有時甚至需要更換調整錐套或者刀具。

1.3因為刀具與漆包線之間、刀桿與調整錐套之間是硬性接觸，接觸點應力較大，刀具和調整錐套極易磨損，長時間工作后容易產生累積誤差，影響去皮質量，此時需要更換刀具和調整錐套，影響去皮效率。

因此綜合上述分析可知，現有的去皮方式原理已很難提高去皮質量和效率，需要從原理上做出改變。

2.新型去皮機構原理與分析

上述常用去皮機構的不合理，究其原因是刀具切入方式采用了機械接觸式調整方法，因此為了徹底克服上述的種種不足，應該從機構運作原理上進行改進[5]。因為去皮機構整體做繞漆包線的旋轉運動，由離心運動原理可知，此時刀桿體將會產生離心力，如果用此離心力代替調整錐套與刀桿接觸產生的剛性推力，則就從原理上實現了柔性接觸代替剛性接觸的改變，同時去掉調整錐套簡化了結構。

目前主要問題是如何獲得足夠的離心力，迫使刀具切入漆包線漆層，具體的實施方法是：根據離心運動原理可知，加快圓周運動的速度可以增加離心力，從結構上看刀桿體切入力并不是由離心力直接產生的，而是由類似杠桿機構根據力矩平衡原理間接得到的壓迫力產生，因此綜合離心運動原理和力矩平衡原理，在刀桿體末端配置一配重塊，當去皮機構高速旋轉時便能產生足夠大的離心力，而且只要改變轉速就可輕易改變刀具的切入力，具體的原理分析過程如下。

圖1.4 離心去皮原理分析示意圖

如上圖所示，若將刀桿座與空心轉軸固連，當空心轉軸帶動刀桿座以角速度ω轉動時，與刀桿座柔性連接的刀桿體將做離心運動，在刀桿體重心位置將產生垂直轉軸向外的離心力F1，該離心力迫使刀桿體繞刀桿支點轉動，由力矩平衡原理可知，刀刃在與漆包線接觸點處將受到與F1方向相同的阻力F2，因此，漆包線受到與F2大小相同方向相反的作用力，該力迫使刀刃切入漆包線，此時刀桿座帶動刀桿體以直線速度v，沿漆包線軸向運動，從而將漆包線漆剝離。

具體應用和原理分析如下：

由離心運動原理得離心力計算公式，

（1.1）

其中m是刀桿體的質量，r是刀桿體重心位置到轉軸軸線的垂直距離。

由力矩平衡原理得刀桿受力和產生的力矩關系如下。

（1.2）即

（1.3）

其中F1表示動力，也就是離心運動產生的離心力；F2表示阻力，即刀刃受到的垂直于漆包線軸向的力，由作用力與反作用力的關系可知，在接觸點處漆包線受到的切入力與力F2大小相等方向相反；L1表示動力臂，即此例中刀桿體重心位置處離心力F1到刀桿支點的垂直距離；L2表示阻力臂，即刀刃與漆包線接觸點處所受阻力F2到刀桿支點的垂直距離。

將式5.1帶入式5.3得，

（1.4）角速度ω與轉速n之間的換算關系為，

（1.5）單位是rad/s。

帶入式5.4得到，

（1.6）

由式5.6可知，在具體應用環境中，距離L1、L2，刀桿質量m，刀桿體重心位置到轉軸軸線的垂直距離r是固定不變的值（即使線徑改變，導致的r值變化可以忽略不計），因此，只要適當改變轉速n，就可以得到適宜的切入力，這在實際應用中可通過接入變頻器達到目的。

3.結束語

該改進后的下線機構使用方便，結構新穎，能夠高效率的剝除漆包線的絕緣層，同時幾乎不損傷導線的銅材。我們對該設機構進行了測繪和仿制，并用于生產，仿制機構具備原來機構的全部性能。使用該機構，減少工人抽檢產品的數目，同時提高了工效，特別是提高了漆包線剝漆皮的質量，因而提高了焊接效率和焊接質量，減少了后序工序錫焊中的虛焊和假焊的隱患，避免了導線的損傷，提高了產品的可靠性，得到了廣大使用者的贊譽。已成為工人不可缺少的得力助手。

參考文獻：

[1]周興大.我國漆包線行業的現狀及加入WTO對其的影響[C].//中國電子學會光電線纜學術交流會論文集，2000：56～61.

[2]周濤.漆包線去漆皮的工藝試驗和應用[J].繼電器，1991，03：65-68.

[3]李偉群，王 力，李 曉.漆包線行業現狀及發展趨勢分析[J]. 機電產品開發與創新，2002，02：13-16.

[4]滕建國.我國漆包機行業的新發展[C].//中國電器工業協會電線電纜分會2003 年繞組線行業論壇論文匯編，2003：33-45.

[5]康建召，康燦.圓漆包線去皮機[J].機械工程師，2001，（7）：3.