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多芯电线电缆全自动剥线机设计与实现

时间:2015-10-21 09:11:18

随着中国经济持续快速的增长,电力、通信、家电、汽车以及电子仪表等行业规模不断扩大,对电线电缆的需求迅速增长,对电线电缆剪剥等处理技术的要求也越来越高。剥线

 

 

随着中国经济持续快速的增长,电力、通信、家 电、汽车以及电子仪表等行业规模不断扩大,对电 线电缆的需求迅速增长,对电线电缆剪剥等处理技 术的要求也越来越高。剥线机用于对电线电缆绝 缘外皮和金属内芯的剪剥分离。目前市场上所应 用的自动剥线机只能完成对同轴电线电缆(如图1 所示)的剪剥处理,对于多芯电线电缆(如图2所 示)的剪剥,需要在剪剥电线电缆的外皮后,进行人 工二次对内芯绝缘皮的剪剥,工作量大,劳动强度 高。多芯电线电缆全自动剥线机能完成对同轴和 多芯等多种电线电缆的剪剥,集成度高,速度快,同 时也填补了国内在此项技术上的空白。 要适当调整。 l1 ly}f};lK, I}J,};}:}sJ}k 外包绝缘皮 图3多芯电线电缆加工产品 图1同轴电线电缆 图2多芯电线电缆 一、技术要求 在实际使用过程中多芯电线电缆多数为聚氯 乙烯绝缘电缆(如图2所示),绝缘层为聚氯乙烯, 内芯为绝缘层包裹的多根铜线,线束截而直径 lmm^-lOmm,原材料每卷长度在200m^}800mo 加工后的多芯电线电缆(如图3所示)技术要 求有三:切断为长度一致产品,长度范围50mm^} 400mm之间;外包绝缘皮两端被剪剥,剪剥长度 范围20mm^-100mm;内包绝缘皮两端被剪剥,剪 剥长度范围lOmm^-100mm,可按照用户实际需 二、剥线机主机机构 剥线机在对多芯电线电缆剪剥时,根据产品的 技术要求,需要完成电线电缆切断、剪剥外包绝缘 皮、摊平内芯铜线及剪剥内包绝缘皮等操作。这些 操作都由剥线机主机机构(如图4所示)完成,包括 抬轮机构、刀架机构、摆线机构、送线机构、送线轮 微调机构、引线套和刀架升降机构等部件。在主机 结构中,以刀架机构为中轴线,抬轮机构、送线机 构、送线轮微调机构和引线套以对称形式安置在主 机而板上。整台设备基于MC9 Sl 2 XSl 2 8单片机 自动控制系统,完成对多芯电线电缆的切断、剪剥 外包绝缘皮和内包绝缘皮等工序。 线捆形式的多芯电线电缆原材料平放在放线 工作台上,多芯电线电缆经引线套的牵引下进入 送线机构。送线机构的主要作用是控制输送原材 料的速度及长度,由步进电机、同步带机构和表而 滚花处理的滚轮构成。步进电机在单片机的准确 控制下,经同步带机构带动两对滚轮实现正反转 旋转。在摆线机构中步进电机、摆线套和送线导 管安装在一起,摆线套和送线导管在步进电机的 带动下沿着电机输出轴做往复回转,带动多芯电 线电缆从水平位置摆动30度,配合刀架机构完成 多芯电线电缆压平和剪剥内包绝缘皮工序。 在主机机构中,送线轮微调机构和抬轮机构 主要控制滚轮压线深度,由连杆机构完成旋转运 动到直线运动的转化。在送线的过程中,滚轮压 线力度不够时,会出现送线打滑现象,影响送线精 度。送线轮微调机构通过旋转旋钮,经过连杆机 构转换缓和抬高滚轮之间的距离,调整滚轮的压 线力度以及适配不同线径的多芯电线电缆以及剥 线机工作前滚轮牵引力调试。当设备出现误操 作,电线卡位时,整个剥线机主机报错停比工作, 旋动置于主机而板上的旋钮,通过连杆机构转换 跳跃性抬高滚轮之间的相对距离,将多芯电线电 缆从主机上剥离下来。 刀架升降机构由双向滚珠丝杠副,导杆及直 线轴承等零件组成,在单片机的控制下伺服电机 带动双向滚珠丝杠旋转,从而驱动螺母副带动刀 架在垂直方向上对称开合。刀架升降机构是主机 的核心部件,剪剥外包绝缘皮和内包绝缘皮的进 给量直接取决于刀架的开合精度,选择双向滚珠 丝杠副及伺服电机用于保证开合精度。 多芯电线电缆的内芯铜线排布如图6所示, 内芯铜线在外包绝缘皮的包裹下呈三角形堆栈形 式排列。传统的自动剥线机在剪剥多芯电线电缆 内包绝缘皮时,切刀在接触到内芯铜线时会出现 两种情况:(1)内芯铜线相互挤压压迫内包绝缘皮 粘连到铜线上;(2)内芯铜线呈堆栈形式排列,上 切刀只能切掉上层铜线半皮,下切刀只能切掉下 层铜线半皮。以上两种情况都阻碍了对多芯电线 电缆内包绝缘皮的有效剪剥,只有将内芯铜线通 过机构将之摊平后剪剥(如图7所示),才能有效 解决。 (见〕 图6内芯铜线示意图 OXC二XC二 图7内芯铜线摊平后示意图 瑙 回尹回 图8内芯铜线摊平受力图 抬轮机构 图通 刀架机构:3.摆线机构:斗.送线机构:5.引线套 送线轮微调机构:了.刀架升降机构 多芯电线电缆剥线}J L主}J6}J6构 (一)刀架机构 刀架机构如图5所示,刀架连接块固定在刀 架升降机构上带动刀架机构做开合运动,刀架呈 “一<”形状,对称安装了两套M型刀和压线组件 以及一套V型刀。V型刀用于切断和剪剥外包 绝缘皮,压线组件对内芯铜线摊平后由M型刀完 成对内包绝缘皮剪剥。 顶紧力调整螺栓;z.安装板;3.斜滑槽;a.刹 滑柱;5.压线滚 图9压线组件机构示意图 刀架连接块;2.刀架; 图5 V刑刀:4.M刑刀:5.压线组川 刀架书L构 压线组件主要作用是将堆栈排列的内芯铜线 摊平,由预紧力调整螺栓、安装板、斜滑槽、斜滑柱 及压线滚组成。当压线组件接触到内芯铜线时, 反作用力使上下压线组件的斜滑柱沿着斜滑槽移 动,压紧弹簧,弹簧的预紧力摊平内芯铜线,弹簧 的预紧力大小可由预紧力调整螺栓调整,其工作 过程受力如图8所示。由于设置了斜滑柱,所以 75内芯铜线在受力摊平的过程中既受水平力又受垂 直力,有效解决了堆栈排列铜线的摊平问题。 (二)剥线刀片 值。其中V型刀片用于切断及剪剥外包绝缘皮, 刀片后角300,前角通常在250^}30。之间;W型刀 片用于剪剥内包绝缘皮,由于内芯线径较小且内 包绝缘皮比较柔软过小的刃角容易使铜线损坏, 所以通常后角为400,前角在300^}40。之间。 图10 V型刀片 三、应用前景 多芯电线电缆全自动剥线机机构紧凑,整机 尺寸约为700mmX 500mmX 450mm,加工截而直 径lmm^-lOmm的线束原材料,生产效率会达到 600^-800(条/每小时)。多芯电线电缆全自动剥 线机目前己申请了国家发明专利,自动化程度和 生产效率高,有效解决了多芯电线电缆的剪剥问 题,填补了国内在此项技术上的空白,市场应用前 景广泛。 图11 W型刀片 多芯电线电缆全自动剥线机所使用的刀片有 两种:V型刀片和W型刀片(如图10、图11所 示)。刀片刀体采用40('r锻造而成,刀头形状由 激光切割后打磨处理加工而成,刀片的工作性能 主要取决于刀架机构的工作压力及刀片刃角。 刀片在使用过程中,为了保证其强度及使用 寿命,刀头刃角不能过小,在250^}40。之间为理想 参考文献: 巨1」汝元功,唐照民.机械设计手册巨M」.北京:高 等教育出版社,1994. 巨2」邱宣怀.机械设计巨M」.北京:高等教育出版 社,1997. 巨3」李毅华,汪正俊.机械设计中安全系数与可靠 J陛的研究巨J」.煤矿机械,2002, (1):22-24. 巨4」刘晓强.立轴周转式爆破引线自动绕线剥线 机的设计巨J」.机械工程与自动化,2009,157 (6):90-92. 巨5」王璐.全自动剥线机的设计和研究巨n」.青岛: 山东科技大学,2006:2-5.


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