吴广 周丹

摘 要：在机械、电器设备中。电线接线质量要求高。小作坊、家庭中常用手动接线，绝缘胶带绝缘。在过程中都会有油脂、灰尘等污染，使接线，绝缘情况不佳无法保证接线质量。该接线器集电线的剥皮、绞接、绝缘与一体。根据不同种类，粗细的电线。换用内部零件即可。

关键词：小型电线接线器；缠绕装置；绝缘胶带；自动接线

中图分类号：TM572 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）19-0098-02

Abstract： In machinery and electrical equipment. The quality of wire connection is high. Small workshop， home in common use manual wiring， insulation tape insulation. In the process there will be grease， dust and other pollution， so that wiring， insulation is not good enough to ensure the quality of wiring. The connector integrates the peeling， splicing and insulation of the wire. According to different types of wires， internal parts are to be replaced.

Keywords： small wire connector； winding device； insulating tape； automatic wiring

1 概述

由生活中的一些接线过程出现的一些问题，以及机电设备等维修时容易出现的问题启发。我想设计一款小型的能够自动接线并完成绝缘的接线器，针对家用、小作坊、小工厂的电线接线器。其工作原理由开口的空心轴由手动棘轮机构或者由电机涡轮蜗杆等传动机构实现电线接线，并缠绕绝缘胶带，一步完成。其按动把手（开关）次数即控制绝缘胶带缠绕的多少适应不同长度的电线接头，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。

2 相关调查

2.1 电线

导线线芯的要求为导电性能好，导线的绝缘层要求绝缘性能好，具有相当的机械强度[1]。电源线的结构主要是护套、导体，护套起着保护电线的作用，内护套主要功能是绝缘，保证电源线的通电安全，绝缘护套的材料要柔软。常见的导体有铜、铝材质和其他材质金属丝。最常用的是铜丝，导体又有一体式导体（硬线），主要可用于日常室外供电、引线、架设等。由多股铜丝绞合成导体是软线，主要可用于日常家居室内供电、照明、插座、穿线引线等。

2.2 常用接线方法

在电工技术中由于电源线搭接是否良好对导电性，电源线的安全性是十分巨大的，所以在电工技术中对接线质量也有一定的规定。针对不同的导线也有不同的接法，常用的连接方法有绞合连接、紧压连接、焊接等。家用普通单股导体的电源线普遍采用绞接，先将两导线的芯线线头作X形交叉，再将它们相互缠绕2～3圈后扳直两线头，然后将每个线头在另一芯线上紧贴密绕5～6圈后剪去多余线头即可。导线的连接必须牢固，并保证足够的接触面积，否则容易发生连接处过热[2]。

2.3 绝缘方法

电源线接头的绝缘是保证人生安全及电源线寿命的关节因素。在加工坊，家用使用的是绝缘胶带绝缘。在工厂中为了保证绝缘质量并兼顾效率采用的是热缩管绝缘。绝缘胶带是起绝缘作用的胶带，绝缘胶带的宽度常用的为20mm，使用较为方便[5]。由于绝缘胶带方便购买，便宜。缠绕为开式缠绕，适合各种场合广泛采用。绝缘胶带缠绕分为自缠、互缠等等。在自缠时先将接头处擦干，先搭接前一部分，将绝缘胶带拉长拉紧交错缠绕。接头应缠牢，光滑无毛刺。

3 小型电源线接线器设计

3.1 电线绞接

剥线切口过大难以剥离绝缘层，切口过小会切断芯线 [6]，故剥线口设计于上方成v型。电线绞接采用开口轴，结构见图1。开口轴置于接线器最前端，成梭型的机身能够伸入狭小空间工作。开口轴上面焊接有传动齿轮，开口在传动齿轮的分度圆处切开则不会阻碍接线器的传动，传动齿轮则由手动握把与棘轮棘齿通过一系列齿轮驱动。轴开口的目的是为了在相对的电线绞接后电源线能够取出。而握动一次把手传动比是恒定的故开口轴的开口始终能够在固定位置，保证在相并的电源线绞接时能够取出。对于相并的电线绞接则与开口轴开口无关，电线绞接过程会产生扭矩。在接线器的机身上装有一由偏心轮驱动的快速夹紧钳，方便夹紧电线实现绞接。

3.2 绝缘胶带缠绕

绝缘胶带卷安放在胶带槽里，由一压板压住。压板可以控制绝缘胶带拉出的力度，保证缠绕有一定的力度。并且可以防止在拉出过程中绝缘胶带卷脱出。

绝缘胶带引导是由定柱和滚柱实现的，定柱为焊接在机身上的钢柱，限制无粘性面的上最大行程。下引导滚柱是由一安装在固定的钢柱上的套筒组成。套筒能够自由转动，主要针对绝缘胶粘性面的下最大行程，滚动的作用是防止相对的滑移。

绝缘胶带缠绕是以带棘齿的行星套筒在与开口轴相连的转板的行星轴上转动实现的。转板同开口轴为焊接一体，可随开口轴一起转动。转板轴与转板为一体，带棘齿的行星套筒可以在转板轴上实现单方向自转。当缠绕绝缘胶带时，按动把手。绝缘胶带经过定柱与滚柱导向贴于行星套筒上，由于行星套筒只能单方向旋转，导致转动过程有相对角度差，则绝缘胶带预先缠绕在行星套筒上。缠绕绝缘时将行星套筒上的绝缘胶带引一部分先缠绕在接头上。按动把手，转板转动，同样产生一定的角度差，绝缘胶带逐渐缠绕在接头上，完成绝缘。当接头周长小于行星套筒有绝缘胶带时的周长，则缠绕时胶带会发生重叠，随着进一步缠绕行星套筒会自身转动保证缠绕紧密。当接头周长大于等于行星套筒有绝缘胶带时的周长，行星套筒直接自身转动保证缠绕紧密。带棘齿的行星套筒由弹簧压紧在转板上，通过调节弹簧力就能够实现缠绕紧密度。

3.3 整体设计与改进

构思好结构由PROE自顶向下建模[7]，最主要的是要考虑人机关系[8]。握把在设计时，除需执握舒适外，还应特别注意着力部位要在大小鱼际肌处，以充分利用肌肉组织起减振作用，有利于使用者更加舒适减轻疲劳，方便受力[9]，握把见图2。手动电线接线器是由棘轮加杠杆组成，由于手枪握把设计人体舒适性大大提高，但是在狭小较深空间中使用时，采用直握把可以提高空间利用率，见图3。手动接线器可改进为电动接线器，电动接线器由握把内部安装的带减速器的电机提供动力，控制由扳机位置的按钮代替。

4 结束语

该接线器半自动方式实现剥线，绞接，绝缘功能。电线的剥皮需手工完成，针对不同的电线剥皮效果不理想。在针对多样性电线的使用上存在明显不足。原来设计方案是在轴的内部套入不同型号的开口轴来实现，但锁定机构发复杂，针对性高。故设计时采用比较常用的2.5平多股软心铜线尺寸为依据，对于以下细线须更换开口轴。对于绝缘胶带缠绕是比较头痛的问题，设计之初是希望绝缘胶带能够直接通过某些机构实现缠绕。在后续设计中没有能设计出其机构，采用稍复杂的过渡行星轴实现缠绕，虽能实现预定功能，始终不是很完美。通过这个文章希望能够后续的人关注电线接线问题，设计出小型电源线全自动接线机。这样对于接线工作一定能够提高效率并降低安全风险。

参考文献：

[1]叶克.新编电工基础實用技术[M].长沙：湖南科学技术出版社，2010，10.

[2]赵虎利.电工基础技能实训指导[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2010，7.

[3]李秉玉，祝福.初级维修电工实训指导[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2008，2.

[4]朱毅，凌启鑫.电工实训指异书[M]郑州：黄河水利出版社，2013，2.

[5]裴东风，陈勇，刘行.Pro/ENGINEER野火版实战技巧精粹[M].北京：科学出版社，2008.

[6]刘刚田.人机工程学[M].北京：北京大学出版社，2012，9.

[7]丁玉兰.人机工程学[M].北京：北京理工大学出版社，1989.