电线和线缆的机械永久连接一.docx
- 文档编号:3526792
- 上传时间:2022-11-23
- 格式:DOCX
- 页数:4
- 大小:19.98KB
电线和线缆的机械永久连接一.docx
《电线和线缆的机械永久连接一.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电线和线缆的机械永久连接一.docx(4页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
电线和线缆的机械永久连接一
电线和线缆的机械永久连接
(一)
本章将回顾两种机械永久连接技术:
卷曲式连接和弃皮式连接(IDCs)。
卷曲连接用来连接单个电线或从线缆结构中分离出来的离散的电线的。
IDC技术则主要应用于单个工具制造过程(toolingstroke)中扁平线的大量的连接(masstermination)中。
这两种技术将分别予以讨论。
9.1卷曲连接技术
卷曲连接是将要讨论到的技术中最古老的一个,它可以追溯到十九世纪四十年代。
卷曲连接要求一个卷曲的连接系统,其包括:
*导线
*端子
*卷曲工具
卷曲连接技术出现之后,对于这样一个系统的需求变得十分明显(apparent)。
图9.1示出了卷曲连接的一个横断面。
由提示可知,该横断面包含了卷曲连接技术的基本原理。
(note未做翻译)所有的导体束在其它导体束或卷曲桶作用下都发生了变形。
这些大量的接触面积包含了金属接触面,而这种金属面对于产生低接触电阻是必需的。
接触面完整性的维持是通过对包围导体束的卷曲桶的变形的控制来达到的,以达到建立有压缩力(compressive)的残余应力的分布。
这种变形是由导体和端子的尺寸及卷曲工具的几何形状决定的,这就是卷曲系统为何如此重要的原因。
图9.1所示的卷曲连接是由图9.2所示的手工卷曲工具完成的。
图中所示的卷曲连接的横断面及卷曲工具可以追溯到1941年。
注意(note)卷曲工具具有两个向内弯曲(machinedintothetool)的不同的卷曲dies,以接收该工具为电线所设计的两种不同的尺寸。
对于两个导线尺寸中的任何一个,两个dies对于确保导体/卷曲桶进行适当的变形是必要的。
卷曲系统的每一部分都将予以分别讨论。
9.1.1导线
本节讨论的重点在于:
为达到较佳(properly)卷曲操作所需的特殊导线的准备要求。
由于卷曲连接的大部分是由束状导体形成的,以后的讨论中将假设(assumed)这种导线的结构。
实质上,有两种要求:
选择卷曲端子所用的适当的导线尺寸,以及从导线上剥去适当长度的绝缘皮以露出导线且不会破坏导体束。
导体束的损坏包括导体束的紧缩、断裂和带状导体束(strandedconductorbundle)的磨损、张开(splaying)。
维持导体束的完整对于确保所有的导体束在卷曲过程中被卷入(capatured)卷曲桶内很重要。
导体的束状结构对于卷曲技术来讲并不重要,而其在就要讨论到的IDC结构中却起着重要作用。
控制弃皮长度以确保只有导体进入端子的卷曲桶内。
如图9.3所示的例子,这些要求在卷曲连接的检测标准中很重要。
大多数卷曲端子都设计成可以接收两个或三个不同的电线尺寸.卷曲工具/过程必须考虑选择电线尺寸以保证变形得到控制,这种控制对于repeatable卷曲连接是必需的.
9.1.2卷曲终端
卷曲终端有两种主有形式:
开口圆筒和闭合圆筒。
圆筒,更准确是指卷曲或金属丝卷曲形成的圆筒,它们在卷曲过程中供电线插入和并示在导体周围成形的终端形态。
图9.4包括了闭合和开口和圆筒形卷曲终端,并显示了对应和电线插入操作。
它们的不同点是明显的,闭合圆筒形终端要求电线沿轴向插入,开口圆筒形终端则是垂直插入。
这种不同点导致了开口圆筒形终端的操作速度有明显的提高,因为它供电线插入的区域比较大,而且垂直放置比较容易实现。
开口圆筒形终端广泛应用于自动卷曲过程,闭合圆筒形终端也用于自动设备,但通常比例很小。
闭合圆筒形终端通常在半自动设备中当作中空片使用。
这两种类型在手动曲操作时都有应用。
它们在制造过程中也有一个不同点。
开口圆筒形终端通常冲压成型而成,反过来说,闭口圆筒形终端有好几种制造方法,但冲压成开型还是常用的方法。
机加工制成的闭合圆筒形终端被指定用于军事或空间天体中,冲压成形和机加工所得到的闭合圆筒形终端如图9.5所示。
在图9.5a所示的冲压成形得到的卷曲圆筒在成形时产生了一条缝隙,这可能在成形或焊接后下来。
而如图9.5b所示的机加工卷曲圆筒就没有这情况。
根据应用要求卷曲圆筒可能裸露或镀有锡,镍或金-镍。
在卷曲圆筒的未端镀锡是比较常见的,尤其是在商业领域。
这样的未端对卷曲圆筒终端的基体金属上的铜合金有保护作用,如同经过相同的机械设备使卷曲过程变得容易一样,这已经在第三章对端子的未端和分开的连接点讲述过。
有关卷曲终端的附加提高值得注意:
塑料支持或夹紧,闭合卷曲终端的前端绝缘。
塑料支持圆筒(图9.6)的功能正如它的名字所提示的一样准确。
使塑料支持圆筒变形,围在电线的周围,塑料伸出来长的部分被剥落,去支持或夹紧,以及提供了相等的应变荷,尤其在小型电线方面塑料支持和可以加强拉伸强度一样,在高震动环境下可以极大地提高卷曲连接点的性能。
在闭合卷曲圆筒终端,塑料支持圆筒通常是卷曲圆筒的延伸,而在开口圆筒终端看起来则是分开的情景。
分别如图9.6a与9.6b所示。
在这两情况下,塑料的支持与卷曲通常和电气/机加工卷曲一样用同一种工具制造和冲印。
塑料支持的卷曲端与电线圆筒的卷曲端的不同之处在于塑料支持的卷曲端仅仅是去包住电线,而不会产生如导电端子卷曲端结构造成的同等变形。
图9.7典型地显示了这两种结构在导体变形方面的区别。
还需在指出的是对于开口圆筒终端其塑料支持的曲端形状有好几种设计,包括图9.8a所示的折层状和图9.8b所示的包覆设计。
虽然有些开口圆筒设计可以提供易于装配的优点,在闭合圆筒结构中塑料前端卷曲成圆筒还是比较常见。
重要的是,塑料绝缘体通过不同的方式接触终端,并对绝缘体进行卷曲操作。
当然,这要求绝缘体的材料有足够的延展性来应付卷曲过程的变形。
绝缘体的一个重要功能是在应用的连接点中区分开短路卷曲的连接点与其它卷曲连接点或系统中的导体组件。
9.1.3卷边工具
卷边系统的最后一部分为卷边工具。
存在相当多的各种卷边工具以满足各种不同应用的需要。
工具包括从简单的手工工具到自动机械,它们用来测量所需导线长度、剥掉所需长度的绝缘皮,以及每小时卷4000个接头witha3in(7.6mm)leadlengeth]当监视卷边过程、卷边力和在连续基础上的卷边高度。
图9.9中提供了开放式柱状接头的卷边过程。
如前述,裸导体从上部插入开放式柱状接头以利用其大的目标面积。
对于封闭式柱状接头,导线的聚集和导引发生在轴向-最一般的是用手。
实际上,卷边工具的作用是确保裸导体在卷边筒中的正确位置并且控制导体与接头的变形以保证卷边连接的永久性。
变形的控制依靠导线及接头的正确对接、工具尺寸、工具动作的控制-特别是压罚机的闭合高度。
卷边尺寸在诸多设计中存在,其值为实际应用值或商业上所说的推荐值。
例如,图9.10中所示的开放式柱状接头卷边尺寸广泛地应用在whitegoods和其它商业应用方面。
这个尺寸被称为F-卷边,因为在卷边的过程中,将未成型的卷边筒被折弯、卷曲、压入导线中。
也许应该叫做B-型卷边,因为它更类似过程的几何形状。
军事或航空上四凹槽或四-八型凹槽型卷边来检验用机器卷边的接头的质量之优劣。
图9.11表示了在接头处的四-八型凹槽卷边,并插入了一幅通过四个凹槽部分的横截面图。
如图示,四个独立的凹槽可以成一条直线,或者每一组凹槽相互偏离为45℃。
图9.12表示了W型卷边,还有其它许多不同封闭式柱状卷边的横截面图。
9.1.4卷边系统总结
多年卷边连接的经验显示,可大量生产且安全的接头依赖于卷边系统的每一个组成部分:
导线、接头及工具。
在为导体范围和卷边工具考虑的设计中,适当长度的导线对于卷边的永久性来讲是必要的。
对于卷边筒与卷边工具的尺寸与公差的控制,必须在冲压/成型以及卷边过程中获得。
如Whitelyd1964年提出的:
好的卷边不是随便发生的-它们是设计出来的!
下一节将讨论支持卷边过程的一般机械装置。
9.2卷边过程的一般机械装置
下面的关于卷边机械的讨论,来源于Whitely,将说明控制导线和接头变形的重要性及这种变形对于卷边连接的机械与电特性的影响。
9.2.1在卷边过程中卷边连接的特性及变形
图9.13与图9.15表示了导体/接头的变形与卷边连接的某些电及机械特性之间的一般关系。
图标的电与机械性能曲线的形状及相对位置具有代表性,曲线的每一个细节的变动与卷边系统有着很大的关系-特别是导体的尺寸与材料及卷边工具的几何形状有关。
此讨论的目的在于将变形与卷边期间所形成的性能建立一普遍意义上的联系。
9.2.2卷曲式连接的机械性能
首先考虑机械性能和变形的关系,其中机械性能是通过卷曲式连接的拉伸强度来监控的。
一旦导线上的卷曲圆管(crimpbarrel)开始变形,导线内部的导体束(conductorstrands)与该卷曲圆管间的磨擦力就会增大。
即(在弯曲变形开始起)该拉伸强度的值会因这些被增大的磨擦力而降低。
在卷曲过程中,导线的变形会导致其横截面的变形,且会导致导体束和卷曲圆管在长度方向上被挤出。
在发生磨擦时、发生变形时及接触表面金属区域的形成过程中,前述两种情况(即横截面的变形、导体束和卷曲圆管在长度方向上被挤出)均会导致接触表面薄膜的破裂。
正是由于一根根的导体之间及导体与卷曲圆管之间,在它们接触时所形成的前述接触表面金属区域,因而产生了机械接点(mechanicaljunction)。
拉伸强度会持续增大,直到该变形导致总的横截面面积的减小量低于原导体横截面面积的减小量,这时拉伸强度减小(因为原面积保留了计算中的参考数据)。
图9.13中给出了随着拉伸强度升到最大值的过程中变形的情况。
卷曲式连接的拉伸强度值与变形前的导线有关,其因导线尺寸的不同而不同。
典型的是在导线快要断裂时的强度值。
图9.14给出了一些导线尺寸的典型数值。
图9.14还给出了一些依不同工业标准而对卷曲拉伸强度作出的要求。
此处对拉伸失败的机理作个说明。
一般说来,卷曲变形低于拉伸强度曲线最大变形值时,该卷曲式连接会在导线分开时失败,而卷曲变形高于拉伸强度曲线最大变形度值时,该卷曲变形又会导致导体的断裂。
如历史所记录的,早期卷曲习惯于在机械曲线的斜上方,从而缓解用户所担心的卷曲过程会“切断”导线里的金属丝。
分离的失败说明这种切断并没有在卷曲式连接中发生。
9.2.3卷曲式连接的电气性能
如图9.15所示,卷曲阻抗监控的电气性能相对于变形的曲线与机械性能相对于变形的曲线有非常明显的不同。
二者最大的区别在于很大一个范围内的变形对应的弯曲阻抗变化很小,即所谓有一个较宽的“平台”(plateau)。
关于可分离界面,正如第二章所述,卷曲连接阻抗和变形的关系建立在诸多接触面上,这些接触面电卷曲圆管和导体形成。
在变形的初始阶段,接触面积很小,与那些可分离界面相似,它将随着金属结合数量和范围的增大而增大。
在卷曲阻抗相对于变形的曲线中,该曲线的“平台”类似于如图2.3所讨论的接触阻抗相对于正常接触力曲线中的“平台”。
如图9.16所复述的,当有足够数量的金属接触面积产生以至接触阻抗已由接触界面的全部分布的区域所决定时,接触阻抗的“平台”就产生了。
对于卷曲式连接也可做类似的说明。
一旦导体束与卷曲圆管之间的金属交接处达到足够的数量和面积,则导体对管的结合就形成了。
至少在电气上是一同一性质的物质了。
当这个条件实现后,导体不再发生收缩,如第七章所述(图7.1),在卷曲阻抗中的宽域的平台反映了这一条件。
如果有附加的接触面积产生,超过了为使卷曲连接在电气上表现出同一介电性所需的面积,根据建议的模式,这将对卷曲阻抗的大小产生一些影响。
这种模式有其局限性,(严格地说,同一物质的假定就是不确定的)这显然是由于随着变形阻抗会稍微地降低的缘故,这意味着随着变形接触面的这种同一介电性会在其边际上(marginally)持续得到改善。
这并不是说增加面积在联结的电气稳定性方面没有好处的。
显然,附加接触面积的产生将提供过剩和保护,以防止在腐蚀中或机械振动中接触面积的减少。
然而,继续变形将导致横断面的减少,那正如有关于拉伸强度的讨论,以及还将伴随着卷曲连接阻抗的增加。
还有一点需要说明,一般来说,电阻的最小值所对应的变形(通常很高)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电线 线缆 机械 永久 连接