新型便攜式辦公用品——打孔機的設計

2013-12-23 03:55:00韓溧君

機械工程與自動化 2013年2期

關鍵詞：設計

陳成，韓溧君

（無錫科技職業學院中德機電學院，江蘇無錫 214028）

0 引言

打孔機在現代社會有著較為廣泛的應用，利用它可以對雜亂的辦公資料如書本、試卷、講義、打印復印紙等進行快速打孔裝訂，以方便辦公資料的整理，提高了工作效率，改變了人們的生產生活方式。桌面型手動打孔機為兩孔設計，不同型號打孔機一次性可打孔的紙張數會有所不同，常見的有10頁、20頁、30頁等。

1 打孔機的工作原理和運動方案

打孔機的工作原理是通過力作用在沖孔軸，使沖孔軸克服穿透紙張的阻力而發生位移，從而在紙張上形成與沖孔軸相同形狀的孔，便于紙張文件的裝訂和整理。

打孔機的運動方案和工作原理有著密切的聯系，要實現打孔功能，只需沖孔軸向下壓，然后向上抬升復位兩個動作即可，需保證這兩個運動都是上下垂直的。

2 打孔機運動機構類型的選擇

桌面打孔機的沖孔軸是上下運動的，實現這一運動的機構有許多種。例如將回轉運動轉變為直線運動，既可以采用齒輪齒條機構或螺旋機構，也可以采用連桿機構或是凸輪機構。由于桌面打孔機的執行機構——沖孔軸是進行上下往復運動的，故選擇連桿機構，其結構簡單、操作方便。

3 打孔機的設計參數

打孔機執行機構的運動屬于往復直線運動，其動力來源于人的手掌向下壓的力，根據力的作用力與反作用力原理，原動力不大于人體的重力，即原動力≤60kg×9.8m／s2＝588N。

打孔機的體積應小巧，作為手動用力，使用時越省力越好，其本體重量越輕越好。從其性能和經濟實用角度考慮，選用45鋼、Q235作為打孔機的主要材料。

4 打孔機的結構設計

桌面打孔機基本結構可分為底板、定位部件、連接部件、傳動執行部件及復位部件5部分。其中復位部件是在打孔機完成有效動作后，使得打孔機迅速復位到待命狀態，本復位原件只需一個彈簧即可。現著重介紹一些主要功能部件的設計過程。

4.1 底板

（1）底板作為基礎結構，其他部件都以此為基礎進行裝配，因此需增加底板的厚度以提高其剛性。

（2）底板的長度需保證大于打孔孔距80mm。

（3）底板的形狀設計成規則的長方形。

4.2 定位部件

（1）上定位板：其對沖孔軸的上半部分進行定位，確保沖孔軸向下打孔時不發生晃動歪斜。其設計要求如下：①應確保兩個孔之間的距離即孔距為80 mm；②上定位板與結合定位板相連接，需精確定位，為保證定位精度，采用圓柱銷定位，沉頭孔連接；③定位沖孔軸的孔需保證較高的垂直度；④上定位板需連接支撐結合板，連接方式選用螺紋連接，如圖1所示。

圖1中，沉頭孔用于與結合定位板相連接，起到連接固定作用；M4的螺紋孔與支撐結合板相連接；2－Φ8H7的孔通過沖孔軸；在尺寸22mm 處的左右對稱兩孔為定位孔。

（2）結合定位板：是實現打孔機各部分精確定位的關鍵，與底板相連接。根據兩點確定一線的原理，若要把沖孔軸固定住，使之工作時穩定可靠，依靠上定位板固定其上端，通過結合定位板固定其下端。