精密打孔機的結構設計

張瀟+劉+磊+張二吻+蘭小剛

摘 要：隨著我國金融業的不斷發展和對辦公自動化要求的不斷提高，市場對文件打孔設備的需求不斷增大，同時對打孔機的性能提出了更高的要求，為更好地應對此狀況，設計了一種精密打孔機。文章對打孔機的底座部分、刀具機構和電磁吸合機構等進行了詳細的分析與介紹，可以發現所設計的精密打孔機能夠達到穩定高效的工作效果，顯著地提高實際應用效率。

關鍵詞：打孔機；電磁機構；刀具；刻度線；單片機控制板

1 概述

進入21世紀以來，隨著市場經濟的繁榮，對商業活動提出了更高的效率的要求，作為經濟生活主要舞臺和社會生活重要樞紐的金融業所承擔的業務量也隨之空前提高，各種新型支付方式的規范和完善使各種票據的使用量不斷上升，票據裝訂工作已經由一個輔助工序轉變成一個重要步驟，這項任務完成的效率會直接影響金融活動的效率，同樣，此項工作的質量也會影響金融活動的質量，從而進一步影響金融機構在市場中的信譽。所以傳統的手工裝訂方式已經不再適應這種優質高效的工作要求，應被淘汰[1-4]。正是基于上述需求，本文介紹一種基于電磁機構的精密打孔機。

2 打孔機設計

文件打孔機需要滿足以下幾個方面要求[5-9]：

（1）低故障率，可靠工作時間長。

（2）使用壽命長，保修期限內低返修率。

（3）超過打孔機規定厚度30mm時，仍保持著良好的打孔質量。

（4）打孔刀具耐磨損，有效工作壽命長。

（5）自動化程度高。

（6）工作效率高，性能穩定。

在進行打孔機設計時，要充分考慮上述要求，做到最優化設計。

2.1 總體設計

總體設計即對打孔機的整體結構進行設計，圖1為精密打孔機的整體結構示意圖，圖2為精密打孔機的左視圖。

打孔機的底座作為支撐臂，設置于底座基體上；電磁吸合機構實現了上下線性運動，設置于支撐臂上；支架用于限制電磁吸合機構的非線性運動，設置于電磁吸合機構，用于限制電磁吸合機構的非線性運動；刀具機構固連于電磁吸合機構，并隨電磁吸合機構上下運動進行文件打孔作業。

2.2 各部分設計

（1）底座部分。底座部分作用是放置文件與連接支撐臂，其結構如圖3所示。

底座部分包括：底座基體、支撐片、下刻度、擋板、緊固螺釘。底座基體中間部分開有橫向卡槽，擋板設置于底座上，用于文件的位置限制。緊固螺釘設置于擋板一端，用于擋板與底座的緊固。支撐片設置于底座基體卡槽中，用于承受刀具軸向力。下刻度設置于底座基體上表面靠近卡槽一側，用于支撐片的橫向定位。

（2）刀具機構。刀具機構由刀具與滑塊兩部分組成。滑塊與刀具的連接方式為螺紋連接，此種連接方式可以實現快速更換刀具的要求，圖4為刀具機構的示意圖。

（3）電磁吸和機構。如圖6所示，電磁吸和的結構包括：角鐵、線軸承、滑槽、啟動按鈕、停止按鈕、橫梁、上刻度、銜鐵、導磁體、電磁線圈。

角鐵設置于導磁體左右兩側，并設有孔洞；光軸豎直安裝于角鐵上；線軸承設置于光軸上，可沿光軸線性運動；橫梁，設置于光軸上端，與光軸固連；按鈕，設置于橫梁上；滑槽設置在銜鐵上，與銜鐵固連，側面帶有刻度；滑塊可與滑槽配合，側面設有刻度，底部設有螺紋孔。

整個電磁吸和結構由單片機控制電路板控制。單片機控制電路板得電后即控制電磁吸合結構的中電磁線圈的得電，如接到光電傳感器反饋信號即控制電磁線圈的失電，延時10秒后，重新使電磁吸合結構的中電磁線圈的得電。

3 工作過程

此精密打孔機的工作過程如下：

當使用者按下啟動按鈕啟動文件打孔機時，控制電路板得電，控制電路板使電磁線圈帶電產生磁力吸引銜鐵沿著光軸向下移動，此時與銜鐵固連的滑槽帶動滑塊和刀具一起同步向下運動，并使彈簧壓縮，當光電傳感器檢測到銜鐵下端時，刀具下端已經穿透文件進入支撐片的孔洞內，此時光電傳感器反饋一電信號至控制電路板，控制電路板控制電磁線圈失電，磁力消失，此時銜鐵、刀具、滑塊和滑槽沿著光軸在彈簧的作用下向上運動至初始位置。

4 結束語

本文對精密打孔機的結構的設計進行了詳細的說明，對精密打孔機的工作與操作過程也給予總結，本設計解決了現有設備不能連續高效穩定打孔的問題，且有可調整孔數、孔距、孔徑的優點。作為一個特殊的設備來進行裝訂，精密打孔機是一種很有前途的辦公設備，隨著辦公自動化的要求的進一步提高，可以設計更加智能化和人性化的專有設備，此外在未來的研究方向將更加注重全自動化和人機控制方面的研究。例如，自動整理零亂的文件，實現設備自動定位打孔與裝訂功能，使其具有高度適應性。

參考文獻

[1]孫斌.淺談小型辦公裝訂[J].中國印刷物資商情，2000，09：9.

[2]陸成松.全自動打孔裝訂機的機構創新設計[D].天津大學，2006.

[3]龐麗.自動打孔裝訂機的可靠性設計[D].天津大學，2004.

[4]張書.全自動裝訂機空間圓柱凸輪機構的設計與研究[D].天津大學，2007.

[5]天津大學.用于全自動打孔裝訂機的電加熱模具裝置：中國.CN20

0520131065.6[P].2007-03-21.

[6]天津大學.全自動打孔裝訂設備及其方法：中國.CN20051013608

8.0[P].2006-06-28.

[7]天津大學.用于全自動打孔裝訂機的制動裝置：中國.CN200520131

066.0[P].2007-03-21.

[8]嘉興學院.一種新型打孔機：中國.CN201520038281.X[P].2015-06-24.

[9]浙江工業職業技術學院.一種打孔機：中國.CN201520809721.7[P].2016-04-06.