精密打孔机的结构设计

张潇+刘+磊+张二吻+兰小刚

摘 要：随着我国金融业的不断发展和对办公自动化要求的不断提高，市场对文件打孔设备的需求不断增大，同时对打孔机的性能提出了更高的要求，为更好地应对此状况，设计了一种精密打孔机。文章对打孔机的底座部分、刀具机构和电磁吸合机构等进行了详细的分析与介绍，可以发现所设计的精密打孔机能够达到稳定高效的工作效果，显著地提高实际应用效率。

关键词：打孔机；电磁机构；刀具；刻度线；单片机控制板

1 概述

进入21世纪以来，随着市场经济的繁荣，对商业活动提出了更高的效率的要求，作为经济生活主要舞台和社会生活重要枢纽的金融业所承担的业务量也随之空前提高，各种新型支付方式的规范和完善使各种票据的使用量不断上升，票据装订工作已经由一个辅助工序转变成一个重要步骤，这项任务完成的效率会直接影响金融活动的效率，同样，此项工作的质量也会影响金融活动的质量，从而进一步影响金融机构在市场中的信誉。所以传统的手工装订方式已经不再适应这种优质高效的工作要求，应被淘汰[1-4]。正是基于上述需求，本文介绍一种基于电磁机构的精密打孔机。

2 打孔机设计

文件打孔机需要满足以下几个方面要求[5-9]：

（1）低故障率，可靠工作时间长。

（2）使用寿命长，保修期限内低返修率。

（3）超过打孔机规定厚度30mm时，仍保持着良好的打孔质量。

（4）打孔刀具耐磨损，有效工作寿命长。

（5）自动化程度高。

（6）工作效率高，性能稳定。

在进行打孔机设计时，要充分考虑上述要求，做到最优化设计。

2.1 总体设计

总体设计即对打孔机的整体结构进行设计，图1为精密打孔机的整体结构示意图，图2为精密打孔机的左视图。

打孔机的底座作为支撑臂，设置于底座基体上；电磁吸合机构实现了上下线性运动，设置于支撑臂上；支架用于限制电磁吸合机构的非线性运动，设置于电磁吸合机构，用于限制电磁吸合机构的非线性运动；刀具机构固连于电磁吸合机构，并随电磁吸合机构上下运动进行文件打孔作业。

2.2 各部分设计

（1）底座部分。底座部分作用是放置文件与连接支撑臂，其结构如图3所示。

底座部分包括：底座基体、支撑片、下刻度、挡板、紧固螺钉。底座基体中间部分开有横向卡槽，挡板设置于底座上，用于文件的位置限制。紧固螺钉设置于挡板一端，用于挡板与底座的紧固。支撑片设置于底座基体卡槽中，用于承受刀具轴向力。下刻度设置于底座基体上表面靠近卡槽一侧，用于支撑片的横向定位。

（2）刀具机构。刀具机构由刀具与滑块两部分组成。滑块与刀具的连接方式为螺纹连接，此种连接方式可以实现快速更换刀具的要求，图4为刀具机构的示意图。

（3）电磁吸和机构。如图6所示，电磁吸和的结构包括：角铁、线轴承、滑槽、启动按钮、停止按钮、横梁、上刻度、衔铁、导磁体、电磁线圈。

角铁设置于导磁体左右两侧，并设有孔洞；光轴竖直安装于角铁上；线轴承设置于光轴上，可沿光轴线性运动；横梁，设置于光轴上端，与光轴固连；按钮，设置于横梁上；滑槽设置在衔铁上，与衔铁固连，侧面带有刻度；滑块可与滑槽配合，侧面设有刻度，底部设有螺纹孔。

整个电磁吸和结构由单片机控制电路板控制。单片机控制电路板得电后即控制电磁吸合结构的中电磁线圈的得电，如接到光电传感器反馈信号即控制电磁线圈的失电，延时10秒后，重新使电磁吸合结构的中电磁线圈的得电。

3 工作过程

此精密打孔机的工作过程如下：

当使用者按下启动按钮启动文件打孔机时，控制电路板得电，控制电路板使电磁线圈带电产生磁力吸引衔铁沿着光轴向下移动，此时与衔铁固连的滑槽带动滑块和刀具一起同步向下运动，并使弹簧压缩，当光电传感器检测到衔铁下端时，刀具下端已经穿透文件进入支撑片的孔洞内，此时光电传感器反馈一电信号至控制电路板，控制电路板控制电磁线圈失电，磁力消失，此时衔铁、刀具、滑块和滑槽沿着光轴在弹簧的作用下向上運动至初始位置。

4 结束语

本文对精密打孔机的结构的设计进行了详细的说明，对精密打孔机的工作与操作过程也给予总结，本设计解决了现有设备不能连续高效稳定打孔的问题，且有可调整孔数、孔距、孔径的优点。作为一个特殊的设备来进行装订，精密打孔机是一种很有前途的办公设备，随着办公自动化的要求的进一步提高，可以设计更加智能化和人性化的专有设备，此外在未来的研究方向将更加注重全自动化和人机控制方面的研究。例如，自动整理零乱的文件，实现设备自动定位打孔与装订功能，使其具有高度适应性。

参考文献

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