陳 成，韓溧君

（無錫科技職業(yè)學院 中德機電學院，江蘇 無錫 214028）

0 引言

打孔機在現(xiàn)代社會有著較為廣泛的應(yīng)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(chǎn)生活方式。桌面型手動打孔機為兩孔設(shè)計，不同型號打孔機一次性可打孔的紙張數(shù)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(fā)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(lián)系，要實現(xiàn)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(gòu)類型的選擇

桌面打孔機的沖孔軸是上下運動的，實現(xiàn)這一運動的機構(gòu)有許多種。例如將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，既可以采用齒輪齒條機構(gòu)或螺旋機構(gòu)，也可以采用連桿機構(gòu)或是凸輪機構(gòu)。由于桌面打孔機的執(zhí)行機構(gòu)——沖孔軸是進行上下往復運動的，故選擇連桿機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。

3 打孔機的設(shè)計參數(shù)

打孔機執(zhí)行機構(gòu)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(jù)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(yīng)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(jīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計

桌面打孔機基本結(jié)構(gòu)可分為底板、定位部件、連接部件、傳動執(zhí)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(tài)，本復位原件只需一個彈簧即可?，F(xiàn)著重介紹一些主要功能部件的設(shè)計過程。

4.1 底板

（1）底板作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其他部件都以此為基礎(chǔ)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(shè)計成規(guī)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(fā)生晃動歪斜。其設(shè)計要求如下：①應(yīng)確保兩個孔之間的距離即孔距為80 mm；②上定位板與結(jié)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(jié)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(jié)合定位板相連接，起到連接固定作用；M4的螺紋孔與支撐結(jié)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(jié)合定位板：是實現(xiàn)打孔機各部分精確定位的關(guān)鍵，與底板相連接。根據(jù)兩點確定一線的原理，若要把沖孔軸固定住，使之工作時穩(wěn)定可靠，依靠上定位板固定其上端，通過結(jié)合定位板固定其下端。

圖1 上定位板

其結(jié)構(gòu)需要滿足如下要求：①能夠保證30 張～40張紙的打孔厚度；②保證打孔紙張頁邊距為11mm；③沖孔軸與孔應(yīng)有良好的配合間隙。結(jié)合定位板剖面圖如圖2所示。

圖2中，孔Φ6H7通過沖孔軸，其表面粗糙度要求較高；打孔紙張的厚度為3.5mm；18mm 和7mm 保證了打孔紙張的頁邊距為11 mm；孔Φ5H7 為定位孔，其精度要求較高；通孔Φ5.5mm 與底板連接。

4.3 連接部件

連接部件主要包括支撐結(jié)合板、連接板及軸板連接件3部分，主要起連接作用，一般可通過支承軸與其他部件進行裝配。

圖2 結(jié)合定位板剖面圖

4.4 傳動執(zhí)行部件

傳動執(zhí)行部件主要包括沖孔軸和壓力板。沖孔軸主要對紙張起沖孔作用，要求沖孔端設(shè)計成一個鋒利尖銳的結(jié)構(gòu)；壓力板主要起傳遞手部壓力的作用，需要在一端打孔做支承。

5 打孔機的總體設(shè)計

經(jīng)過項目組成員共同探討研究，在性能、成本與工藝之間謀求平衡，最終設(shè)計并制作出了一種新型便攜式辦公用打孔機，整體設(shè)計方案如圖3所示。成功實現(xiàn)了對雜亂的辦公資料的快速打孔裝訂功能，提高了辦事效率。

圖3 打孔機總體裝配圖

［1］ 田萍.數(shù)控機床加工工藝及設(shè)備［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

［2］ 郭諄欽，金瑩.機械設(shè)計基礎(chǔ)［M］.青島：中國海洋大學出版社，2011.

［3］ 蔣兆宏.典型零件的數(shù)控加工工藝［M］.北京：高等教育出版社，2010.

［4］ 林曉新.工程制圖［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2007.