毕业设计（论文）-自动印章机设计

摘要………………1ABSTRACT………………2第一章前言………31.1背景…………………31.2课题的目的与意义……………………41.3课题的发展…………51.4课题的产生…………51.5设计的介绍…………51.6本章小结………………6第二章印章机的设计………………72.1印章机的组成…………72.2设计的要求……………72.3………………2.4……2.5………………………………………………………………………………………全套图纸加V信153893706或扣3346389411摘要小型办公印章机在办公室、银行系统、现代化生产企业以及服务行业中广泛应用,经常需要对各种各样的单据、文件进行盖章,盖章工作量非常巨大，市面的普通印章机也存在一些不足，印章机的设计与研发亟待解决。本文针对这些问题对小型办公印章机的设计进行了优化和改进，盖章机采用凸轮机构，保证清晰度，导轨定位，适用于多种文件和发票，一体多用，自动化程度高，连续走纸，纸张检测，提高盖章效率和准确性。关键词：印章机凸轮机构导轨定位提高效率ABSTRACTSmallofficesealmachineintheoffice,bankingsystem,modernproductionenterprisesandserviceindustrieswidelyused,oftenneedavarietyofdocuments,documentsstamped,sealedtheworkloadisverylarge,themarketisalsoanumberofordinarysealmachineThedesignanddevelopmentofthesealmachineneedtobesolvedurgently.Inthispaper,thedesignofthesmallofficesealmachineisoptimizedandimproved.Thesealingmachineadoptscammechanismtoensuretheclarityandguiderailpositioning.Itissuitableforavarietyofdocumentsandinvoices,oneismulti-purpose,highlyautomated,Paperinspection,improvetheefficiencyandaccuracyoftheseal.Keywords：Sealmachine;Cammechanism;Guiderailpositioning;Improveefficiency第一章前言1.1略第二章印章机的设计2.1印章机的组成小型办公印章机的设计为新型的办公用品，该设计中的主要机械部分是盖章机构，利用光敏印章的（制作方便，印面不收缩，不变形，清晰不扩散，印油持久不褪色，连续使用）优点，以及凸轮机构（结构紧凑，重复给定运动），步进电机（控制性能好，受干扰小）组成盖章部分，章体也可以更换，避免了机器的单一性使用，自动盖章印文匀称，清晰，授权使用，用印风险管控，模拟人工平压式盖章，不仅可以用于A4纸张，也可用于普通的发票等，实用性高。针对使用不同的印章的要求，以及不同文件或者发票的要求，保证整机的合理性。2.2设计的要求设计的最终目的是为市场提供优质高效、价廉物美的机械产品，在市场竞争的中取得优势，赢得客户，取得良好的社会经济效益。[2]但是应该满足下列基本要求：经济性可靠性劳动保护和环境保护性稳定性使用性散热性对于小型办公印章机的要求：（1）使用人员与印章分离不发生接触，保证印章的安全；（2）输入相应的工号或者密码等；（3）印章本身可以更换，但是更换时不能使用印章；（4）有应急的方案；（5）适应多种场合；（6）盖章位置可以调整；（7）简单安全；2.3印章机功能构成为了实现在纸张上自动盖相应的章的功能，将其分解成以下功能：纸张放入纸盒中进行固定（或者输送纸张）；盖章机构的定位功能；盖章机的盖章功能；纸张盖章后的输出功能；2.4机构的选用根据设计要求，确定相应的运动的执行元件，据功能的需要选取机构实现。小型办公印章机的机构选型功能执行构件动作执行机构输送纸张（或者直接固定方式）纸张输送机构（或者不输送）水平往复（或者不动作）凸轮机构连杆机构定位功能定位机构垂直往复运动凸轮机构连杆机构导轨定位导轨机构步进电机盖章功能盖章机构铅直往复运动凸轮机构连杆机构纸张输送输送机构水平往复运动凸轮机构连杆机构2.5机构的组合及选用（1）输送纸张机构备选方案一：曲柄滑块机构机构特点：此方案采用的时偏置曲柄滑块机构，用曲柄的转动、滑块的移动，相互转换实现从动件的水平往复运动，而且有急回特性，曲柄设计后可以使得从动件获得大的行程，实现纸张的输送；机构优点：该机构是低副运动，面与面接触，压力较小，承受能力大，润滑简单，磨损小，制造加工容易，曲柄与连杆的连接是固定，封闭的，使得机构可靠性变高，滑块机构会有急回特性，快速给料，慢速回程，使得机构受到的冲击力变小，避免损害机器，使用寿命变大，机构缺点：该机构设计需要精度要求比较高；备选方案二：凸轮和摇块机构机构特点：此方案采用凸轮机构和摇块机构，电机作为驱动力，传给凸轮机构，凸轮旋转时，使推杆绕着支架摆动，带动摇块机构做往复摆动运动，将凸轮的旋转运动转换成摇块水平往复运动，而且带有急回特性，提高效率。机构优点：凸轮机构简单，能够实现预期的运动规律，摇块机构有急回特性：机构缺点：凸轮的旋转运动使得摇块机构受到阻碍，摆动幅度变小，行程较小，可能会造成纸张不能送到指定的位置，效率下降：备选方案三：传送带机构的特点：将旋转的运动转化为水平往复的运动，用一条闭合环形输送带作牵引及承载构件，将其绕过并张紧于前后二滚筒上，依靠输送带与驱动滚筒间的摩擦力使输送带产生连续运动，依靠输送带与物料间的摩擦力使物料随输送带一起运行，从而完成输送物料的任务；[3]机构的优点：速度平稳，可以控制调速，运送纸张平稳可靠，使用寿命长，很好的承载能力，强度高，抗静电，噪音小，维护和管理较容易，安全；机构的缺点：输送物料位置不精确，定位模糊，效率降低； 备选方案四：纸盒固定机构特点：该方案采用纸盒固定，搓纸轮，步进电机，直接将纸张固定在纸盒内，进行下一步动作，然后搓纸轮将纸搓走；搓纸轮是由两部分构成（塑料构件和橡胶轮），其中塑料构件承载搓纸用的橡胶轮和搓纸轮的装置，装在驱动杆上，橡胶轮表面粗糙，具有摩擦力；机构优点：结构简单，寿命长，搓纸轮的黏性高，耐磨性好，体积小，价格低，机构缺点：搓纸轮的压力调节需要精确度高，（2）定位功能备选方案一：凸轮和连杆机构机构的特点：该方案采用的是偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构，通过凸轮机构推动滚子导杆控制定位杆的上下运动，控制物块的运动和静止。机构的优点：该方案的凸轮机构可以根据要求实现从动件预期的运动轨迹；机构的缺点：凸轮轮廓与从动件间是点接初或者线接触而易磨损，所以不易承受中再或者冲击载荷；图轮轮廓加工较困难；凸轮机构的行程不能太大[4]。备选方案二：凸轮和连杆机构机构的特点：该方案采用凸轮机构和连杆机构，将凸轮机构的运动转化成垂直方向的往复运动，实现对物料的定位，机构的优点：该机构是凸轮机构，结构简单，易制造，节约成本，凸轮本身运动规律，最低点到最高点有时间间隔，留给打印的时间，保证盖章的准确，清晰，避免了盖章时纸张与章体的滑动；机构的缺点：该机构的凸轮制造精度需求要高，磨损会比较容易，凸轮可能需要经常更换，成本会增加，影响使用；备选方案三：导轨滑台机构的特点：该机构采用的是导轨定位，支撑引导运动部件，按给定的方向做往复直线运动，可以预装负载，机构的优点：导轨精度高，能承受上下左右各个方向的负荷，运动平顺，低噪音，阻力小，安装简单，润滑好，易维护，机构的缺点：安装要求高，时常注意防锈；（3）盖章功能备选方案一：凸轮和连杆机构机构的特点：该机构是由凸轮机构、连杆机构组成，将凸轮机构旋转运动转化为连杆的上下往复运动，实现盖章动作；机构的优点：该机构传动简单，盖章的动作会有凸轮机构的停留的时间，使盖章更加准确，通过改变凸轮的预设轮廓线可以改变动作，控制简单；机构的缺点：该机构所需要的空间会较大，凸轮与滚子的接触必须要时刻接触，受到凸轮机构的限制，尺寸的大小影响到机构的空间的大小，凸轮需要的精度高；备选方案二：凸轮和连杆机构机构的特点：该机构采用的是偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构、连杆机构，将凸轮的旋转运动转化为垂直往复运动，完成给定的动作；机构的优点：该机构，结构简单，成本低，凸轮的本身运动规律，给盖章留有余地，使盖章清晰，这样不会纸张盖不了章，凸轮的行程不用设计的很大，可以满足需要；机构的缺点：该机构，需要弹簧的弹力适度，会有部分的无用功。备选方案三：电磁铁机构的特点：该机构采用的是电磁铁，通电产生电磁的装置，机构的优点：该机构可以用通电、断电来控制，磁性大小根据电流的强弱或者线圈的匝数多少来控制，也可以通过改变电阻控制电流来控制电磁进而控制力量大小，简单，易控制；机构的缺点：该机构做好消磁的装置，线圈的大小及控制；（4）输送机构备选方案一：凸轮和连杆机构机构特点：该机构采用的是凸轮机构，连杆机构，将凸轮的旋转转化成左右移动，输送物料；机构的优点：该机构传动简单机构的缺点：该机构中连杆形状比较复杂，计算繁杂，盖章时容易出现偏差，凸轮和连杆机构的分布设置比较复杂，空间的分布较大；备选方案二：搓纸轮机构的特点：该机构采用搓纸轮，机构的优点：该机构搓纸轮简单，使用广泛，安装方便，成本低；机构的缺点：暗转导轨的压力需要精确；综合以上方案，分析各个方案的优缺点，确定方案的组合：小型办公印章机的机构选型功能执行构件动作执行机构纸张直接固定方式不输送不动作————定位功能定位机构导轨定位导轨机构步进电机盖章功能盖章机构铅直往复运动凸轮机构连杆机构纸张输送输送机构水平往复运动搓纸轮步进电机以上功能的选用取长补短，合理分配空间，使机构合理。2.6本章小结本章对小型办公印章机的设计方案中各个功能进行分解，选择，整合，重组，组成一个整体，符合设计要求。第三章印章机的设计计算3.1印章机的概述安装印章数量：一枚盖章方式：平面盖章放入纸张数量：100张通讯端口：USB端口使用环境：温度0-40°，湿度40-90%平均功率：≤15W适用章体类型:硬质一体章,硬质分体印章,光敏印章,方章随机附件：数据线一根，印章安装配件2套盖章力：印章机英文符合公安部颁发的《印章治安管理信息系统标准》相关规定加盖力：30-80N，符合公安部颁发的《印章治安管理信息系统标准》标准盖章力的规定3.2凸轮机构的设计及参数凸轮机构是一种高副机构，由于凸轮机构可通过合理设计凸轮曲线廓，推动从动件实现各种预期的运动规律，因而广泛应于各种机械，尤其是自动机械[5]。凸轮机构的设计是整个机器的关键,在印章机的使用中,其关系到盖章效果的好坏和印章的清晰。凸轮的行程h=20mm，基圆半径rb=40mm，偏距e=10mm，滚子半径rt=10mm，推程运动角δt=120º，远休止角δS=30°，回程运动角δh=60°，近休止角δsˊ=150°。3.2.1从动件运动规律的选择凸轮通过其轮廓线推动从动件运动。显然，在凸轮机构的类型与结构尺寸相同的情况下，凸轮轮廓线的形状不同，从动件所实现的运动也不同。因此，为保证从动件能实现预期的运动，需根据从动件的运动规律设计凸轮轮廓线，这样的凸轮轮廓线才能保证推动从动件实现预期的运动规律。可见，选取或设计从动件的运动规律，是凸轮机构的主要任务之一[6]。这种运动规律速度和加速度没有突变，没有刚性冲击和柔性冲击。综上所述，采用正弦加速运动，余弦加速运动规律，结合的方式，改善机械的某些特性，推程过程采用正弦加速运动，回程采用余弦加速运动。3.2.2凸轮轮廓曲线的设计用作图法（反转法）设计凸轮轮廓线，偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构。推程过程采用正弦加速运动，回程采用余弦加速运动。公式计算推程：s=h[(δ/δ0）-sin⁡〖(2πδ/δ〗0)/(2π)回程：s=h[1+cos⁡〖(πδ/δ〗0ˊ]/2推程凸轮转角（°）020406080100120推杆位移（mm）00.583.911016.119.420回程凸轮转角（°）0102030405060推杆位移（mm）2018.66151051.340（3）作图设计凸轮轮廓线时，将滚子中心点视为尖顶，采用反转法如图；如图所示，β为凸轮的实际轮廓线，β0为凸轮的理论轮廓线，3.3凸轮机构的受力分析凸轮机构的受理分析复杂，属于运动副的高副。为了便于对含有高副的平面机构进行分析研究，可以将机构中的高副根据一定的条件虚拟的以低副加以代替，这种将高副以低副代替的方法称为高低低代。进行高副低代必须满足的条件：代替前后机构的自由度完全相同；代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度完全相同；在平面机构中进行高副低代时，为了是代替前后机构的自由度，瞬时速度和瞬时加速度相同，都不变，需要用虚拟构件分别于两副构件在接触点的曲率中心处以转动副相连就可以[8]。将凸轮机构的高副转换为低副，自由度：凸轮机构自由度：F=3n-2PL-PH=1杆机构自由度：F=3n-2PL-PH=1瞬时速度和瞬时加速度：凸轮机构的瞬时速度和瞬时加速度，推程v=hω[1-cos(2πδ/δa=π2hω2[cos(πδ/δ0)]/(2δ回程v=-πhω[sin(πδ/δ0a=-π2hω2[cos(πδ/δ0ˊ)]/(2δ0杆机构的瞬时速度和瞬时加速度，首先，建立数学模型，易A点为原点，x轴为正方向，与AD线一致的直角坐标系，有矢量多边形ABCD，得AB+BC=AD+DC,lABеiψ1+lBCеiψ2=lADеi0+lDCеiψ3,其次，速度分析，将式子进行对时间求导，lABω1еi（ψ1+π/2）