自动盖章机设计

PAGEPAGE10自动盖章机的设计调查了解，当前大多数部门仍采用手工盖章的方式，用于印泥盖章的机器应用较少。调查发现，较小部门因为权限有限，盖章方面的工作要求相对较少，关于盖章工作的疲劳性无直接体验。但关于盖章工作频率较高的部门而言，如学校、政府为了有效解决这一问题，笔者根据单片机、机械知识等设计了用于自动盖章的机械装置。该装置主要构成部分包括单片机、电源设备、驱动机、光轴、轴承支座、传Arduino程序，控制步进电机转速，并和电机相连，带动相连的滑块，推动印章一定，和步进电机传动的印泥相配合，实现自动化盖章。1 绪论研究背景在当前知识型经济背景下，科学技术对生产力的影响越发凸显，科技逐渐成为社会发展的第一生产力，同时也是提升社会生产力、促进国家经济社会发展、将人们从繁重体力劳动中解脱出来的主要途径。笔者调查发展，当前大多数部门的盖章工作，是以传统手工方式进行的，自动化印泥盖章的机器应用范围相对有限。对小部门而言，盖章工作量相对较小，对盖章工作疲劳无直接体验。但对学校、政府行政部门而言，盖章工作较为繁重，甚至有搓章情况存在。为有效姐姐这一问题，笔者根据单片机、机械知识等设计了用于自动盖章的机械装置。该装置主要构成部分包括单片机、电源设备、驱动机、光轴、轴承支座、传送带、角铝、光轴固件、夹Arduino并和电机相连，带动相连的滑块，推动印章一定，和步进电机传动的印泥相配合，实现自动化盖章。研究意义在知识型社会背景下，科学技术逐渐成为促进社会、经济发展的重要生产力，加强科技创新，对促进民族发展、实现中华民族伟大复兴有着极大意义。随着现代化工业的迅速发展，工业科技产业的不断深化，并经历了从1.0到3.0的发展。十八世纪六十年代到十九世纪中叶，为机械制造时代；十九世纪中叶到二十世纪初为电气化时代；上世纪七十年代到现在，人类逐渐进入信息化社会，机械设备对人类经济活动、社会发展的影响日益扩大，大量的自动化机械设备，进入人们生活中，从而将人们从大量繁重的工作中解脱出来，但盖章方面却未能实现机械自动化。针对这一问题，结合笔者大学学习过程中掌握的机械设计、单片机等设备，研发出可用于自动化盖章的机械设备。该设备的出现，将盖章工作强度降低到最低限度，提升了盖章工作效率，减少了搓章等情况的出现。本次开发工作，也是对笔者数年大学知识掌握情况的一次检验，实践能力不断加强。希望本次设计，能够为有关人员带来便利。国内外的发展现状印章的发展和应用已有数千年历史，最早可追溯到我国先秦之时，对我国历史发展产生了重要的影响。总的来说，古代的官印、代表皇帝最高权威的玉玺，都是印章的重要形式。自古以来，盖章技术都是通过人工手动方式进行的，主要分为钢印、印泥两种形式。上世纪三十年代到四十年代，随着关于钢印印章需求量的不断扩大，钢印印章机获得了极大发展。随着社会生产力的不断提升，钢印印章机在结构、技术方式方发生了极大变化，但其工作原理是一致的。当前，又出现了击打打印机，因为其属于专用打印机的范畴，其功能、使用范围等都受到了较大限制。而印泥盖章的机器应用较少。当前，全球范围内影响力较大的盖章机，主要包括德国ReinerHEDMAN海德曼EDP-PLUSIN型电子自动盖章机是当前销售量最大的印泥盖章机。总的来看，印章在我国应用较多、气源较早，但技术较为落后，当前仍然以手工盖章为主。当前，我国市场应用范围较为广泛的自动盖章机，主要以自动钢印盖章机、自动击打盖章机，其最大优点在于智能化、安全性较高，但功能过于单一，印章效率较低。国内外的发展趋势笔者调查发现，当前大多数部门仍采用手工盖章的方式，用于印泥盖章的机器应用较少。调查发现，较小部门因为权限有限，盖章方面的工作要求相对较少，关于盖章工作的疲劳性无直接体验。但关于盖章工作频率较高的部门而言，如学校、政府工作机构等，盖章工作量相对较大，人工盖章工作强度较大，从而产生搓章的情形。为了有效解决这一问题，笔者根据单片机、机械知识等设计了用于自动盖章的机械装置。该装置主要构成部分包括单片机、电源设备、驱动机、光轴、轴承支驱动程序，控制步进电机转速，并和电机相连，带动相连的滑块，推动印章移动，和步进电机传动的印泥相配合，实现自动化盖章。在将其应用于实践时，应当将参数写入控制板，并根据操作所需，适时进行调整。在盖章人员不甚疲劳的状态下，用于调节文件位置。机器在启动后，需要调整印章所在位置，操作人员只要拿放文件、盖章完成操作即可。2系统结构设计设计要求50g的印章，并选择了垂直下压机构。根据所需盖章纸张体积，暂定A3A4两种纸张规格，其中A3297*420mm210*297mm确保印章能够在垂直方向上自由升降，因此选择了相配套的滑块、光轴。为保证印章清晰度，本次设计采用一定弹性的印垫。设计采用的印章为长方形、圆形两种形式的印章，在夹具的选择上，选择圆形内孔的夹具。盖章机升降台的设计印章升降台的设计方法40mm60mm柱形印章。众所周知，盖章需要一定的下压力，才能按出较为清晰的章印。在进行设计时，首先设计相应的升降台，实现印章的垂直升降。手动盖章过多，将造成搓而是左右摆动导致的。在实际生活中，凸轮连杆机构等都能实现自由升降功能，但左右摆幅较大且带有一定震动，从而直接影响到章印清晰度。综合考虑，为提升印章章印清晰度，加强对印章升降的合理管控，笔者选择了较为经济成本的同步带轮传动，可通过电机正反转动，实现印章的垂直升降。印章升降台各部件的具体外观尺寸设计本次设计中，印章升降台主要构成部分为光轴、印章连杆、印章连接座、轴承支座以及滑动轴承滑块等。轴承支座具体外观尺寸设计4cm，为便于印章的垂直升降，将轴承支座平面尺寸设定8cm*6cm46cm轴承支座安装于光轴两侧，从而固定光轴间距。在本次设计过程中，需要使用四个2-1：滑动轴承滑块具体外观尺寸设计该滑块是以两个滑动轴连接金属板的形式构成的，从而不可避免的存在一定的摩擦力，处于减少摩擦的考虑，本次设计选用滚动摩擦轴。为便于同步带的安装和调试，在设计过程中，设计了三个规格、尺寸不同的小方孔，用于固定同步带。轴承筒内装置的是滚子轴承，在降低摩擦的同时，保证印章能够垂直升降，并在设计中，采用两个滑块。其外形和尺寸结构如图2-2：光轴具体外观尺寸设计在本次设计过程中，处于外观、外修尺寸的协调，印章、底板之间的间距设定35cm50cm42-3：印章连接座具体外观尺寸设计印章连接支座主要用于谅解滑块并连接印章连杆。印章直径约是4cm，所以连接杆直径设定为3cm。3cm直径圆柱和接触面积，极大提升并保证了连接杆的稳定性。连接座上的螺孔，则通过螺丝固定和连接杆的连接关系。根据印章直接，确定印章连接座的规格为20*60cm。为便于加工，本次设计采用铝合金为主要材料，其外形和尺寸如图2-4：印章连杆具体外观尺寸设计20cm。30cm4.5c和支座距离较远的支座，采用孔状圆筒。本次设计采用的亚克力圆柱为设计材料。2-5：升降台左右移动工作平面的设计升降台左右移动工作平面的设计方法不同文件对章印位置要求也不尽相同。印章在文件上的位置，可通过调节文件前后位置进行确认和调节，但应当意识到，印章在文件上的位置并非固定的。要想实现盖章机多方位盖章，需要设计可左右一定的工作面，实现盖章机全方位操作。笔者调查发现，在日常操作中，类似机构较多。如滑板在滑槽中的移动、方块在光轴上的移动等。出于美观的考虑，本次设计选用2020型的铝合金，并以铝合金为材料设计左右移动的工作平面。升降台左右移动工作平面部件的具体外观尺寸设计2020型铝合金。（1）2020型铝合金具体外观尺寸设计202020*20mm20*20mm种规格的铝合金。在高效招生就业处，需盖章的纸张为A3规格的录取通知书以及A4297*420mm、210*297mm2020型350mm2-6：光轴固件具体外观尺寸设计为更好的连接升降台和移动平面，本次设计选用光轴固件。固件采用铝合金材料，从而提升升降台外观美观性。光轴固件和光轴相配套，其外形和尺寸如图2-7：电机支座具体外观尺寸设计电机是机器重要构成部分，同时也是实现传动功能的关键，需要一个稳定的支座进行固定，同时为托起滑块、印章连接支座以及印章连接杆，应当选择相应的电机支座，其结构外形和尺寸如图2-8：铝合金滑板具体外观尺寸设计滑板主要作用是实现升降台的两侧的移动，同时还要设计一个便于升降台自由升降所需的工作平面，并在该平面上，安装电机支座、光轴固件。为便于穿孔，在本次设计中选用铝合金板。按照光轴间距所需，将铝合金滑块规格尺寸设定为150mm*100mm。其外形结构和尺寸如图2-9：印泥左右移动工作平面的设计印尼左右移动工作平面的设计钢印章和印泥章之间的直接分别在于，印泥章需要不停的蘸印泥。设计自动盖章机的初衷，就是实现自动蘸泥，提升盖章效率。如果不蘸印泥，章印清晰度无法保证。在自动化升降环节的设计中，已经解决印章下压压力的问题，主要是通过自动升降的方式，实现自动盖章。将印章升降操作，划分为两部分，首先是蘸泥，其次是盖章。在印章自由升降的过程中，与之相应的是印泥左右移动，从而实现自动蘸泥的目的；配合升降台的操作，完成自动盖章目的。而要想实现印泥两边移动，应当在托盘内托住印尼和，并通过同步装置，进行带动。在日常生活中，这样的装置很多，如同步带轮等。印尼左右移动工作平面部件的具体外观尺寸设计2020型铝合金、1部分构成。（1）2020型铝合金具体外观尺寸设计2020安装便捷，外修美观，尺寸和前文所述较为相近。铝合金托板具体外观尺寸设计8cm并选择面积稍大的托盘。同时，和上述升降台移动平面相匹配的托盘规格设定为15cm*10cm2-9：齿轮齿条具体外观尺寸设计齿轮齿条，是实现印泥左右移动的重要部分，其结构和尺寸，本文后续部分将由系统的介绍和说明。机架的设计机架的设计机架是外形设计的关键和重要部分。在本次设计过程中，应根据需要盖印的纸30cm*35c（1块20cm*25c（2块便于操作以及出于强度因素的考虑，在本次设计中采用铝合金板，机架连接部件采2020型角铝，需要在底板上进行打孔操作。机架部件的具体外观尺寸设计机架包括两块侧板、四个角件以及一块地板等部分构成。底板的具体外观尺寸设计底板的作用是盛放需要盖章文件，由于应用较多的盖章文件规格为A3、A4，因此其外形结构和尺寸如图2-11：侧板具体外观尺寸设计侧板表层需要进行穿孔，从而便于电机等部件的安装和固定。因为加工需要，本次设计选用铝合金。两块侧板需安装不同部件，其外形上也有较大差异。其尺寸和外修结构，如图2-12：机架连接件具体外观尺寸设计由于当前市场上没有适用于本次设计的连接件，需要进行加工。其尺寸和外形如图2-13：同步带轮机构的设计同步轮设计同步轮设计，大多是钢铁、黄铜、铸铁等材料生产的。内孔主要有锥形孔、圆1kg进行下压时，存在一定程度的惯性，而如果选用连接轴进行传动，将引发较大程度的震动，对机器的长时间使用颇有不利。其主要特点在于：第一，传动精准，操作过程中不受滑动影响，传动比较为稳定；第二，传动较为稳定，能够有效消除缓冲、震动等影响且噪声较低；第三，传动效率较高，节能效果较为显著；第四，便于维护，成本优势较为明显；第五，速比范围可达10，线速度可达50m/s；第六，污染程度较低，在环境较为恶劣的环境下，也能正常运行。通过综合考虑，决定以同步带轮作为盖章机为垂直升降传统机构，在运行过程中不需用设定较大篆书，因此可将同步带轮机拟定为图2-14：根据图2-2可看出，光轴之间间距为60mm，因此选用的同步轮直径为12mm，齿顶圆直径设定为12mm。齿轮传动过程中，关于应力要求相对较低，可通过表2-1去顶。齿轮各参数关系，如图2-15：根据表中信息齿轮模数为1为便于齿轮方面的设计分度圆直径设定为10mm分度圆直径d d=mz；将d=10mm；da=12mm带入公式，可计算出z=16；齿轮模型尺寸数如图2-16：同步带传动的方案同步带是结合带传动和齿轮传动等优点形成的传动带。其通过齿形工作面和齿形轮齿槽啮合，实现传动目的。同步带的强力层，主要由拉伸强度较大的纤维或者金属材料构成，并在传动过程中，节线长度较为固定，且在传功过程中，因为不受滑动影响，从而保证了主动轮、从动轮之间，无滑差自动传动。同步带传动比较为精准，作用力较小、耐磨性较强，多用于-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10环境的应用中，对同步传动也要求低速传动。同步带传动是一个内周表面有等距齿形的环行带，以及相吻合的齿轮构成。同步带是在结合齿轮传动、带传动等传动的优点形成的传动。传动是在带齿和齿槽之间的啮合，进行动力传递。其主要优点在于传动比较为精准、速比较为恒定、噪音1:10的水平，传动功率可达数千瓦，传动效率可达97%型的传动轴，污染程度较小。同步带主要特点在于：第一，传动比较为稳定，且无滑动；第二，传动较为平稳，有减振、缓冲、噪声较低等优点；第三，传统效率最高可达98%，节能效果极为显著；第四，维护便利，不用润滑，维护成本相对较低；第五，速比最大可达10，线速度最大可达45m/s，功率传递可达数千瓦；（610m。500mm2-17：电机的选择测试发现，要想驱动10N阻力的升降台，电机驱动力至少应达到12N的水平。电机的分类当前，市场上应用最为广泛的微型电机，根据运行原理可划分为步进电机、直流电机两部分。直流电机需要在电机作用下，就能正常运作，其运转方向和电压流转方向也有较大关系。步进电机则是根据脉冲信号，调整为线位移、角位移，其位移方向，和脉冲有较大影响，可在编程和驱动器作用下，实现精确管理目的。直流电机与步进电机的比较直流电机的优缺点直流电机主要优点在于其抗过载性能、调速性能、热传动等性能较好。步进电机的优缺点步进电机最大优点在于控制精度较高、科学性较高、转速范围较大；其不足之处在于转速较低、控制较为复杂、容易出现共振且转矩相对较小。装置电机的最终选定该装置关于电机旋转角度以及精度控制要求较高，其精度较高、电压较低、质量较轻，综合考虑，选用42型步进电机，其具体参数如表2-1所示：同步带轮传动效率较高，驱动力较大，齿轮配合度较高，符合印章自由升降所需。整机装配图根据前文设计的零部件，可装配以下装配图2-19：一般来说，盖章工作包括两部分，首先蘸泥，其次盖章。为满足这两部分工作要求，在设计过程中，要求以步进电机传统，带动印章升降，并在左侧电机带动印泥左右运动。在Arduino板作用下，控制印泥左右移动，实现自动蘸泥和盖章目的。3控制系统控制系统构成部分包括跳线帽、4988ET驱动、Ramps1.4控制板、Arduino等部分，从而实现自动盖章机的操作和管理。单片机Arduino单片机是控制系统的关键部分，同时也是控制步进电机转动速度、启动顺序、转动方向等操作的主要部件，所以，选择合理的单片机，是控制系统开发工作的关键部分。单片机简介单片机同时也被称为微型计算机、微型控制器。全球最早的单片机产生于上世纪七十年代初，经过近半个世纪的发展，已经由最初的裸机，发展到当前嵌入式的高级单片机，其主要优点在于速度快、性能较高、耗能低、结构较为简单等。PIC、STC、、EMC一般而言，单片机多用于工业管理、汽车电子、网络设备、加点管理等方面，当前相当一部分产品的管理都是在单片机作用下实现的，如智能家电产品、智能汽车等usb供电，在供电节能方面，效果较好。ArduinoMega2560R33-13-2：为便于步进电机的连接，除相应的单片机外，单片机扩展板Ramps1.4键，其主要特点在于：Ramps1.4主要作用，是将低成本的集成Reprap电路，在RAMPS作用下连接于ArduinoMEGA平台，保证其拥有足够的外扩空间。除步进电机驱动器外，RAMPS新维护较为便利等Arduino3-3，内部电路结构如3-4：Arduino的扩展板（Ramps1.4）最主要特点在于：首先，全开放性的模块化设计：相关的硬件资源，都可以针对用户需求进行对外开放，且搭配较为随意，不会出现系统被约束的情况。除可以了解软件，对硬件也有足够认识。其次，强大的电路配备，其集合了单片机所有功能，不用开发其他零部件，就可以满足开发所需。ArduinoMega2560R3Ramps1.44988ET驱动设备，其主要特点在于：A4988是健全的驱动器和内置转换器，操作较为便利，其设计操作双极步进电机在全,半,1/4,八分,1/16步进模式,35V和±2A4988包括固定关断时间电流调节器，可在混合衰减模式下实现操作目的，其外形结构如3-5：A4988最大特点在于：第一，在一个步进中，通过输入脉冲信号，就能够驱动步进电机，形成微动，且不存在高频控制线以及复杂操作界面；第二，A4988适用于复杂处理器的操作中；第四，A4988斩波控制可自主确定电流衰减模式；第五，混合衰减电流控制，能够将电动机噪音减少到最低限度，并提升步进精度，减少功能损耗。Arduino单片机编程软件ArduinoBasicStampCC习历程中，关于编程语言的学习相对较少，关于机械编程接触也相对较少，在本次Arduino3-63-63-7：对编程程序缺乏足够了解的同学，建议通过后者进行编程操作。单片机烧录软件通过arduino-1.0.6软件编写的编程语言，可直接用于检测。通过检测未发现问ArduinoMega2560R3arduino-1.0.6同时存在多种可直接调用的数据文件，极大提升了编写效率，并避免编程失误的情arduino-1.0.6绿色版，不用进行安装，直接运行就能进行编译工作。对EDUarduino2.0编程软件而言，可通过图3-4，对其有一个直观的认识和了解，EDUarduino2.0清思路，并根据设计所需，选择相应的拖拽按钮，在提升编程便利性的同时，也将3-8：程序的编写软件的使用打开arduino-1.0.6安装包，点击快捷方式进行运行，创建新的文件，如图3-9：arduino-1.0.6软件自带库文件，可直接用于编写步进电机程序，如图3-10：代码的书写在控制代码编写工作前，对部件功能应当有一个清除的认识。为更为直观的了解其功能和结构，应当做好画图工作，引导代码编写工作，避免在编写过程中，遗漏关键部分功能。其电动机内部结构如图3-11