一種可定位式腰帶打孔器的設計①

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(1.安徽工業(yè)大學機械工程學院，安徽 馬鞍山 243000；2.湖南大學機械與運載工程學院，湖南 長沙 410082)

0 引 言

如今，腰帶的款式多種多樣，人們可根據(jù)自己的喜好穿戴腰帶，但是在等級森嚴的古代社會，腰帶卻是不能隨意穿戴的[1]，但是這并沒有阻礙腰帶的發(fā)展，目前市場上流行的針扣類腰帶便是由西周末期時出現(xiàn)的帶鉤類腰帶發(fā)展而來[2]。

針扣類腰帶使用十分方便，但是為了不影響腰帶的美觀，廠家在生產(chǎn)時腰帶上的孔并不會打太多，因此會出現(xiàn)出現(xiàn)身材的不合適而導致腰帶的孔不夠用的情況[3]，為了解決這個問題，腰帶打孔器便出現(xiàn)了。但如今的腰帶打孔器雖然使用方便，卻無法保證在腰帶上打孔的精度，使得所打的孔不美[4～8]。

根據(jù)目前市場的需求，綜合實用性和便捷性，設計了一款利用簡便機械輔助給腰帶打孔的裝置，該裝置在保證便捷打孔的同時，還能確保腰帶上的孔在同一水平線上，并且每個孔之間的距離相同，不會降低腰帶的美觀性。整體的可定位式腰帶打孔器由固定裝置、傳動裝置和打孔裝置等部分組成。

1 新型可定位腰帶打孔器的設計

新型可定位腰帶打孔裝置由傳動裝置、固定裝置和打孔裝置三部分構(gòu)成。其中固定裝置能夠確保腰帶上打出的孔在同一條直線上；傳動裝置能夠保證相鄰孔間距相等；打孔裝置需要既能進行打孔，又能夠為傳動裝置和固定裝置提供安裝空間。

1.1 傳動裝置

傳動裝置設計的關鍵在于傳動方式的選取，本文采用精密性強、便捷性高、自鎖性好的絲杠作為傳動方式，在此基礎上設計出一種新型的傳動裝置，其主要由套筒、定位柱、傳動絲杠、滾輪等部分組成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。首先將滾輪與絲杠進行固定連接，通過轉(zhuǎn)動滾輪來帶動絲杠轉(zhuǎn)動，然后在定位柱底部加工出與絲杠相匹配的螺紋，通過絲杠的轉(zhuǎn)動帶動定位柱的移動，達到精準控制相鄰孔距的效果，最后采用套筒進行零部件的保護，加強固定以及連接。

圖1 傳動裝置的結(jié)構(gòu)圖

1.2 固定裝置

固定裝置的目的在于保證腰帶上孔的中心保持在同一條直線上，為此根據(jù)傳動控制的不同設計出了兩種不同規(guī)格的固定裝置。第一種基于螺桿傳動的固定裝置由傳動絲杠、滾輪、套筒、擋板等部分組成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，當轉(zhuǎn)動滾輪時，絲杠隨之轉(zhuǎn)動，此時擋板被控制著向中間靠攏或者遠離；第二種基于齒條齒輪傳動的固定裝置由齒輪、齒條、擋板、底座、傳動桿等部分組成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，轉(zhuǎn)動傳動桿，傳動桿帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪帶動齒條移動，齒條與擋板連接，傳動桿正傳反轉(zhuǎn)控制兩個擋板的靠近與遠離。

圖2 基于螺桿傳動的固定裝置結(jié)構(gòu)圖

圖3 基于齒輪齒條的固定裝置結(jié)構(gòu)圖

1.3 打孔裝置

為了保證上述傳動裝置和固定裝置能夠安裝于打孔裝置上，在現(xiàn)有鉗式打孔器的基礎上增加了Ⅰ支撐臂與Ⅱ支撐臂之間的空間，新設計的打孔裝置主要由握套、支撐臂Ⅰ、支撐臂Ⅱ、沖孔頭、滾輪槽等部分構(gòu)成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示(僅與基于螺桿傳動的固定裝置相結(jié)合時需在Ⅱ支撐臂的頂端開有滾輪槽)。

1.4 新型可定位腰帶打孔器

設計的可定位式腰帶打孔器的總體結(jié)構(gòu)分為兩種，分別如圖5、6所示。圖5所示的第一種可定位式腰帶打孔器是由打孔裝置、傳動裝置、第一種固定裝置等部分組成；圖6所示的第二種可定位式腰帶打孔器是由打孔裝置、傳動裝置、第二種固定裝置等部分組成。兩種打孔器的用法類似，只是調(diào)節(jié)擋板間距的方法略有不同。

圖4 打孔器的結(jié)構(gòu)圖

圖5 第一種可定位式腰帶打孔器總體結(jié)構(gòu)圖

圖6 第二種可定位式腰帶打孔器總體結(jié)構(gòu)圖

2 實 驗

先將已有的孔套在定位柱上；調(diào)整擋板，使腰帶與擋板平行；調(diào)整定位柱，使得每個孔之間距離相等；握動把手進行打孔。為了驗證該打孔器的使用效果進行實驗：分別用市場上的鉗式打孔器與設計的兩種打孔器對腰帶進行打孔，然后將孔的位置誤差進行對比。

將所選擇的腰帶分為兩組，每組是三條型號相同的腰帶，其中一組均為寬度是38mm的腰帶，另一組均為寬度是21mm的腰帶，實驗組1使用第一種可定位式腰帶打孔器，實驗組2使用第二種可定位式腰帶打孔器，對照組用市場上現(xiàn)有的鉗式打孔器，分別在相同型號的腰帶上進行打孔。選擇打五個孔，并且以皮帶上原有的位于端部的兩個相鄰孔之間的距離為長度標準，以位于端部的一個孔與腰帶的邊距為寬度標準，測量這五個孔的誤差，數(shù)據(jù)統(tǒng)計第一組的長度誤差如圖7所示，寬度誤差如圖8所示；第二組的長度誤差如圖9所示，寬度誤差如圖10所示。

上述結(jié)果表明，設計的可定位式腰帶打孔器的精度明顯優(yōu)于市場上的鉗式腰帶打孔器，這驗證了設計的可行性與優(yōu)越性。

圖7 38mm腰帶打孔長度誤差的情況

圖8 38mm腰帶打孔寬度誤差的情況

圖9 21mm腰帶打孔長度誤差的情況

圖10 21mm腰帶打孔寬度誤差的情況

3 結(jié) 語

可定位式腰帶打孔器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，操作方便，便于攜帶。它不僅能夠保證在腰帶上打的孔始終保持在同一條直線上，并且能夠保證孔與孔之間的距離相等，使得腰帶能夠保持其美觀性。由于固定裝置的存在，打孔器還能夠?qū)崿F(xiàn)對不同型號的腰帶均進行同樣理想地打孔。并且由于沖孔頭的強度較高，該打孔器不僅可以對腰帶進行打孔，還可以對許多厚度不是很大的皮革產(chǎn)品進行打孔。因此可定位式腰帶打孔器方便實用，有著良好的市場發(fā)展前景。

由于設計可定位式腰帶打孔器的支撐臂加長，導致在打孔時需要使用的力也要加大，這一點需進行相應的改善。