钢印机设计（全套设计含CAD图纸和三维模型）【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 题 目： 钢印机 姓 名： 班级学号： 指导教师： 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 摘 要 钢印机是办公设备中的一个重要组成部分，在目前实际应用中，一般都采用手动钢印机。为了提高办公自动化水平，文中给出了一种新型的基于 单片机 技术的智能钢印机的设计过程。它集光、机、电于一体，可实现自动盖章，工作频率可调、动态显示以及自动 计数等功能，具有智能性、自动化、稳定可靠等优点，有着非常重要的应用和推广价值。 关键词 ： 三维建模 ； 自动盖章； 光机电一体化； 单片机； 电子 继电器 ； 牵引 电磁铁 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 is an of is in of an on in to of It of , of so so it of E 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 1 页 目 录 摘 要 I. 1 I. 1 章 绪 论 . 2 述 . 2 展背景及应用 . 2 第 2 章 结构及原理 . 3 . 3 章 控制系统 . 8 . 4 章 抗干扰措施 . .论 .考文献 .谢 .纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 2 页 第 1 章 绪论 概述 现代社会，随着科学技术的发展，办公自动化程度的提高，人们对办公设备的要求也越来越高。钢印机在其中有着非常重要的 地位，特别是在一些证件发放部门如大专院校，工厂企业，行政机关等在一定时期内都要印制大量证件。而目前使用的钢印机均为 “ 手动钢印机 ” ，不但操作强度大、效率低，而且存在着钢印质量不稳定、字迹不清晰等缺陷。因此，我们研制了基于光机电一体化技术的智能型钢印机，可以实现自动盖章，工作频率和行程可调、自动计数和动态显示的功能，具有智能性、自动化、印痕清晰、稳定可靠，易于拆装和维修的特点，大大地提高了办公自动化水平。 发展背景及应用 目前，在世界上常使用的钢印机以印制对象区分，大致可分为两种，一种在金属设备上印制的钢印机 ，如：数字编号、产品标称；一种是在文件上印制的钢印机，如证件用钢印机；从用途上区分，一种为文件钢印机，一种为设备钢印机。在中国当前，设备钢印机的品种比较多，大多比较成熟。而证件专用方面的较少，近几年出现的一个牛顿苹果品牌相对性能稳定、使用较多。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 3 页 第 2 章 结构及原理 该机主要有打印头装置、机身、支杆、摆杆、连接结以及连接栓等部件以及电气系统和控制系统组成，如图 1所示： 工作原理 当电磁铁 4通电时，衔铁被吸引上升，拉动摆杆 7右侧部分向上摆动，在支杆 5（即支点）的作用下，摆杆 7 的另一侧向下运动，从而推 动上印章 11 向下运动，当上下印章与纸张接触并产生 5章过程即可完成。 工作部件的设计及选择 牵引电磁铁 )。 牵引电磁铁主要用于机械设备及自动化系列的各种操作机构的远距离控制，尤其用于冲床、剪板机、抛丸机。电子控制、节能、低噪音、效率高、可靠性强。与老式产品相买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 4 页 比，操作频率提高 4 倍以上，重量减轻 40%，吸合电流降低 3 倍，节能达 90%以上。适用于交流电压 380电路中，接线简单，密闭式结构，维护简便，安装方便，新时态公司的“思安”牌产品为 国内同类产品中性能、质量完好的产品。 结构及安装要求 1、电磁铁主要由电磁扼、衔铁、线圈和控制电器等部分组成，当线圈通电时，吸合衔铁，通过连杆带动其所控制的结构。线圈断电后，由于电磁铁本身无复位装置，衔铁靠外力（弹簧力）复位，恢复额定行程内工作，不得超范围使用。 2、电磁铁应按额定吸力选用，并在额定行程内工作，不得超范围使用。 3、电磁铁应垂直安装，安装面要水平稳固，安装螺钉拧紧时要均衡受力。 4、电源电压为额定电压（ 380V）的 10%浮动范围内，确保电磁铁可靠工作。 5、电磁铁可用于间断长期工作 制或反复短期工作制，可长期通电使用。 6、安装连接衔铁的拉杆时要保证拉杆的中心线与衔铁的中心线相重合，否则可能导致衔铁摩擦被卡而引起线圈和电路烧毁。 7、衔铁表面和导磁内腔无需涂抹润滑油脂，但应保持清洁，不得沾有异物和污垢，谨防水、机油、乳化液等侵蚀。 8、电磁铁工作前，必须保证衔铁和拉杆的运动无机械障碍。衔铁不 在腔内不得通电，工作时，衔铁能可靠的吸合，而不停留在中间位置。 9、电源及接地线必需按标记正确牢固接妥，以防震动松脱。 10、为了防止发生意外，电磁铁工作时严禁操作者直接接触电磁铁。 为了能使印章 清晰均匀，该机采用了 牵引电磁铁作为动力元件，其性能参数如表 1所示。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 5 页 可以根据纸张的厚度来调整摆杆的左侧长度，从而使其取得满意的印章效果。 确定位。 该机在底座上安装了在 X， Y 轴方向上均可锁定的滑动标尺，在标尺外侧的底座上刻有精度为 1结构在处理盖章任务时，使其能方便定位，取得很好的盖印效果。 程可调。 为了针对厚度不同的证件和机构便于拆装维修，该机在连接节和连接栓部分进行了精心设计，连接杆有一通孔，利用连接栓在通孔两侧的螺母进 行锁定，实现行程的可调。 料选用。 从保证结构强度和节约成本的角度出发，该机底座 1采用铸钢，支架 2采用电焊钢管，其余部件均采用 45号钢。 5 连杆长度的确定 设计连杆时首先要确定连杆大小头孔间的距离，即连杆长度 l。它通常是用连杆比=R(曲柄半径 ) l（连杆长度）的说明的，值越大，连杆越短 ,则 电磁铁 总高度或总宽度越小。所以为使发动机紧凑轻巧，现代高速发动机设计中的总趋势是尽量缩短连杆长度。但是连杆缩短会引起活塞侧压力加大，可能增加 零件 摩擦和磨损。所以为使 动力系统 的结构紧凑 ，最合适的连杆长度应该是，在保证连杆及相关机件在运动时不与其他机件相碰的情况下的最短长度。所以连杆长度 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 6 页 选取 = L=192 查设计手册表可得 :R/L= 此种结构简单，制造方便，材料能充分利用，在小型高速机上广泛应用。 小头结构尺寸 小头主要结构尺寸为连杆衬套内径 常小头和衬套制成同样的宽度 )。 决于活塞销座间隔 1，即 b1=1。这些尺寸在活塞组设计时已经基本确定了，这里需要校核一下 小头轴承的比压，可按下式计算： q= 式中 最高作用力， Pz= 4D d 衬套内径 衬套支撑长度 所以，易求得 q= 而 q 得许用值与衬套材料，润滑条件等因素有关，其一般数值如下： 青铜衬套 630 强化 800 所以 青铜衬套小头比压合格 连杆主要尺寸比例范围大致如下： d=（ D 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 7 页 &=（ d )d )d1(小头内孔直径 ) 初步选定 d=40 &=2 b= 连杆衬套 1衬套与小头孔的配合 衬套与小头孔为过盈配合，常用 铜衬套与活塞销的配合间隙大致在（ 范围内 所以选= 在小头上方（或两侧）开有集油孔或集油槽进行润滑。靠曲轴箱中的油雾进行润滑，润滑油的均匀分布可通过衬套上开布油槽来达到。 3衬套材料 锡青铜 连杆杆身 连杆杆身广泛采用工字型截面。工字型截面的长轴 于连杆的摆动平面内，使杆身截面对垂直于连杆摆动平面的 x 轴的惯性矩 于位于摆动平面的 y，一般 2样符合杆身实际受力情况，并有利于杆身向大，小头过渡。某些连杆杆身宽度较小，而底板与筋板的过渡圆角较大，这虽然牺牲了垂直于摆动平面的刚度 ，但可延长锻模寿命，锻件毛坯尺寸较准确，重量较轻。批量小而尺寸大的工字型杆身也可用自由锻造再经机械加工而成。 工字型截面杆身尺寸参阅柴油机设计手册表 8数连杆杆身仅高度 宽度 计表明， 5. 连杆杆身的最大拉应力一般发生在杆身与大小头圆角过渡处，最大压应力发生在杆身中部。 选取范围：杆身直径 d=（ D 杆身内孔直径 )d 所以 H=33=23mm,t=5文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 8 页 第 3 章 控制 系统 件结构及工作原理 控制电路中有一联动 开关 ,对应着不同的工作频率 ,操作者可根据工作需要进行选用。当有纸张放进工作台上下印章之间时，下印章 12侧的发光 二极管 发出的光被遮挡，上印章侧 11的光敏二极管 即产生一个电动势，经 放大器 单片机 片机响应中断后， 放大器 7406放大后，驱动 而使得 电磁铁工作。其控制电路如图 2所示： 片机 鉴于单片机 I/O 口线利用较少和系统控制的特点， 有 20个 装，具有 2K 重复规划的闪存（ 写入 /抹除 1000次以上，操作电压范围： V,15个可双向和独立寻址的 I/缺少 直接 入 20特点 ,且具有较强的抗振动和抗干扰能力，用其 储器 。 测电路 检测电路主要有光敏 传感器 、 馈 电阻 统中，光敏买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 9 页 传感器采用国产 2光敏二极管，具有线性好、响应速 度快、噪声低（对宽范围波长的光具有较高的灵敏度）、小型轻量以及耐振动与冲击等优点。其性能参数如表 2所示。 行电路 执行电路有放大器 7406、 电磁铁以及双向 可控硅 等组成。电子继电器，又名固体继电器（ 固体 功率放大器 ，是一种无 触点 型电子开关。当加上触发信号时， ，电子继电器 主回路呈导通状态，在控制回路与负载回路之间具有电隔离，无机械触点（和 电磁继电器 有同样的功能），并具有工作可靠、寿命长、对外界干扰小、抗干扰能力强、开关速度快及过零功能的特点。系统采用了北京科通电子继电器总厂生产的 性能参数如表3所示。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 10 页 序运行 监控系统 （ 为了提高系统的抗干扰性，防止程序进入死循环，系统采用计数器构成的 555接成一个多谐振荡器，周期为 746进制计数器，当数到第8个脉冲时， 片机用 出 清零脉冲，只要每次清零脉冲的时间间隔短于 8个脉冲周期，计数器就永远计不到 8， 不能送出复位脉冲了，计数器很快计数到 8， 过微分电路 电路 电复位（ 1），人工复位（ 位（ 通过或门综合后加到 74防止 入死循环前将 在 计数器的清零端之间加一个微分隔离电路。 示部分 系统选用 4只七段共阳 9015 三极管 和电阻等组成显示电路。系统检测信号经 1口直接驱动 外，选用一个红色 发光二极管 作为电源指示灯。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 11 页 件设计 系统软件采用汇编语言编制，包括主程序和中断巡回检测子程序、动态显示子程序。主程序的功能是 完成系统自检、系统初始化。系统初始化包括硬件初始化和软件初始化，后者包括对中断的安排、系统时钟的初始化、堆栈的设置、状态变量的初始化等。 断巡回检测程序 其流程如图 3所示： 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 12 页 第 4 章 抗干扰措施 么是干扰 目前电子产品的应用非常广泛，不论是在工业、农业、国防建设，还是在日常生活、教育事业以及科学研究等领域，处处可见电子产品的身影。但在电子产品使用中，都有一个如何防止干扰的问题。而众多的干扰一直影响着电子设备的使用，如精度，比如说：现场大耗能设备多，特别是大功率感性负载的启停往往会使 电网产生几百伏甚至几千伏的尖脉冲干扰；工业电网欠压或过压（涉县钢铁厂供电电压在 160V 310V 波动），常常达到额定电压的 35左右，这种恶劣的供电有时长达几分钟、几小时，甚至几天；各种信号线绑扎在一起或走同一根多芯电缆，信号会受到干扰，特别是信号线与交流动力线同走一个长的管道中干扰尤甚；多路开关或保持器性能不好，也会引起通道信号的窜扰；空间各种电磁、气象条件、雷电甚至地磁场的变化也会干扰传感器的正常工作；此外，现场温度、湿度的变化可能引起电路参数发生变化，这些原因都会影响电子产品的可靠性。传感器输出的一般 都是小信号，都存在小信号放大、处理、整形以及抗干扰问题，也就是将传感器的微弱信号精确地放大到所需要的统一标准信号 (如 15 4 20并达到所需要的技术指标。而这些小信号就很容易受到干扰的影响，这就要求设备设计制作者和使用者必须注意到一般的电路图上未表示出来的某些问题，即抗干扰问题。只有搞清楚干扰源以及干扰作用方式，设计出消除干扰的电路或预防干扰的措施，才能达到电 子产品的最佳状态。 电系统的抗干扰设计 由于单片机系统工作在电磁铁的 强磁 场附近区域 ,承受强大的干扰 ,系统除了应用还采用了软件抗干扰措施 陷阱技术。当 往往将一些操作数当作指令码来执行 ,引起程序混乱，这时首先要尽快将程序纳入正轨 (执行真正的指令系列 )。为了对付弹飞的程序自动形成的死循环，系统设立了软件陷阱，将其安排在程序区、表格、未使用的 使用的中断向量区。由于软件陷阱都安排在正常程序执行不到的区域， 故不会影响程序的执行效率。 对传感器、仪器仪表正常工作危害最严重的是电网尖峰脉冲干扰，产生尖峰干扰的用电设备有：电焊机、大电机、可控机、继电接触器、带镇流器的充气照明灯，甚至电烙铁买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 13 页 等。尖峰干扰可用硬件、软件结合的办法来抑制。 （ 1）用硬件线路抑制尖峰干扰的影响常用办法主要有三种： 在仪器交流电源输入端串入按频谱均衡的原理设计的干扰控制器，将尖峰电压集中的能量分配到不同的频段上，从而减弱其破坏性； 在仪器交流电源输入端加超级隔离变压器，利用铁磁共振原理抑制尖峰脉冲； 在仪器交流电源的输入端并联压敏电 阻，利用尖峰脉冲到来时电阻值减小以降低仪器从电源分得的电压，从而削弱干扰的影响。 （ 2）利用软件方法抑制尖峰干扰对于周期性干扰，可以采用编程进行时间滤波，也就是用程序控制可控硅导通瞬间不采样，从而有效地消除干扰。 （ 3）实行电源分组供电，例如：将执行电机的驱动电源与控制电源分开，以防止设备间的干扰。（ 4）采用噪声滤波器也可以有效地抑制交流伺服驱动器对其它设备的干扰。该措施对以上几种干扰现象都可以有效地抑制。（ 5）采用隔离变压器 考虑到高频噪声通过变压器主要不是靠初、次级线圈的互感耦合，而是靠初、次级寄生电容 耦合的，因此隔离变压器的初、次级之间均用屏蔽层隔离，减少其分布电容，以提高抵抗共模干扰能力。（ 6）采用高抗干扰性能的电源，如利用频谱均衡法设计的高抗干扰电源。这种电源抵抗随机干扰非常有效，它能把高尖峰的扰动电压脉冲转换成低电压峰值（电压峰值小于 电压，但干扰脉冲的能量不变，从而可以提高传感器、仪器仪表的抗干扰能力。 号传输通道的抗干扰设计 （ 1）光电耦合隔离措施 在长距离传输过程中，采用光电耦合器，可以将控制系统与输入通道、输出通道以及伺服驱动器的输入、输出通道切断电路之间的联系。如果 在电路中不采用光电隔离，外部的尖峰干扰信号会进入系统或直接进入伺服驱动装置，产生第一种干 扰现象。光电耦合的主要优点是能有效地抑制尖峰脉冲及各种噪声干扰，使信号传输过程的信噪比大大提高。干扰噪声虽然有较大的电压幅度，但是能量很小，只能形成微弱电流，而光电耦合器输入部分的发光二极管是在电流状态下工作的，一般导通电流为1015以即使有很大幅度的干扰，这种干扰也会由于不能提供足够的电流而被抑制掉。 （ 2）双绞屏蔽线长线传输 信号在传输过程中会受到电场、磁场和地阻抗等干扰因素的影响，采用接地屏蔽线 可以减小电场的干扰。双绞线与同轴电缆相比，虽然频带较差，但波阻抗高，抗共模噪声能力强，能使各个小环节的电磁感应干扰相互抵消。另外，在长距离传输过程中，一般采用差分信号传输，可提高抗干扰性能。采用双绞屏蔽线长线传输买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 14 页 可以有效地抑制前文提到的干扰现象中的（ 2）、（ 3）、（ 4）种干扰的产生。 地保护措施 正确的接地能够消除很多干扰，是提高测控系统抗干扰能的重要手段之一。本测控系统采用了系统接地母线，即信号回路基准导体的接地连线。系统接地指本系统内部各部分电路的信号返回线与基准电位导体（系统）之间地 连接。接地的目的是为系统各部分提供稳定地基准电位。系统接地的要求是尽量减少接地回路中的公共阻抗电压以引起系统中各处的地电位不等，防止导致工作混乱。 在低电平放大电路中合理“接地”是减少“地”噪声干扰的重要措施，必须予以特别注意。当使用单电源供给多只传感器、仪器仪表时，应该尽量减少接地电阻引进的干扰。若供电电源的压降必须减到最小，则电源“高”端导线也可按相似的方法接线。包括有多个电源和多个传感器、仪器仪表的系统则需要考虑得更多一些，通常不管电源是谁供给，将地线汇集到公共点，然后和系统的公共端接在一起，所有电源 1的负载都回到电源 1公共端，所有的电源 2负载都回到电源 2的公共端，最后用一条粗导线将公共端连在一起。在多电源系统中，可能需要进行判断性试验，确定地线接法，以达到最佳的解决方案。为了便于信号的传输和变换， 准规定了允许的电流和电压值。常用的电压信号是 0V 10V，电流信号是 020 420些信号常用于远距离传输。电压信号在传输过程中要受到诸如传输距离等条件的限制，而电流信号在传输过程中干扰对它的影响较小，因此应尽量采用电流信号。测量回路中如果有接地，在两个接地点之间会出 现电位差。这个电位差对测量结果会产生很大的影响，应尽量避免其接地。但如果必须接地，这时就必须将接地回路隔离开，以避免造成测量误差。有源数字元件在开、关时会在电源线上产生一个快速的电流变化，这个电流在导线电感上不仅会引起正的电压降，而且还会引起负的电压降。这种电压的改变被当作干扰在主线路上传输。 买文档