一种可定位式腰带打孔器的设计①

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(1.安徽工业大学机械工程学院，安徽 马鞍山 243000；2.湖南大学机械与运载工程学院，湖南 长沙 410082)

0 引 言

如今，腰带的款式多种多样，人们可根据自己的喜好穿戴腰带，但是在等级森严的古代社会，腰带却是不能随意穿戴的[1]，但是这并没有阻碍腰带的发展，目前市场上流行的针扣类腰带便是由西周末期时出现的带钩类腰带发展而来[2]。

针扣类腰带使用十分方便，但是为了不影响腰带的美观，厂家在生产时腰带上的孔并不会打太多，因此会出现出现身材的不合适而导致腰带的孔不够用的情况[3]，为了解决这个问题，腰带打孔器便出现了。但如今的腰带打孔器虽然使用方便，却无法保证在腰带上打孔的精度，使得所打的孔不美[4～8]。

根据目前市场的需求，综合实用性和便捷性，设计了一款利用简便机械辅助给腰带打孔的装置，该装置在保证便捷打孔的同时，还能确保腰带上的孔在同一水平线上，并且每个孔之间的距离相同，不会降低腰带的美观性。整体的可定位式腰带打孔器由固定装置、传动装置和打孔装置等部分组成。

1 新型可定位腰带打孔器的设计

新型可定位腰带打孔装置由传动装置、固定装置和打孔装置三部分构成。其中固定装置能够确保腰带上打出的孔在同一条直线上；传动装置能够保证相邻孔间距相等；打孔装置需要既能进行打孔，又能够为传动装置和固定装置提供安装空间。

1.1 传动装置

传动装置设计的关键在于传动方式的选取，本文采用精密性强、便捷性高、自锁性好的丝杠作为传动方式，在此基础上设计出一种新型的传动装置，其主要由套筒、定位柱、传动丝杠、滚轮等部分组成，结构示意图如图1所示。首先将滚轮与丝杠进行固定连接，通过转动滚轮来带动丝杠转动，然后在定位柱底部加工出与丝杠相匹配的螺纹，通过丝杠的转动带动定位柱的移动，达到精准控制相邻孔距的效果，最后采用套筒进行零部件的保护，加强固定以及连接。

图1 传动装置的结构图

1.2 固定装置

固定装置的目的在于保证腰带上孔的中心保持在同一条直线上，为此根据传动控制的不同设计出了两种不同规格的固定装置。第一种基于螺杆传动的固定装置由传动丝杠、滚轮、套筒、挡板等部分组成，结构示意图如图2所示，当转动滚轮时，丝杠随之转动，此时挡板被控制着向中间靠拢或者远离；第二种基于齿条齿轮传动的固定装置由齿轮、齿条、挡板、底座、传动杆等部分组成，结构示意图如图3所示，转动传动杆，传动杆带动齿轮转动，齿轮带动齿条移动，齿条与挡板连接，传动杆正传反转控制两个挡板的靠近与远离。

图2 基于螺杆传动的固定装置结构图

图3 基于齿轮齿条的固定装置结构图

1.3 打孔装置

为了保证上述传动装置和固定装置能够安装于打孔装置上，在现有钳式打孔器的基础上增加了Ⅰ支撑臂与Ⅱ支撑臂之间的空间，新设计的打孔装置主要由握套、支撑臂Ⅰ、支撑臂Ⅱ、冲孔头、滚轮槽等部分构成，结构示意图如图4所示(仅与基于螺杆传动的固定装置相结合时需在Ⅱ支撑臂的顶端开有滚轮槽)。

1.4 新型可定位腰带打孔器

设计的可定位式腰带打孔器的总体结构分为两种，分别如图5、6所示。图5所示的第一种可定位式腰带打孔器是由打孔装置、传动装置、第一种固定装置等部分组成；图6所示的第二种可定位式腰带打孔器是由打孔装置、传动装置、第二种固定装置等部分组成。两种打孔器的用法类似，只是调节挡板间距的方法略有不同。

图4 打孔器的结构图

图5 第一种可定位式腰带打孔器总体结构图

图6 第二种可定位式腰带打孔器总体结构图

2 实 验

先将已有的孔套在定位柱上；调整挡板，使腰带与挡板平行；调整定位柱，使得每个孔之间距离相等；握动把手进行打孔。为了验证该打孔器的使用效果进行实验：分别用市场上的钳式打孔器与设计的两种打孔器对腰带进行打孔，然后将孔的位置误差进行对比。

将所选择的腰带分为两组，每组是三条型号相同的腰带，其中一组均为宽度是38mm的腰带，另一组均为宽度是21mm的腰带，实验组1使用第一种可定位式腰带打孔器，实验组2使用第二种可定位式腰带打孔器，对照组用市场上现有的钳式打孔器，分别在相同型号的腰带上进行打孔。选择打五个孔，并且以皮带上原有的位于端部的两个相邻孔之间的距离为长度标准，以位于端部的一个孔与腰带的边距为宽度标准，测量这五个孔的误差，数据统计第一组的长度误差如图7所示，宽度误差如图8所示；第二组的长度误差如图9所示，宽度误差如图10所示。

上述结果表明，设计的可定位式腰带打孔器的精度明显优于市场上的钳式腰带打孔器，这验证了设计的可行性与优越性。

图7 38mm腰带打孔长度误差的情况

图8 38mm腰带打孔宽度误差的情况

图9 21mm腰带打孔长度误差的情况

图10 21mm腰带打孔宽度误差的情况

3 结 语

可定位式腰带打孔器结构简单，体积小，操作方便，便于携带。它不仅能够保证在腰带上打的孔始终保持在同一条直线上，并且能够保证孔与孔之间的距离相等，使得腰带能够保持其美观性。由于固定装置的存在，打孔器还能够实现对不同型号的腰带均进行同样理想地打孔。并且由于冲孔头的强度较高，该打孔器不仅可以对腰带进行打孔，还可以对许多厚度不是很大的皮革产品进行打孔。因此可定位式腰带打孔器方便实用，有着良好的市场发展前景。

由于设计可定位式腰带打孔器的支撑臂加长，导致在打孔时需要使用的力也要加大，这一点需进行相应的改善。