切卡机是一种制作各种规格的证卡例如身份证、银行卡、电话卡、名片等的专用设备。目前市场上存在两类切卡设备:一类是生产效率和切卡质量都较低的手动设备;另一类是生产效率高,但价格昂贵的进口全自动设备。对于一些刚起步的中小型企业,这两类产品都不适用。因此,开发高效低成本的电动切卡设备就成为当务之急。同时,市场对电动切卡机的功能提出了更高的要求,需要改进设计方法和手段,改善现有产品的技术性能、可靠性、经济性以及使用性能。因此,在当前形势下,进行电动切卡机的创新设计具有非常重要的现实意义。 论文综述了电动切卡机的发展现状;概括了设计方法学和创新设计的原理和方法及国内外发展与研究现状;阐述了机电产品创新设计的理论和方法;运用机电一体化产品创新设计的原理和方法,进行电动切卡机创新设计的应用研究。针对机电产品系统的复杂性,从完成切卡这一总功能要求出发,将电动切卡机划分为广义执行机构子系统、传感检测子系统和信息处理及控制子系统三部分。分别对各子系统进行原理创新、结构创新或功能创新设计,寻求各自的功能载体,通过集成优化,完成产品的设计,获得了多个设计方案。 分析了机电产品各功能模块及它们之间的关系;根据机电产品的特点、经济因素、技术因素及性能因素,建立了多目标和多层次结构的评价指标体系;运用AHP方法,对方案进行评价和筛选,选出相对较优的方案。 利用Protel99SE电子设计自动化软件进行电路设计。采用PIC16C72高度集成芯片,选择恰当的检测传感器和电子元器件,设计出了可靠的电动切卡机控制板,并在功能上实现了创新。 运用计算机辅助设计软件——Pro/E对电动切卡机的广义执行机构子系统进行了详细的结构设计;CAE分析软件——ADAMS进行运动学和动力学仿真分析及优化设计。 与某企业合作对设计的样机进行了试制并进行切卡试验,结果表明:样机的切卡效率和质量都有很大程度的提高。 论文运用创新设计方法加快了产品的设计进程,提高了设计效率,缩短了生产周期;电子设计自动化软件的运用,为控制系统的功能创新提供了方便;计算机辅助设计和仿真优化的应用对设计结构参数的确定起到了积极的作用,提高了设计的可靠性。