正弦規(guī)用量塊附件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

■湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （株洲 412004） 孟少明 陳 晨

正弦規(guī)用量塊附件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

■湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （株洲 412004） 孟少明 陳 晨

摘要：為解決正弦規(guī)測(cè)量角度及錐度時(shí)容易倒塌的問(wèn)題，結(jié)合正弦規(guī)的工作使用特性，設(shè)計(jì)了一種全新的正弦規(guī)用量塊附件結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)是采用磁力底座緊吸平板，底座中裝一固定支柱，采用一特殊的5mm量塊，使其能沿固定支柱上下活動(dòng)而壓緊量塊，從而組合出需要墊高的尺寸h。

1. 正弦規(guī)的測(cè)量方法

間接測(cè)量法是通過(guò)測(cè)量與該角度有關(guān)的長(zhǎng)度量（線值），再利用其相互函數(shù)關(guān)系式計(jì)算求得被測(cè)角度或錐度。因線值測(cè)量可達(dá)到很高的精度，故在角度、錐度測(cè)量中間接測(cè)量方法比同等條件下直接測(cè)量方法精度要高。

用正弦規(guī)測(cè)量角度、錐度是間接測(cè)量方法之一，測(cè)量原理如圖1所示。正弦規(guī)4利用正弦定義測(cè)量角度和錐度等的量規(guī)。它主要由一鋼制長(zhǎng)方體和固定在其兩端的2個(gè)相同直徑的鋼圓柱體組成。2個(gè)圓柱的軸心線距離L一般為100mm、200mm和300mm共3種。正弦規(guī)4一般用于測(cè)量小于45°的角度，在測(cè)量小于30°的角度時(shí)，精確度可達(dá)3″～5″。

測(cè)量時(shí)，根據(jù)被測(cè)圓錐角α，按下式組合量塊5尺寸h，若正弦規(guī)兩圓柱中心距為L(zhǎng)，則h=Lsinα。

圖1　正弦規(guī)原理圖

由指示表3讀出工件2上a、b兩點(diǎn)的差值Δh，當(dāng)a、b兩點(diǎn)間的距離為l時(shí)，可按下式算出錐度誤差ΔC=Δh/l。

但在使用量塊墊高正弦規(guī)時(shí)，由于量塊外形尺寸細(xì)小，正弦規(guī)安放在量塊上不太穩(wěn)定，測(cè)量a、b點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，容易把正弦規(guī)弄倒，從而有可能砸傷平板1及正弦規(guī)，特別是學(xué)生做測(cè)量實(shí)訓(xùn)或墊高h(yuǎn)較大以及量塊組合數(shù)較多時(shí)，更加容易出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。

2. 正弦規(guī)用量塊附件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為解決用正弦規(guī)測(cè)量角度、錐度時(shí)，正弦規(guī)容易倒塌的問(wèn)題（墊高尺寸h較大、當(dāng)量塊數(shù)量較多時(shí)更明顯），特設(shè)計(jì)正弦規(guī)用量塊附件，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

裝配原理為固定支柱2安裝在磁力底座5上，用一字槽螺釘7緊固；活動(dòng)支架3套在固定支柱上，用鎖緊螺釘輔助定位。

使用原理：①通過(guò)磁力開關(guān)6，把磁力底座緊固在平板上。②松開鎖緊螺釘4，把活動(dòng)支架移動(dòng)到較高位置固定。③把量塊按計(jì)

算高度h進(jìn)行組合（量塊高度尺寸h1為計(jì)算尺寸h減5mm）。④松開鎖緊螺釘，把活動(dòng)支架壓緊在量塊上面，緊固螺釘進(jìn)行輔助固定。⑤把正弦規(guī)的圓柱安放在活動(dòng)支架的平臺(tái)1上。

圖2　正弦規(guī)用量塊附件結(jié)構(gòu)圖

這樣，就算量塊數(shù)量較多，尺寸較高，也保證正弦規(guī)及量塊不會(huì)倒塌，但由于活動(dòng)支架的平臺(tái)尺寸為標(biāo)準(zhǔn)5mm，因此，使用正弦規(guī)量塊附件測(cè)量角度、錐度時(shí)，h的最小值為5mm，小于5mm的，直接使用量塊（高度小、量塊數(shù)量少，不容易出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象）。

3. 平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

正弦規(guī)安放平臺(tái)是整個(gè)附件結(jié)構(gòu)的核心元件，它的結(jié)構(gòu)、材料、制造精度以及形位精度直接影響錐度、角度的測(cè)量準(zhǔn)確性，為保證增加此結(jié)構(gòu)后，仍然能獲得較高的測(cè)量精度，正弦規(guī)安放平臺(tái)設(shè)計(jì)厚度為5mm（按0級(jí)量塊要求制造），材料采用GCrl5軸承鋼，經(jīng)淬火、回火、時(shí)效、冷處理及研磨而成，其硬度為64HRC，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。其結(jié)構(gòu)可直接精密鑄造成型（精密鑄造成型，平臺(tái)強(qiáng)度高，毛坯成本較低，原材料浪費(fèi)少，但鑄模加工難度大，難以保證零件精度）或直接加工成型（用大塊毛坯直接去除材料法獲得平臺(tái)結(jié)構(gòu)，零件精度易保證，但毛坯成本較高，材料浪費(fèi)較多，平臺(tái)強(qiáng)度較小），考慮到平臺(tái)下方需墊量塊，有受力的支撐點(diǎn)，可不考慮強(qiáng)度問(wèn)題，為保證精度，采用加工成型法為佳。但注意有尺寸精度及形位公差要求的表面需要預(yù)留精加工余量。加工表面粗糙度值Ra=0.008mm，其余表面粗糙度值Ra=0.4mm，5mm上下兩表面的平行度為0.4mm，且與固定支柱安裝導(dǎo)向孔的垂直度為1mm。

圖3　正弦規(guī)安放平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

4. 工作原理

裝配工作及使用原理如圖4所示。量塊5在平板3上；量塊附件4利用電磁底座吸附在平板上，按量塊尺寸大小調(diào)整平臺(tái)高度壓緊在量塊上；正弦規(guī)2一個(gè)圓柱安放在量塊附件的平臺(tái)上，另一圓柱安放在平板上；檢測(cè)工件1安放在正弦規(guī)上。此時(shí)，如果檢測(cè)工件無(wú)誤差，則上表面與平板的表面平行，利用百分表分別測(cè)量?jī)啥说淖x數(shù)值，根據(jù)被檢測(cè)件兩檢測(cè)點(diǎn)的距離，即能檢測(cè)出零件的角度、錐度誤差。

圖4　工作原理圖

檢測(cè)工件的角度要求為7°±3′。則正弦規(guī)所墊高度h=sin7°×200=24.374（mm）。由于平臺(tái)具有標(biāo)準(zhǔn)5mm厚度，則量塊組合尺寸為2 4 . 3 7 4 -5=19.374（mm），選用91塊一套的標(biāo)準(zhǔn)量塊，可按1.004mm、1.37mm、7mm和10mm進(jìn)行組合測(cè)量。

5. 結(jié)語(yǔ)

在使用正弦規(guī)測(cè)量錐度、角度過(guò)程中，采用此附件裝置，既能保證測(cè)量的效率，又能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，且在測(cè)量過(guò)程中不會(huì)因量塊的倒塌而砸傷平板及正弦規(guī)。經(jīng)學(xué)生測(cè)量實(shí)訓(xùn)操作檢驗(yàn)，該正弦規(guī)用量塊附件使用簡(jiǎn)單、方便、靈活，特別適合新手及教學(xué)訓(xùn)練的使用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄒燕. 測(cè)量技術(shù)基本常識(shí)與技能訓(xùn)練[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[2] 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2004.

收稿日期：（20141016）