便攜式形位公差檢測(cè)演示教具的設(shè)計(jì)

譚偉林

摘要：本文主要介紹了便攜式形位公差檢測(cè)演示教具的設(shè)計(jì)過程，將形位公差中常用的11個(gè)項(xiàng)目列為檢查項(xiàng)目，并根據(jù)各項(xiàng)目檢測(cè)方式的不同，將其分為5個(gè)類型，按不同的類型完成演示教具相關(guān)組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并按照模塊化思路設(shè)計(jì)，便于教具的安裝于拆卸，可便于攜帶。

關(guān)鍵詞：便攜式;形位公差檢測(cè);演示教具;設(shè)計(jì)

0 ?引言

形狀公差和位置公差簡(jiǎn)稱形位公差，是《機(jī)械制造基礎(chǔ)》或《公差配合與技術(shù)測(cè)量》課程中一項(xiàng)重要的知識(shí)點(diǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)中，加工后的零件會(huì)有尺寸公差，因而構(gòu)成零件幾何特征的點(diǎn)、線、面的實(shí)際形狀或相互位置與理想幾何體規(guī)定的形狀和相互位置就存在差異，這種形狀上的差異就是形狀公差，位置上的差異就是位置公差。形位公差對(duì)機(jī)械零件的精度、生產(chǎn)成本與經(jīng)濟(jì)效益有著重要的影響，如果能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)階段能透徹掌握形位公差的相關(guān)概念以及檢測(cè)方法和理念，有利于提高學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，保障產(chǎn)品質(zhì)量與企業(yè)利益。因此，開發(fā)出一套具備全面檢測(cè)形位公差項(xiàng)目的教具可有效提升學(xué)生的檢測(cè)能力。

1 ?便攜式形位公差檢測(cè)演示教具的設(shè)計(jì)

1.1 基本原則與思路

便攜式形位公差檢測(cè)教具的基本原則應(yīng)結(jié)合教學(xué)實(shí)際，尺寸小、重量輕，便于攜帶和課堂演示;以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1182-2018為依據(jù)，能演示形位公差中的常見形位公差：直線度、平面度、圓度、圓柱度、平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、對(duì)稱度、圓跳動(dòng)、全跳動(dòng)等11項(xiàng)。

教具的設(shè)計(jì)思路采用以基準(zhǔn)平臺(tái)為基礎(chǔ)，采用模塊化設(shè)計(jì)：由直線導(dǎo)軌和滑塊組成的移動(dòng)組件、由萬向連接桿和杠桿表組成的測(cè)量組件、雙頂尖組件、方箱、由正弦規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)量塊組成傾斜測(cè)量組件等。為便于演示形位公差，需設(shè)計(jì)一套測(cè)試件，包含所有檢測(cè)項(xiàng)目以盡可能減少被測(cè)件的種類和數(shù)量。測(cè)試件需包含一套合格件和不合格件，以便于教學(xué)演示。

1.2 測(cè)試件的設(shè)計(jì)與檢測(cè)項(xiàng)目的選擇

為盡可能減少測(cè)試件的數(shù)量，并將所有檢測(cè)項(xiàng)目融入測(cè)試件中，設(shè)計(jì)兩個(gè)測(cè)試件，如圖1和圖2所示。測(cè)試件1主要進(jìn)行直線度、平面度、平行度、垂直度、傾斜度、對(duì)稱度的檢測(cè);測(cè)試件2主要完成圓度、圓柱度、同軸度、圓跳動(dòng)、全跳動(dòng)的檢測(cè)。

1.3 教具的設(shè)計(jì)與檢測(cè)過程

教具的設(shè)計(jì)根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目來開展，盡可能使同類型的檢測(cè)項(xiàng)目在同一套結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)，針對(duì)同類型的檢測(cè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)成單個(gè)的功能模塊，盡量減少功能模塊。下面從以下5個(gè)方面介紹教具的設(shè)計(jì)與檢測(cè)過程：

1.3.1 直線度、平面度、平行度的檢測(cè)

將移動(dòng)組件、測(cè)量組件、測(cè)試件1放置在基準(zhǔn)平臺(tái)上，使測(cè)試件1與基準(zhǔn)平臺(tái)上的水平面和豎直面貼合，并將測(cè)量組件與移動(dòng)組件組裝成一個(gè)整體，結(jié)果如圖3所示。

直線度的檢測(cè)：使杠桿百分表的探針位于需檢測(cè)的棱邊上，并預(yù)壓0.3mm。緩慢拖動(dòng)移動(dòng)組件，使杠桿百分表的探針在棱邊上移動(dòng)，通過觀察杠桿百分表中表盤上的指針即可讀取偏差數(shù)值。

平面度、平行度的檢測(cè)：使杠桿百分表的探針分別置于需檢測(cè)的平面上，并預(yù)壓0.3mm。首先從平面一斜對(duì)角方向緩慢拖動(dòng)移動(dòng)組件，使杠桿百分表的探針在平面上移動(dòng)，通過觀察杠桿百分表中表盤上的指針即可讀取偏差數(shù)值;然后再?gòu)牧硪粋€(gè)斜對(duì)角方向緩慢拖動(dòng)移動(dòng)組件，使杠桿百分表的探針在平面上移動(dòng)，通過觀察杠桿百分表中表盤上的指針即可讀取偏差數(shù)值。如果在平面上拖動(dòng)的方向越多，則測(cè)得的結(jié)果越能體現(xiàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)度。

1.3.2 垂直度的檢測(cè)

將移動(dòng)組件、測(cè)量組件、方箱、測(cè)試件1放置在基準(zhǔn)平臺(tái)上，使測(cè)試件1的基準(zhǔn)面與方箱的豎直面貼合、需檢測(cè)的平面與水平面平行，并將測(cè)量組件與移動(dòng)組件組裝成一個(gè)整體，結(jié)果如圖4所示。

垂直度的檢測(cè)：使杠桿百分表的探針位于需檢測(cè)的平面上，并預(yù)壓0.3mm。與檢測(cè)平面度的方法一致，從多個(gè)方向緩慢拖動(dòng)移動(dòng)組件，以盡可能精確的測(cè)得平面的垂直度。

1.3.3 傾斜度的檢測(cè)

將移動(dòng)組件、測(cè)量組件、正弦規(guī)、量塊、測(cè)試件1放置在基準(zhǔn)平臺(tái)上。首先根據(jù)正弦規(guī)需要形成的角度，通過計(jì)算選擇量塊的高度;然后將測(cè)試件1的基準(zhǔn)面放在正弦規(guī)的上表面，兩個(gè)側(cè)面分別于正弦規(guī)的兩個(gè)基準(zhǔn)面相貼合;最后將組合完成的正弦規(guī)放在基準(zhǔn)平臺(tái)和量塊上。將測(cè)量組件與移動(dòng)組件組裝成一個(gè)整體并放在基準(zhǔn)平臺(tái)上，最終的組裝結(jié)果如圖5所示。

傾斜度的檢測(cè)：使杠桿百分表的探針位于需檢測(cè)的平面上，并預(yù)壓0.3mm。與檢測(cè)平面度的方法一致，從多個(gè)方向緩慢拖動(dòng)移動(dòng)組件，以盡可能精確的測(cè)得平面的傾斜度。

1.3.4 對(duì)稱度的檢測(cè)

將移動(dòng)組件、測(cè)量組件、測(cè)試件1放置在基準(zhǔn)平臺(tái)上。首先將測(cè)試件1的其中一個(gè)基準(zhǔn)面與基準(zhǔn)平臺(tái)的水平面貼合;最后將測(cè)量組件與移動(dòng)組件組裝成一個(gè)整體，結(jié)果如圖6所示。

對(duì)稱度的檢測(cè)：首先檢測(cè)平面1，與檢測(cè)平面度的方法一致，調(diào)整好杠桿百分比表，并從多個(gè)方向緩慢拖動(dòng)移動(dòng)組件，以盡可能精確的數(shù)值;然后檢測(cè)平面2，方法與上步一致;最后通過計(jì)算獲得對(duì)稱度的誤差值。

1.3.5 圓度、圓柱度、同軸度、圓跳動(dòng)、全跳動(dòng)的檢測(cè)

將移動(dòng)組件、測(cè)量組件、雙頂尖組件、測(cè)試件2放置在基準(zhǔn)平臺(tái)上。首先將測(cè)試件2安裝至雙頂尖組件中，確保安裝可靠不松動(dòng);然后將測(cè)量組件與移動(dòng)組件組裝成一個(gè)整體，結(jié)果如圖7所示。

圓度、圓柱度、同軸度、圓跳動(dòng)、全跳動(dòng)的檢測(cè)：根據(jù)圖紙要求，將杠桿百分表的探針放置需要的圓柱面、錐面或端面處;然后轉(zhuǎn)動(dòng)頂尖組件，讓測(cè)試件2緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)觀察杠桿百分表指針的變化并記錄數(shù)值;最后推動(dòng)移動(dòng)組件，使杠桿百分表的探針移至其它位置，再重復(fù)之前的操作，測(cè)得變化的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算后即可測(cè)得圓度、圓柱度、同軸度、圓跳動(dòng)、全跳動(dòng)的誤差值。

2 ?結(jié)論

使用模塊化設(shè)計(jì)使形位公差的檢測(cè)更加簡(jiǎn)單、方便，同時(shí)讓檢測(cè)過程更加清晰的呈現(xiàn)給學(xué)生，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)形位公差檢測(cè)的理解;各組件可以隨時(shí)拆卸，裝入手提箱中便于攜帶，可隨時(shí)出現(xiàn)在課堂教學(xué)或?qū)嵙?xí)實(shí)訓(xùn)中，便于讓學(xué)生實(shí)踐，以掌握形位公差的檢測(cè)方法。

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