便攜式形位公差檢測演示教具的設(shè)計

譚偉林

摘要：本文主要介紹了便攜式形位公差檢測演示教具的設(shè)計過程，將形位公差中常用的11個項目列為檢查項目，并根據(jù)各項目檢測方式的不同，將其分為5個類型，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。并按照模塊化思路設(shè)計，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;演示教具;設(shè)計

0 ?引言

形狀公差和位置公差簡稱形位公差，是《機(jī)械制造基礎(chǔ)》或《公差配合與技術(shù)測量》課程中一項重要的知識點。在工業(yè)生產(chǎn)中，加工后的零件會有尺寸公差，因而構(gòu)成零件幾何特征的點、線、面的實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)概念以及檢測方法和理念，有利于提高學(xué)生就業(yè)競爭力，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形位公差項目的教具可有效提升學(xué)生的檢測能力。

1 ?便攜式形位公差檢測演示教具的設(shè)計

1.1 基本原則與思路

便攜式形位公差檢測教具的基本原則應(yīng)結(jié)合教學(xué)實際，尺寸小、重量輕，便于攜帶和課堂演示;以國家標(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、對稱度、圓跳動、全跳動等11項。

教具的設(shè)計思路采用以基準(zhǔn)平臺為基礎(chǔ)，采用模塊化設(shè)計：由直線導(dǎo)軌和滑塊組成的移動組件、由萬向連接桿和杠桿表組成的測量組件、雙頂尖組件、方箱、由正弦規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)量塊組成傾斜測量組件等。為便于演示形位公差，需設(shè)計一套測試件，包含所有檢測項目以盡可能減少被測件的種類和數(shù)量。測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 測試件的設(shè)計與檢測項目的選擇

為盡可能減少測試件的數(shù)量，并將所有檢測項目融入測試件中，設(shè)計兩個測試件，如圖1和圖2所示。測試件1主要進(jìn)行直線度、平面度、平行度、垂直度、傾斜度、對稱度的檢測;測試件2主要完成圓度、圓柱度、同軸度、圓跳動、全跳動的檢測。

1.3 教具的設(shè)計與檢測過程

教具的設(shè)計根據(jù)檢測項目來開展，盡可能使同類型的檢測項目在同一套結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)，針對同類型的檢測項目設(shè)計成單個的功能模塊，盡量減少功能模塊。下面從以下5個方面介紹教具的設(shè)計與檢測過程：

1.3.1 直線度、平面度、平行度的檢測

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

直線度的檢測：使杠桿百分表的探針位于需檢測的棱邊上，并預(yù)壓0.3mm。緩慢拖動移動組件，使杠桿百分表的探針在棱邊上移動，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：使杠桿百分表的探針分別置于需檢測的平面上，并預(yù)壓0.3mm。首先從平面一斜對角方向緩慢拖動移動組件，使杠桿百分表的探針在平面上移動，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;然后再從另一個斜對角方向緩慢拖動移動組件，使杠桿百分表的探針在平面上移動，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。如果在平面上拖動的方向越多，則測得的結(jié)果越能體現(xiàn)數(shù)據(jù)的真實度。

1.3.2 垂直度的檢測

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

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

1.3.3 傾斜度的檢測

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

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

1.3.4 對稱度的檢測

將移動組件、測量組件、測試件1放置在基準(zhǔn)平臺上。首先將測試件1的其中一個基準(zhǔn)面與基準(zhǔn)平臺的水平面貼合;最后將測量組件與移動組件組裝成一個整體，結(jié)果如圖6所示。

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

1.3.5 圓度、圓柱度、同軸度、圓跳動、全跳動的檢測

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

圓度、圓柱度、同軸度、圓跳動、全跳動的檢測：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)動頂尖組件，讓測試件2緩慢轉(zhuǎn)動，同時觀察杠桿百分表指針的變化并記錄數(shù)值;最后推動移動組件，使杠桿百分表的探針移至其它位置，再重復(fù)之前的操作，測得變化的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算后即可測得圓度、圓柱度、同軸度、圓跳動、全跳動的誤差值。

2 ?結(jié)論

使用模塊化設(shè)計使形位公差的檢測更加簡單、方便，同時讓檢測過程更加清晰的呈現(xiàn)給學(xué)生，強(qiáng)化學(xué)生對形位公差檢測的理解;各組件可以隨時拆卸，裝入手提箱中便于攜帶，可隨時出現(xiàn)在課堂教學(xué)或?qū)嵙?xí)實訓(xùn)中，便于讓學(xué)生實踐，以掌握形位公差的檢測方法。

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