CN102248525A - 在曲面上划空间斜线的三坐标划线装置及其划线方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模具制造和铸件加工等机械加工技术领域，尤其是一种在曲面上划空间斜线的三坐标划线装置及其划线方法。一种在曲面上划空间斜线的三坐标划线装置，包括划线头和划线仪，所述划线头通过连接体与划线仪固定连接，所述划线头包括分度转体、与分度转体固定连接的心轴、位于心轴两侧的钢珠、与心轴连接的划针固定板以及设在划针固定板上的划针。本发明结构简单，操作方便，解决了在复杂曲面和斜面上不能划空间斜面线的难题，在现实生产中尤其在模具、铸造件、钣金工及机械加工过程中有很大的使用价值。

Description

在曲面上划空间斜线的三坐标划线装置及其划线方法

技术领域

本发明涉及模具制造和铸件加工等机械加工技术领域，尤其是一种在曲面上划空间斜线的三坐标划线装置及其划线方法。

背景技术

一直以来在机械加工过程中尤其在模具制造和铸件加工过程中在零件曲面或空间斜面上要划出空间斜线一直是件困难的事，由于目前使用的划线方法只能划出和基准平面平行的平行线，所以只能在垂直于至少一个基准平面的平面上才能划出理论上正确的斜线，方法是采用先划出这条斜线上的两个坐标点，然后再连接这两个点，而要在机械零件曲面或空间斜面上要划出空间斜线只有两个方法，要么把机械零件的划线曲面调整到符合划线的坐标系中划线，要么进行分段取点然后连线，前一种方法只适合较小且外部形状许可的的零件，操作困难，多数零件无法实现，较大的零件更无法采用这种方法，后一种方法只能得到近似的斜线当圆弧曲面复杂时误差就更大，操作也困难，在常规的三坐标划线头上由于X、Y、Z三个坐标轴不能改变，也无法解决上述问题。

发明内容

为了克服现有的划线方法划出空间斜线操作困难的不足，本发明提供了一种在曲面上划空间斜线的三坐标划线装置及其划线方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种在曲面上划空间斜线的三坐标划线装置，包括划线头和划线仪，所述划线头通过连接体与划线仪固定连接，所述划线头包括分度转体、与分度转体固定连接的心轴、位于心轴两侧的钢珠、与心轴连接的划针固定板以及设在划针固定板上的划针。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述划线头通过连接体与划线仪通过定位销和紧固螺钉定位和连接。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述划针固定板包括划针固定板一和划针固定板二，所述划针包括划针一和划针二，所述划针固定板一与心轴通过钢珠活动连接，可绕钢珠中心连线转动，心轴通过紧固螺钉将整个划线头、连接体与划线仪联接。所述划针固定板二通过转板与分度转体固定连接，所述划针固定板一和划针固定板二所在平面相互垂直。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述钢珠位于心轴两侧的凹槽内，通过与划针固定板一连接的螺母、螺钉固定。根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述转板与分度转体之间依次设有O型圈、挡圈和轴用挡圈。

一种在曲面上划空间斜线的划线方法，包括以下步骤：

一、将工件主体用千斤顶支撑在水平放置的分度转盘上；

二、校准工件主体的基准坐标到与三坐标划线装置的坐标XYZ一致；

三、分度转盘清零，转动分度转盘，使要划线的斜面或者曲面和划线仪中的坐标系XZ平面垂直，转动三坐标划线装置的分度转体，使划线头在新建立的YZ’平面或者YX’平面和要划线的斜面或曲面平行，移动三坐标划线装置的X和Z轴，使划针经过要划线的坐标点，并使三坐标划线装置在Y轴上移动，转动划针固定板，使划针在新建立的X’YZ’坐标系的一个平面内移动，从而划出符合要求的空间斜线。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括一种在曲面上划空间斜线的划线方法包括以下步骤：

一、将工件主体用千斤顶支撑在水平放置的分度转盘上； 

二、校准工件主体的基准坐标到与三坐标划线装置的坐标XYZ一致； 

三、分度转盘清零，转动分度转盘，使要划线的斜面或者曲面和划线仪的坐标系XZ平面垂直，转动三坐标划线装置的分度转体，使划线头在新建立的YZ’平面或者YX’平面和要划线的斜面或曲面平行，移动三坐标划线装置的X和Z轴，使划针经过要划线的坐标点，并使三坐标划线装置在Y轴上移动，转动划针固定板，使划针在新建立的X’YZ’坐标系的一个平面内移动； 

四、调整三坐标划线装置的X轴和Y轴的坐标，使得（X，Z）坐标点在斜线上的任意点上，再锁死X轴和Z轴，重复上述动作，从而划出很长的精确的空间斜线。

本发明的有益效果是，本发明结构简单，操作方便，解决了在复杂曲面和斜面上不能划空间斜面线的难题，在现实生产中尤其在模具、铸造件、钣金工及机械加工过程中有很大的使用价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的结构示意图；

图3是图2的左视图；

图4是图2中凸台的结构示意图；

图5是本发明另一个实施例的示意图。

图中1、划针一，2、划针一固定板，3、钢珠，4、螺母，5、螺钉，6、转板，7、分度转体，8、连接体，9、紧固螺钉，10、心轴，11、划针二固定板，12、划针二，13、定位销，14、划线仪，15、O型圈，16、挡圈，17、轴用挡圈。

具体实施方式

如图1是本发明的结构示意图，一种在曲面上划空间斜线的三坐标划线装置，包括划针一1、划针一固定板2、钢珠3、螺母4、螺钉5、转板6、分度转体7、连接体8、紧固螺钉9、心轴10、划针二固定板11、划针二12、定位销13、划线仪14、O型圈15、挡圈16和轴用挡圈17。

先说明一下本发明三坐标划线装置中所处的坐标关系，图1的连接体8所在中心线是三坐标划线装置的Y轴，垂直于纸面的是三坐标划线装置的X轴，上下方向平行于纸面的是三坐标划线装置的Z轴。转动三坐标划线装置的分度转体7后，三坐标划线装置的划线头形成新建立的坐标系X’YZ’。

本装置通过连接体8用紧固螺钉9把划线头和划线仪14连接，并用定位销13定位，转动分度转体7，带动心轴10、钢珠3、划针一固定板2转动，使钢珠3所形成的中心线垂直于所要划的斜线，调整三坐标划线装置的X轴和Z轴的坐标使划针落在所要划的斜线的坐标点上，锁死划线仪的Y轴和Z轴，并使划针一固定板2以钢珠3所形成的中心线转动，配合本装置在Y轴上的移动使划针头贴紧被划工件，这样划针头在被划工件上留下的轨迹就是所要划出的空间斜线。

一种在曲面上划空间斜线的三坐标划线装置，包括划线头和划线仪14，所述划线头通过连接体8与划线仪固定连接，所述划线仪包括分度转体7、与分度转体7固定连接的心轴10、位于心轴10两侧的钢珠3、与可绕钢珠3中心连线转动的划针固定板一2以及设在划针固定板一2上的划针一1。所述分度转体将29°分成30格，分度读数精度达到2’，保证了分度角度的精度。

所述划线头通过连接体8与划线仪通过定位销13和紧固螺钉9定位连接，以保证划线机构在划线仪的坐标系中零角度位置不发生变化，确保分度转体调整的角度正确，定位销13定位后连接体绕划线仪中心线的转动间隙直接影响最终划线的精度，要严格控制。

所述划针包括划针一1和划针二12，所述划针固定板包括划针一固定板2和划针二固定板11，所述划针一固定板2与心轴10通过钢珠3活动连接，可绕钢珠3中心连线转动，心轴10通过紧固螺钉9将整个划线头、连接体8与划线仪14联接。心轴10通过紧固螺钉9把调整好分度角度的分度转体7压紧在连接体8上，保证分度转体调整好的分度角度不发生变化，同时也将划线头与划线仪联接。通过连接体8和分度转体7的配合来保证心轴两侧的凹槽的位置精度和分度精度。

所述划针二固定板11通过转板6与分度转体7实现轴向固定并可绕Y轴转动，所述划针二固定板11通过转板6与分度转体7通过O型圈15、挡圈16和轴用挡圈17实现轴向固定并可绕Y轴转动。O型圈作为弹性件来消除分度转体7和转板6间的轴向间隙，使转板6划线转动时以适当的力量可靠的贴合在分度转体7上，适当增大转板6转动时的摩擦力，以保证划针二划线的精度和改善划线时的操作手感，同时避免了挡圈和转板的直接接触，避免了转板6磨损后的精度下降。

所述划针一固定板2和划针二固定板11所在平面相互垂直。在加工过程中通过保证心轴10两侧的凹槽中心线和与分度转体7、心轴10的轴心线的垂直度来保证。此精度的高低直接影响划线时三个坐标轴之间的垂直度。

所述转板固定分度转体，所述分度转体绕Y轴转动。所述划针一可以在YZ’或者YX’平面转动，所述划针二12绕Y轴转动。

所述钢珠3位于心轴10两侧的凹槽内。所述钢珠3使得划针一固定板2既可以绕Z’轴在YX’平面转动，又可以绕X’轴在YZ’平面转动。所述钢珠3位于心轴10两侧的凹槽内，通过螺钉（5）调节划针一固定板2，钢珠3和心轴10间的预紧力，提高划针一固定板2的刚度，并通过螺母4自锁，把划针一固定板2、钢珠3、和心轴10间实现定位，最终通过确保划针一固定板2绕钢珠中心线转动时的准确来确保划针一1能在所要求的划线平面内转动时的精度。

所述转板6与分度转体7之间依次设有O型圈15、挡圈16和轴用挡圈17。所述分度转体7用于轴向固定转板6并使转板6可绕Y轴转动。

一种在曲面上划空间斜线的划线方法，包括以下步骤：

一、将工件主体用千斤顶支撑在水平放置的分度转盘上；用适当分布的三个千斤顶支撑工件，可方便的校准工件高度方向的划线基准，且使工件安置平稳可靠，利用分度转盘可方便的对工件作水平面内线基准的校准，方便水平面内角度的调整；

二、将工件主体的基准坐标校准到与划线仪14的坐标XYZ一致；利用适当分布的三个千斤顶校准工件，使工件设计基准和划线仪XY平面一致，用分度转盘校准工件使工件设计基准和划线仪XZ平面一致及YZ平面一致。这样可简化划线时的计算，提高划线质量；

三、分度转盘清零，转动分度转盘，使要划线的斜面或者曲面和划线仪14的坐标系XZ平面垂直，转动三坐标划线装置的分度转体7，使划线头在新建立的YZ’平面或者YX’平面和要划线的斜面或曲面平行，移动三坐标划线装置的X和Z轴，使划针经过要划线的坐标点并锁定X和Z轴，并使三坐标划线装置只能在Y轴上移动，转动划针固定板，使划针在新建立的X’YZ’坐标系的一个平面内移动，从而划出符合要求的空间斜线。分度转盘清零是使工件设计基准和划线仪XZ平面及YZ平面一致后，角度值清零，以方便工件的斜面或者曲面在水平面内角度的调整，通过转动分度转盘和转动三坐标划线装置的分度转体7使工件曲面上的空间斜线处于正确的划线位置。移动Y轴和将划针一1在工件曲面上的划动的动作组合实现在工件曲面上划空间斜线动作。

如图2是本发明实施例的结构示意图，图中为一个不规则的异形件，图中X，Y，Z是零件的三个坐标轴，现要解决的是用三坐标划线装置在划出零件主体中心线、加工线位置线时分别划出凸台的中心线（cd）和凸台B面的加工线（ab）。

如图2、图3和图4所示，图中中心线（cd）、和凸台B面的加工线（ab）它们都涉及到两个空间角度35度和10度。先将工件主体用千斤顶支撑在水平放置的分度转盘工作台上，按照工件图中标定的X，Y，Z轴校准到和三坐标划线装置的X，Y，Z轴一致，A面在下，分度盘清零，把分度转盘转过35度使凸台B面和三坐标划线装置XZ平面垂直，这时只要使划针二通过中心点O在YZ平面内就可以画出中心线（cd），再把三坐标划线装置的分度转体7转过10度使划针移动平面和凸台B面平行，调整三坐标划线装置X、Z坐标使划针一通过图纸标定的坐标点，锁定划线仪X、Z坐标轴，移动Y轴，这时划针一就可以划出凸台B面的加工线（ab）。

一种在曲面上划空间斜线的划线方法，包括以下步骤：

一、将工件主体用千斤顶支撑在水平放置的分度转盘上；利用适当分布的三个千斤顶支撑工件，可方便的校准工件高度方向的划线基准，且使工件安置平稳可靠，利用分度转盘可方便的对工件作水平面内线基准的校准，方便水平面内角度的调整。

二、校准工件主体的基准坐标到与划线仪14的坐标XYZ一致；利用适当分布的三个千斤顶校准工件，使工件设计基准和划线仪XY平面一致，用分度转盘校准工件使工件设计基准和划线仪XZ平面一致及YZ平面一致。这样可简化划线时的计算，提高划线质量。

三、分度转盘清零，转动分度转盘，使要划线的斜面或者曲面和划线仪14中的坐标系XZ平面垂直，转动三坐标划线装置的分度转体7，使划线头在新建立的YZ’平面或者YX’平面和要划线的斜面或曲面平行，移动三坐标划线装置的X和Z轴，使划针经过要划线的坐标点，并使三坐标划线装置在Y轴上移动，转动划针固定板，使划针在新建立的X’YZ’坐标系的一个平面内移动；分度转盘清零是使工件设计基准和划线仪XZ平面及YZ平面一致后，角度值清零，以方便工件的斜面或者曲面在水平面内角度的调整，通过转动分度转盘和转动三坐标划线装置的分度转体7使工件曲面上的空间斜线处于正确的划线位置。移动Y轴和将划针一1在工件曲面上的划动的动作组合实现在工件曲面上划空间斜线动作。

四、调整三坐标划线装置的X轴和Y轴的坐标，使得（X，Z）坐标在斜线的点上，再锁死X轴和Z轴，重复上述动作，从而划出很长的精确的空间斜线。

图5是A孔和B孔投影到X,Z平面后的尺寸关系图的，（实际A孔和B孔端面不需要和XZ平面平行）现在要按照图中的尺寸和角度画出A孔和B孔的中心连线。图中两孔之间距离较远，而划线时常用的划针是80mm到150mm，显然当X轴和Z轴都锁死，靠移动Y轴，划针一都无法一次划出两孔中心连线。用三坐标划线装置划线只要按照以下步骤就可以解决这一问题。具体如下：在分度转体7处于0度角和90度角时分别划出A孔的坐标点（431.1，314.17），将分度转体7转过18°18′，移动三坐标划线仪X轴和Z轴，使划针一经过A孔的坐标点锁死X轴和Z轴，移动Y轴，划出A孔部位的中心斜线，将三坐标划线仪X轴和Z轴坐标值清零，移动X轴到接近B孔部位（比如1060）计算1060 X tan18°18′=353.64，移动Z轴到353.64，然后重复上面的划线动作就可以划出B部位的中心斜线，具体划线时可根据划线部位的需要选择划线长度和选择划针的形状及长度。用这一方法可以划出各种角度，不同长度的中心线或加工线。

经过大量的生产实践，使用这套装置，再配合分度转盘完全可以在模具和铸件上划出原来很难划出的曲面、斜面上的斜线，通过以上方法可以快速精确地划出空间斜线或加工线，且操作简单，灵活，在模具制造、机械加工、钣金工等多个领域有很高的价值，解决了传统方法无法实现的难题，在模具制造、机械加工、钣金工等多个领域有很高的价值。

Claims (7)

1.一种在曲面上划空间斜线的三坐标划线装置，包括划线头和划线仪（14），其特征是，所述划线头通过连接体（8）与划线仪（14）固定连接和定位，所述划线头包括分度转体（7）、与分度转体（7）固定连接的心轴（10）、位于心轴（10）两侧的钢珠（3）、与心轴（10）连接的划针固定板以及设在划针固定板上的划针。

2.根据权利要求1所述的在曲面上划空间斜线的三坐标划线装置，其特征是，所述划线头通过连接体（8）与划线仪（14）通过定位销（13）和紧固螺钉（9）定位连接。

3.根据权利要求1所述的在曲面上划空间斜线的三坐标划线装置，其特征是，所述划针包括划针一（1）和划针二（12），所述划针固定板包括划针一固定板（2）和划针二固定板（11），所述划针一固定板（2）与心轴（10）通过螺母（4）、螺钉（5）和钢珠（3）活动连接，心轴（10）通过紧固螺钉（9）将划线头与划线仪（14）联接，所述划针二固定板（11）通过转板（6）与分度转体（7）实现轴向固定并可绕Y轴转动，所述划针一固定板（2）和划针二固定板（11）所在平面相互垂直。

4.根据权利要求1所述的在曲面上划空间斜线的三坐标划线装置，其特征是，所述钢珠（3）位于心轴（10）两侧的凹槽内，通过与划针一固定板（2）连接的螺母（4）、螺钉（5）定位。

5.根据权利要求1所述的在曲面上划空间斜线的三坐标划线装置，其特征是，所述转板（6）与分度转体（7）之间依次设有O型圈（15）、挡圈（16）和轴用挡圈（17）。

6.一种在曲面上划空间斜线的划线方法，其特征是：它包括以下步骤：

一、将工件主体用千斤顶支撑在水平放置的分度转盘上； 

二、将工件主体的基准坐标校准到与划线仪（14）的坐标XYZ一致； 

三、分度转盘清零，转动分度转盘，使要划线的斜面或者曲面和划线仪（14）的坐标系XZ平面垂直，转动三坐标划线装置的分度转体（7），使划线头在新建立的YZ’平面或者YX’平面和要划线的斜面或曲面平行，移动三坐标划线装置的X和Z轴，使划针经过要划线的坐标点并锁定X和Z轴，并使三坐标划线装置只能在Y轴上移动，转动划针固定板，使划针在新建立的X’YZ’坐标系的一个平面内移动，从而划出符合要求的空间斜线。

7.根据权利要求6所述的在曲面上划空间斜线的划线方法，其特征是：它包括以下步骤：

一、将工件主体用千斤顶支撑在水平放置的分度转盘上； 

二、校准工件主体的基准坐标到与划线仪（14）的坐标XYZ一致； 

三、分度转盘清零，转动分度转盘，使要划线的斜面或者曲面和划线仪（14）中的坐标系XZ平面垂直，转动三坐标划线装置的分度转体（7），使划线头在新建立的YZ’平面或者YX’平面和要划线的斜面或曲面平行，移动三坐标划线装置的X和Z轴，使划针经过要划线的坐标点，并使三坐标划线装置在Y轴上移动，转动划针固定板，使划针在新建立的X’YZ’坐标系的一个平面内移动；

四、调整三坐标划线装置的X轴和Y轴的坐标，使得（X，Z）坐标点在斜线上的任意点上，再锁死X轴和Z轴，重复上述动作，从而划出很长的精确的空间斜线。

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