CN106403758A - 一种锥面尺寸量具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种锥面尺寸量具及其使用方法，量具包括量具架，量具架沿横向套装有第一连接块和第二连接块，第一连接块内沿竖向装设有定位杆，定位杆的底部设有尖端圆弧触点，第二连接块内沿竖向装设有测量杆，测量杆的底部通过转轴连接有第一扇形板，第一扇形板的圆周均匀分布若干刻度，测量杆的中部设有弧形的带刻度的游标，游标的弧度与第一扇形板的弧度相同，第一扇形板朝向定位杆的一侧固定有百分表，第一扇形板的中部设有与其同心的弧形槽供螺钉穿过以固定于测量杆，当调整第一扇形板转动到百分表的测头垂直于待测零件的锥面时，锁紧螺钉以将第一扇形板固定于测量杆。本发明可降低人为因素对测量结果的影响，提高测量精度，缩短测量时间，提高生产效率。

Description

一种锥面尺寸量具及其使用方法

技术领域

本发明属于检验检测量具，特别是涉及一种锥面尺寸量具及其使用方法。

背景技术

圆锥或圆台是零件常见的组成形面，车削加工过程中车刀沿着圆台母线移动，即可加工出满足锥度要求的锥面。设计图中一种尺寸标注为圆台端面直径尺寸和锥面锥度值，实际过程中为保证加工精度，需检测圆台端面圆环径向尺寸，但圆台端面圆环是端面和锥面的交线，实际操作中难以准确地定位该交线。设计图中另一种尺寸标注是在锥面表面上距圆台端面一定距离且平行的圆环直径尺寸处标注。在零件的最终检验环节，用三座标机检测该尺寸，然而在加工进行过程中三座标机并不适用。

加工过程中通常使用一种带有尖端圆弧触点的外径量具检测圆台锥面尺寸。该量具由一个量具架、一个测量杆、一个定位杆、百分表和紧固螺钉等组成。测量杆和定位杆分别位于量具两侧并与量具架垂直，且能够沿垂直方向移动。在测量杆下部，安装测量头和百分表，两者同轴并与量具架平行，在定位杆下部安装定位销。使用时采用比较测量方法，首先将定位端和测量端到轴向定位端的距离调整到图纸要求，接着将定位端置于圆台端面并用比较测量方法，测量出距圆台端面一定高度的圆环外径。

然而这种量具在使用过程中，测量头与锥面存在一个小于90°的夹角，零件锥面会对测量头产生较大的阻力。该阻力会产生较大的切向力，使得测量头无法到达图纸要求距离，从而无法准确测量设计要求圆环外径。这就需要操作者用力反复按压量具架，以寻找到百分表最大值，这种量具的使用对操作者的经验和水平具有极大的考验，更降低了测量效率。且由于测量头具有一定的长度，用力按压量具架会使测量头不可避免地产生弯曲变形，即便是百分表显示出了最大值，该数值也由于测量头的弯曲变形而存在误差。

因此，有必要设计一种更好的量具，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种不仅能够避免量具自身弯曲变形带来的测量误差，提高测量精度，同时可降低人为因素对测量结果的影响，缩短测量时间，提高生产效率的锥面尺寸量具及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锥面尺寸量具，包括量具架，所述量具架沿横向套装有第一连接块和第二连接块，所述第一连接块内沿竖向装设有定位杆，所述定位杆的底部设有尖端圆弧触点，所述第二连接块内沿竖向装设有测量杆，所述测量杆的底部通过转轴连接有第一扇形板，所述第一扇形板的圆心套于所述转轴，可绕所述转轴转动，所述第一扇形板的圆周均匀分布若干刻度，所述测量杆的中部设有弧形的带刻度的游标，所述游标的弧度与所述第一扇形板的弧度相同，所述游标的下表面与所述第一扇形板弧形端面相配合，所述第一扇形板朝向所述定位杆的一侧固定有百分表，所述百分表的测头朝向待测零件的锥面，所述第一扇形板的中部设有与其同心的弧形槽供螺钉穿过以固定于所述测量杆，当调整所述第一扇形板转动到所述百分表的测头垂直于所述待测零件的锥面时，锁紧所述螺钉以将所述第一扇形板固定于所述测量杆。

进一步，所述量具架的下端面标有刻度。

进一步，所述量具架的横向轴线上开设有多个孔。

进一步，所述量具架的底部焊接有定位块，所述定位块的底面为定位端面，用于供所述待测零件的顶面抵接。

进一步，所述定位杆通过横向紧固螺钉固定于所述第一连接块，所述测量杆通过横向紧固螺钉固定于所述第二连接块，所述第一连接块、所述第二连接块通过竖向紧固螺钉固定于所述量具架。

进一步，所述定位杆和所述测量杆上标有刻度。

进一步，所述游标是自所述测量杆表面凸设的凸台，所述凸台的底面与所述第一扇形板的顶面贴合，所述第一扇形板上每个格对应1°，所述第一扇形板和所述游标共同构成精度为5′的角度尺。

进一步，所述第一扇形板的端部设有夹紧块，所述夹紧块用于夹紧所述百分表，通过调整所述夹紧块的安装位置，使所述百分表测头的轴线与所述第一扇形板下端面夹角为整数。

进一步，所述测量杆远离所述第一扇形板的另一侧安装有第二扇形板，所述第二扇形板的形状与所述第一扇形板的形状相同，且固定于所述第一扇形板。

一种基于上述锥面尺寸量具的使用方法，包括：

步骤一：量具使用前按照图纸设计尺寸调整，先将所述第一扇形板由初始位置转动至图纸设计锥度值对应的角度值，然后根据图纸设计的假想圆环距端面尺寸，分别调整所述定位杆的尖端圆弧触点、所述测量杆的转动轴心与所述量具架定位端面的距离，并根据设计图纸给出的径向尺寸调整所述测量杆与所述定位杆之间的距离；

步骤二：量具调零，将所述量具架定位端面放置于标准件端面上，测量假想圆环的径向尺寸，测量时，保持所述定位杆的尖端圆弧触点紧贴于所述标准件锥面上，然后轻微转动所述量具，观察所述百分表的拐点，寻找出最大值后，将所述百分表调零；

步骤三：测量待测零件的径向尺寸，将所述量具放置于待测零件的端面上，使所述定位杆的尖端圆弧触点始终紧贴于所述零件锥面，然后轻微转动所述第一扇形板，读出所述百分表示数的最大摆动值；

步骤四：计算，将所述百分表读出的最大摆动值除以sinθ，其中θ为图纸设计中锥面锥度值，所得结果为待测零件径向尺寸与图纸设计尺寸的偏差值。

本发明的有益效果：

本发明采用比较测量方法，将零件尺寸与标准件尺寸比较，锥面尺寸的测量采用了三角形的相似原理，即零件锥面上距定位端面任何距离的圆环，其在锥面法线方向上与标准件相应尺寸的差异都是相同的。使用时调整百分表的测头与零件锥面垂直，这样测量头只产生法向应力，从而避免了测量头切向弯曲变形。本发明能够有效地解决现有量具测量圆台锥面径向尺寸时，因量具受力变形而产生的精度问题，提高测量精度，且可降低人为因素对测量结果的影响，缩短测量时间，提高生产效率，同时，上述量具可调整测量头的角度和径向尺寸，适用于不同尺寸、形状零件的测量，应用范围广泛，具有极大的经济效益。

附图说明

图1为本发明锥面尺寸量具的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明锥面尺寸量具使用时结构示意图；

图中，1—量具架、2—孔、3—定位块、4—第一连接块、5—第二连接块、6—横向紧固螺钉、7—竖向紧固螺钉、8—定位杆、9—测量杆、10—游标、11—第一扇形板、12—转轴、13—弧形槽、14—夹紧块、15—百分表、16—螺钉、17—第二扇形板、18—尖端圆弧触点、19—待测零件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，本发明提供一种锥面尺寸量具，用于测量圆锥或圆台零件的锥度值或径向尺寸。锥面尺寸量具包括横向设置的量具架1，量具架1为矩形杆，采用工字形设计，即量具架1四周高于中部，可增强量具架1的刚性。使用前对量具架1进行调质处理，可以进一步减小量具因受力而产生的变形。在成本允许范围内，量具架1材料应选择刚度好，热胀系数小的材料。量具架1横向轴线上开设有多个孔2，以减轻质量便于操作者手持。为避免因手持过程中人体温度对量具精度的改变，可在量具架1两端安装塑料握柄。量具架1下端面上标有尺寸刻度，在后续调整测量杆9和定位杆8之间的距离时便于读数。量具架1下表面设置两个定位块3，定位块3焊接于量具架1的底面上，两个定位块3与量具架1中线平行且等距设置，定位块3的底面具有较高的平面精度，成为定位端面，用于供所述待测零件19的顶面抵接。定位块3的尺寸应根据量具尺寸及待测零件尺寸范围确定，从而确保量具使用过程中，定位块3接触零件端面后能够实现稳定的定位支撑功能。

如图1及图2，量具架1沿横向套装有第一连接块4和第二连接块5，第一连接块4内沿竖向装设有定位杆8，第二连接块5内沿竖向装设有测量杆9。量具架1的下表面具有一定的平面精度，使得第一连接块4和第二连接块5与量具架1配合，可沿量具架1横向移动。第一连接块4有两个方孔分别用于连接量具架1和定位杆8，第一连接块4中量具架1所通过的方孔为横向通孔，定位杆8所通过的方孔为竖向通孔，第二连接块5中量具架1所通过的方孔为横向通孔，测量杆9所通过的方孔为竖向通孔。由于第一连接块4和第二连接块5会沿着量具架1横向移动，即横向通孔的底部与量具架1的下表面接触，因此横向通孔的下表面应与量具架1中线平行，且具有一定的平面精度。第一连接块4和第二连接块5的上方通过竖向紧固螺钉7固定于量具架1，当调整好定位杆8和测量杆9之间的横向距离后，锁紧竖向紧固螺钉7即可。定位杆8可沿着第一连接块4竖向移动，定位杆8的左侧通过横向紧固螺钉6固定于第一连接块4上，定位杆8的右表面与第一连接块4竖向通孔的右表面接触，在第一连接块4加工过程中，应保证竖向通孔的右表面与水平通孔的下表面垂直，且定位杆8的右表面应具有一定的平面精度。测量杆9可沿着第二连接块5竖向移动，测量杆9的右侧通过横向紧固螺钉6固定于第二连接块5上，测量杆9的左表面与第二连接块5竖向通孔的左表面相接触，在第二连接块5加工过程中，应保证竖向通孔的左表面与水平通孔的下表面垂直，且测量杆9的左表面应具有一定的平面精度，以确保测量杆9运动过程中右端面垂直于量具架4中线。当定位杆8和测量杆9在竖向的位置确定好后，锁紧横向紧固螺钉6即可。定位杆8底部具有尖端圆弧触点18，使用时该尖端圆弧触点18接触零件实现定位。定位杆8上标有刻度，用于调整尖端圆弧触点18到定位端面的距离。

如图1至图3，测量杆9的上部为矩形部分穿过第二连接块5的竖向通孔，其左端面与第二连接块5接触，加工过程中应保证测量杆9左端面具有较好的平面度，这样测量杆9的运动轨迹才能与量具架1中心线垂直。测量杆9上标有刻度，用于调整测量杆9到定位端面的距离。测量杆9的底部通过转轴12连接有第一扇形板11，该转轴12可以是测量杆9上的凸轴，也可以是在测量杆9下部加工一个孔，然后用与其过盈配合的圆柱作为转轴12，第一扇形板11的圆心套于转轴12，可绕转轴12转动。第一扇形板11的圆周均匀分布若干刻度，每个刻度对应1°。测量杆9的中部设有弧形的带刻度的游标10，游标10的弧度与第一扇形板11的弧度相同，游标10的下表面与第一扇形板11的弧形端面相配合。在本实施例中，游标10是自测量杆9表面凸设的凸台，凸台的底面与第一扇形板11的顶面贴合。游标10的刻度均分为12个格，游标10的刻度和第一扇形板11的刻度共同构成角度尺，第一扇形板11作为角度尺主尺，角度尺的精度为5′。

第一扇形板11朝向定位杆8的端部设有夹紧块14用于夹紧百分表15，百分表15的测头朝向待测零件19的锥面，通过调整夹紧块14的安装位置，使得百分表15测头轴线与第一扇形板11平行。夹紧块14的安装角度应使百分表15轴线与第一扇形板11下端面夹角为整数，并当百分表5的测头轴线竖直时，将此角度尺数值标定为0°，在此基础上，角度尺顺时钟旋转10°后，角度尺显示的值为10°。这样角度尺的示值将与所测锥面角度相对应，并据此依次标定角度尺其余刻度值。第一扇形板11的中部设有与其同心的弧形槽13，螺钉16穿过弧形槽13固定于测量杆9，使用时将角度尺调节到所需角度使百分表15测头与待测零件19圆锥面垂直时，紧固螺钉16，即可将角度尺固定。此时螺钉16既可实现轴向定位，又可实现径向定位。

为了增加第一扇形板11的刚度，避免第一扇形板11弯曲变形对测量精度造成影响，测量杆9远离第一扇形板11的另一侧安装有第二扇形板17，第二扇形板17没有弧形槽和夹紧块，和第一扇形板11形状形同，与第一扇形板11同轴转动，第一扇形板11和第二扇形板17之间用连接螺栓相对固定。

上述锥面尺寸量具使用时，采用比较测量法进行测量。具体为：

步骤一：量具使用前按照图纸设计尺寸调整，先将将第一扇形板11由初始位置转动至图纸设计锥度值对应的角度值，该初始位置即百分表15的测头竖向向下时第一扇形板11的位置，然后根据图纸设计的假想圆环距端面尺寸，分别调整定位杆8的尖端圆弧触点、测量杆9的转动轴心与量具架1定位端面的距离，并根据设计图纸给出的径向尺寸调整测量杆9与定位杆8之间的距离。当调整好对应的距离后，将横向紧固螺钉6和竖向紧固螺钉7锁紧。

步骤二：量具调零，将量具架1的定位端面，即定位块3的底面，放置于标准件上端面上，测量假想圆环的径向尺寸，测量时，保持定位杆8的尖端圆弧触点18紧贴于标准件锥面上，然后轻微转动量具，观察百分表15的拐点，寻找出最大值后，将百分表15调零。

步骤三：测量待测零件19的径向尺寸，将调整好的量具放置于待测零件19的端面上，使定位杆8的尖端圆弧触点18始终紧贴于零件锥面，然后轻微转动量具，读出百分表15示数的最大摆动值。

步骤四：计算，将百分表15读出的最大摆动值除以sinθ，其中θ为图纸设计中锥面锥度值，所得结果为待测零件19径向尺寸与图纸设计尺寸的偏差值。如果该偏差值在设计图纸的公差范围内，则零件的加工尺寸符合设计要求，若该偏差值超出公差范围，则零件加工不合格，需修整。

本发明的锥面尺寸量具使用时百分表15测头与测量锥面相垂直，依靠其自重即可实现测量，不仅减小了轴向阻力，使操作更加便利，更能避免因测量头受切向力弯曲变形而产生的精度误差。采用三角形相似原理的比较测量法，将角度尺调节到锥面锥度尺寸后，选取任意的锥面上的圆环进行径向尺寸的比较，即可计算出零件锥面径向尺寸。本发明所提出的锥面尺寸量具可调整测量头的角度和径向尺寸，适用于不同尺寸、形状零件的测量，具有广泛的适用范围，一个量具即可完成对于多种零件的检验，降低了对操作者的经验水平要求，减小了人为因素对测量结果的影响，显著提高测量精度和生产效率，具有极大的经济效益。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种锥面尺寸量具，其特征在于，包括：量具架，所述量具架沿横向套装有第一连接块和第二连接块，所述第一连接块内沿竖向装设有定位杆，所述定位杆的底部设有尖端圆弧触点，所述第二连接块内沿竖向装设有测量杆，所述测量杆的底部通过转轴连接有第一扇形板，所述第一扇形板的圆心套于所述转轴，可绕所述转轴转动，所述第一扇形板的圆周均匀分布若干刻度，所述测量杆的中部设有弧形的带刻度的游标，所述游标的弧度与所述第一扇形板的弧度相同，所述游标的下表面与所述第一扇形板弧形端面相配合，所述第一扇形板朝向所述定位杆的一侧固定有百分表，所述百分表的测头朝向待测零件的锥面，所述第一扇形板的中部设有与其同心的弧形槽供螺钉穿过以固定于所述测量杆，当调整所述第一扇形板转动到所述百分表的测头垂直于所述待测零件的锥面时，锁紧所述螺钉以将所述第一扇形板固定于所述测量杆。

2.根据权利要求1所述的锥面尺寸量具，其特征在于：所述量具架的下端面标有刻度。

3.根据权利要求1所述的锥面尺寸量具，其特征在于：所述量具架的横向轴线上开设有多个孔。

4.根据权利要求1所述的锥面尺寸量具，其特征在于：所述量具架的底部焊接有定位块，所述定位块的底面为定位端面，用于供所述待测零件的顶面抵接。

5.根据权利要求1所述的锥面尺寸量具，其特征在于：所述定位杆通过横向紧固螺钉固定于所述第一连接块，所述测量杆通过横向紧固螺钉固定于所述第二连接块，所述第一连接块、所述第二连接块通过竖向紧固螺钉固定于所述量具架。

6.根据权利要求1所述的锥面尺寸量具，其特征在于：所述定位杆和所述测量杆上标有刻度。

7.根据权利要求1所述的锥面尺寸量具，其特征在于：所述游标是自所述测量杆表面凸设的凸台，所述凸台的底面与所述第一扇形板的顶面贴合，所述第一扇形板上每个格对应1°，所述第一扇形板和所述游标共同构成精度为5′的角度尺。

8.根据权利要求1所述的锥面尺寸量具，其特征在于：所述第一扇形板的端部设有夹紧块，所述夹紧块用于夹紧所述百分表，通过调整所述夹紧块的安装位置，使所述百分表测头的轴线与所述第一扇形板下端面夹角为整数。

9.根据权利要求1所述的锥面尺寸量具，其特征在于：所述测量杆远离所述第一扇形板的另一侧安装有第二扇形板，所述第二扇形板的形状与所述第一扇形板的形状相同，且固定于所述第一扇形板。

10.一种基于权利要求1所述的锥面尺寸量具的使用方法，其特征在于，包括：

步骤一：量具使用前按照图纸设计尺寸调整，先将所述第一扇形板由初始位置转动至图纸设计锥度值对应的角度值，然后根据图纸设计的假想圆环距端面尺寸，分别调整所述定位杆的尖端圆弧触点、所述测量杆的转动轴心与所述量具架定位端面的距离，并根据设计图纸给出的径向尺寸调整所述测量杆与所述定位杆之间的距离；

步骤二：量具调零，将所述量具架定位端面放置于标准件端面上，测量假想圆环的径向尺寸，测量时，保持所述定位杆的尖端圆弧触点紧贴于所述标准件锥面上，然后轻微转动所述量具，观察所述百分表的拐点，寻找出最大值后，将所述百分表调零；

步骤三：测量待测零件的径向尺寸，将所述量具放置于待测零件的端面上，使所述定位杆的尖端圆弧触点始终紧贴于所述零件锥面，然后轻微转动所述量具，读出所述百分表示数的最大摆动值；

步骤四：计算，将所述百分表读出的最大摆动值除以sinθ，其中θ为图纸设计中锥面锥度值，所得结果为待测零件径向尺寸与图纸设计尺寸的偏差值。