CN114937397A - 垂直度公差检测教具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垂直度公差检测教具，包括基座工作台、零件装夹装置、百分表测量机构和测量调节机构，基座工作台的上表面中右侧开设有X向T型槽，零件装夹装置的下端设置在X向T型槽内，基座工作台的左侧上表面开设有Y向T型槽，测量调节机构的下端设置在Y向T型槽内，百分表测量机构位于基座工作台的上方；测量调节机构包括滑动支架、刻度尺和套尺组合件，滑动支架的左侧下部位于Y向T型槽内，滑动支架的右侧设置有第一锁紧螺栓，刻度尺的下端固定在滑动支架的顶部左侧，套尺组合件套设在刻度尺上，百分表测量机构的左端与套尺组合件的下部固定连接。本发明结构简单，体积小，重量轻，移动方便，造价低廉，通用性强，易于推广。

Description

垂直度公差检测教具

技术领域

本发明涉及一种检测教具，尤其是涉及一种垂直度公差检测教具。

背景技术

目前，国内的零件垂直度公差并没有合适的通用量具，成熟的垂直度公差测量仪器价格一直居高不下。传统测量垂直度的方法例如直角尺测量法：用直角尺的短边紧靠零件基准面，并滑动直角尺使其长边靠近并接触零件的被测量面，通过目视观察直角尺长边与工件被测量面之间的透光缝隙大小，估算出垂直度的数值。这种方法测量误差很大，根本不能满足精密加工的测量要求。

随着机械的需求量逐年增加，对加工零件以及各种检具的形位公差的检测也越来越多，对垂直度的精密测量是其中一项重要内容。要保证所有的零件最终的各种形状、位置尺寸达到高精度前提要求是零部件六面体的基准边(面)的自身平面度、相互之间的平行度和垂直度先要加工到更高精度的水准。相对而言，基准边(面)的自身平面度、相互之间的平行度的加工、测量相对容易，基准边(面)相互之间的垂直度的加工难点在于垂直精度的测量，只要能测量出垂直度公差有多少，加工也将相对容易。垂直度的测量是定向误差中的一项高精度几何测量，目前工厂普遍采用直角尺、方箱、圆柱角尺等专用计量器具。用光隙法对机械产品的零部件，机床纵、横导轨，主轴与工作台等相互位置的垂直度误差作出估计，不能直观地、精确地反映出被测要素实际误差的大小，尤其是对大中型直角尺(500mm以上)本身精度(垂直度)的考核，一直是空白。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种垂直度公差检测教具，其结构简单，体积小，重量轻，移动方便，造价低廉，通用性强，易于推广。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种垂直度公差检测教具，其特征在于：包括基座工作台、零件装夹装置、百分表测量机构和测量调节机构，所述基座工作台的上部外形为长方体结构，所述基座工作台的上表面中右侧开设有X向T型槽，所述X向T型槽沿基座工作台的中轴线设置，所述零件装夹装置的下端设置在X向T型槽内且所述零件装夹装置整体能够沿着X向T型槽左右滑动，所述基座工作台的左侧上表面开设有Y向T型槽，所述Y向T型槽位于基座工作台的中后侧，所述测量调节机构的下端设置在Y向T型槽内且所述零件装夹装置整体能够沿着Y向T型槽前后滑动，所述百分表测量机构位于基座工作台的上方；所述测量调节机构包括滑动支架、刻度尺和套尺组合件，所述滑动支架的左侧下部位于Y向T型槽内，所述滑动支架的右侧设置有用于将滑动支架锁紧固定在基座工作台上的第一锁紧螺栓，所述刻度尺的下端固定在滑动支架的顶部左侧，所述刻度尺与基座工作台相垂直，所述套尺组合件套设在刻度尺上且能够沿刻度尺上下调节位置，所述百分表测量机构位于刻度尺的右侧，所述百分表测量机构的左端与所述套尺组合件的下部固定连接。

上述的垂直度公差检测教具，其特征在于：所述百分表测量机构包括百分表固定杆、百分表固定架、调节螺栓和百分表，所述百分表固定架为L型结构，所述百分表固定架的水平段外端设有水平调节孔，所述百分表固定杆的右端伸入所述水平调节孔内，所述调节螺栓设置在百分表固定架的水平段上且能够将百分表固定杆和百分表固定架的位置固定，所述百分表位于百分表固定架的水平段上方，所述百分表安装在百分表固定架的垂直段上。

上述的垂直度公差检测教具，其特征在于：所述百分表固定架的垂直段上部沿竖直方向设置有百分表固定槽，所述百分表的百分表侧头从左至右水平穿过百分表固定槽，所述百分表固定架的垂直段上端设置有将百分表锁紧固定在百分表固定架上的百分表锁紧螺栓。

上述的垂直度公差检测教具，其特征在于：所述套尺组合件包括第一尺套、第二尺套、Z向锁紧螺钉、传动丝杆和细调螺母，所述第二尺套位于第一尺套的上方，所述第一尺套和第二尺套均套设在刻度尺上，所述传动丝杆从下至上依次穿过第一尺套和第二尺套的前侧，所述传动丝杆与第一尺套相固定，所述传动丝杆与第二尺套转动连接，所述细调螺母设置在第二尺套内，所述细调螺母套设在传动丝杆外且与传动丝杆螺纹配合，所述Z向锁紧螺钉设置在第一尺套上且将第一尺套与刻度尺相固定。

上述的垂直度公差检测教具，其特征在于：所述零件装夹装置包括调节固定块和三个调节固定架，所述三个调节固定架从左至右依次间隔设置在调节固定块的顶部，所述三个调节固定架的结构相同且均包括固定柱和调节固定条，所述固定柱与调节固定块相垂直，所述固定柱的下端与调节固定块的顶部固定连接，所述调节固定条的后端套设在固定柱上且能够沿固定柱上下滑动，所述调节固定条的后端设置有能够将调节固定条与固定柱固定的固定螺栓，所述调节固定块的下部伸入X向T型槽内且能够沿X向T型槽左右滑动。

上述的垂直度公差检测教具，其特征在于：所述第一锁紧螺栓的数量为两个，两个所述第一锁紧螺栓前后设置。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明结构简单，通用性强，限制少；我国的中低端制造产业类特别广泛，很多制造业对垂直度测量有需求，但又没有特别高精度需求，本发明设计的垂直度公差检测教具主要精度体现在百分表上面，装夹简单，维修方便，随取随用，极大的满足了车间基层的测量需求，又降低了课堂上反复使用的材料损耗成本，既方便课堂使用，也能走入一线工厂。

2、本发明纯手动操作，无需电力，无污染；针对现有仪器的高昂价格，放弃电驱改为手动，对于学生而言，手动操作有着更为直观的教学意义，能让人更好的参与其中，对于垂直度的学习将更加牢固。虽然失去的电机使得操作的流畅性以及准确性有所降低，作为测量仪自然是不太合适，可是作为教具却又极大的提升了仪器的透明度，因此改电机为手动既降低了成本又能更好的胜任教具的任务。

3、本发明造价低廉，易于推广。其实垂直度公差测量已经有了很成熟的技术，例如三坐标测量仪，但那些仪器的成本一直居高不下，几十甚至上百万的价格对于中小型企业无疑是巨大的负担，更无法作为教具走入课堂了。

4、本发明体积小，重量轻，移动方便；重量轻只是相对于目前现有的仪器而言，虽然无法轻便到随身携带，但已经可以由学生们轻松搬运了，并且仪器的通用性也可以保障仪器的使用寿命，完全可以胜任教具的任务。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的右视图。

图3为本发明的俯视图。

附图标记说明:

1—百分表； 1-1—百分表侧头； 2—基座工作台；

2-1—X向T型槽； 2-2—Y向T型槽； 3—调节螺栓；

4—百分表固定架； 4-1—百分表固定槽； 5—第一尺套；

6—第二尺套； 7—刻度尺； 701—第一锁紧螺栓；

702—Z向锁紧螺钉； 704—细调螺母； 705—传动丝杆；

8—调节固定条； 9—调节固定块； 10—滑动支架；

11—百分表固定杆； 12—百分表锁紧螺栓； 13—固定柱；

14—固定螺栓。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明包括基座工作台2、零件装夹装置、百分表测量机构和测量调节机构，所述基座工作台2的上部外形为长方体结构，所述基座工作台2的上表面中右侧开设有X向T型槽2-1，所述X向T型槽2-1沿基座工作台2的中轴线设置，所述零件装夹装置的下端设置在X向T型槽2-1内且所述零件装夹装置整体能够沿着X向T型槽2-1左右滑动，所述基座工作台2的左侧上表面开设有Y向T型槽2-2，所述Y向T型槽2-2位于基座工作台2的中后侧，所述测量调节机构的下端设置在Y向T型槽2-2内且所述零件装夹装置整体能够沿着Y向T型槽2-2前后滑动，所述百分表测量机构位于基座工作台2的上方；所述测量调节机构包括滑动支架10、刻度尺7和套尺组合件，所述滑动支架10的左侧下部位于Y向T型槽2-2内，所述滑动支架10的右侧设置有用于将滑动支架10锁紧固定在基座工作台2上的第一锁紧螺栓701，所述刻度尺7的下端固定在滑动支架10的顶部左侧，所述刻度尺7与基座工作台2相垂直，所述套尺组合件套设在刻度尺7上且能够沿刻度尺7上下调节位置，所述百分表测量机构位于刻度尺7的右侧，所述百分表测量机构的左端与所述套尺组合件的下部固定连接。

本发明垂直度公差检测教具主要包括四大部分，即基座工作台2、零件装夹装置、百分表测量机构和测量调节机构，基座工作台2主要用于提供一个相对平面以保证测量过程中需要的多种相对位置关系，零件装夹装置的主要功能是调节X方向上被测工件的移动，测量调节机构的测量调节机构能提供Y轴的水平移动，测量调节机构的刻度尺7和套尺组合件在可调范围内控制百分表测量机构的Z轴伸缩，从而实现垂直度精确测量。

本发明垂直度公差检测教具测量垂直度误差的原理主要是：通过零件装夹装置对工件实施固定，使得工件的基准面和基座工作台2水平位置在几何上保持一致，从而保证尺条(刻度尺7)部分与基准面保持几何上的相对垂直，这样就将相对平行转化为了相对垂直，因为垂直度的测量相对于平行度会简单的多，当然这种测量方法也会产生额外的误差，误差的来源主要是尺条部分与测量平台的垂直度关系，这就使得此教具对于尺条部分和测量平台的垂直度要求极高，考虑生产难度和经济的情况，一方面造价并不会提高太多，另一方面现如今的制造加工技术完全能满足我们的几何关系要求。相比于当前的社会上大部分的垂直度测量装置而言，大大节省了生产制造方面的成本，因此可以进行工业上面的大规模生产实践，而且此种垂直度测量装置相较于传统的测量方式来说通过百分表测量再通过计算算出垂直度误差来说，都可以大大节省了测量时间，并且可以减少测量带来的测量误差，更适合于精度较高的测量方式适用于工业生产实践以及对教学方面的应用。因此，此种垂直度测量装置具有更高的生产实践意义，为很好的一种装置。尺条部分的设计由于是辅助测量功能，对于测量精度并没有要求太高，并且设计了套尺组合件(粗调旋钮和细调旋钮两个部分)来保证测量的精度，完全可以达到提高测量范围的目的。

基座工作台2目的是为计量部门或者生产车间做精密测量用的基准平面，普通的检测平台不能满足我们这次的设计需求，所以此次设计选择了表面带有T型槽的铸铁平板，平台上刻有T型槽使得T型槽平台具有普通的检测平台所没有具备的功能。多出的T型槽可以使部分工具可以在基准平台上移动，并且还具有夹紧、可拆卸功能，一方面可拆卸功能增强了量具通用性，使得量具更方便更换和维修；另一方面T型槽的出现也使得很多夹具的装夹更为方便，而且T型槽也能实现的自由度的增强。在后续的设计中一共设计了两个T型槽，分别用来满足X轴和Y轴的水平移动。T型槽的好处还有就是耐磨度高，作为教具的话，很多时候是要反复使用的，T型槽在保证精度的同时还具有良好的耐磨性，完全符合教具的设计要求。

如图1和图3所示，所述百分表测量机构包括百分表固定杆11、百分表固定架4、调节螺栓3和百分表1，所述百分表固定架4为L型结构，所述百分表固定架4的水平段外端设有水平调节孔，所述百分表固定杆11的右端伸入所述水平调节孔内，所述调节螺栓3设置在百分表固定架4的水平段上且能够将百分表固定杆11和百分表固定架4的位置固定，所述百分表1位于百分表固定架4的水平段上方，所述百分表1安装在百分表固定架4的垂直段上。

如图1和图3所示，所述百分表固定架4的垂直段上部沿竖直方向设置有百分表固定槽4-1，所述百分表1的百分表侧头1-1从左至右水平穿过百分表固定槽4-1，所述百分表固定架4的垂直段上端设置有将百分表1锁紧固定在百分表固定架4上的百分表锁紧螺栓12。

如图1和图2所示，所述套尺组合件包括第一尺套5、第二尺套6、Z向锁紧螺钉702、传动丝杆705和细调螺母704，所述第二尺套6位于第一尺套5的上方，所述第一尺套5和第二尺套6均套设在刻度尺7上，所述传动丝杆705从下至上依次穿过第一尺套5和第二尺套6的前侧，所述传动丝杆705与第一尺套5相固定，所述传动丝杆705与第二尺套6转动连接，所述细调螺母704设置在第二尺套6内，所述细调螺母704套设在传动丝杆705外且与传动丝杆705螺纹配合，所述Z向锁紧螺钉702设置在第一尺套5上且将第一尺套5与刻度尺7相固定，进而实现套尺组合件整体与刻度尺7相对固定。

尺条部分的作用是为百分表测量机构z轴上的自由度做辅助的，套尺组合件实现粗调和精调。通过Z向锁紧螺钉702定位，调节粗准焦螺旋进行一次初定位，然后再通过细调螺母704调节细准焦螺旋进行二次定位；辅助定位一方面极大的减少了定位所需要的时间，另一方面对于定位准确性也有了更大的帮助，而且生产难度、价格都不是很高。

第一尺套5和第二尺套6通过燕尾槽设计保证z轴方向的自由度，微调机构可以轻微调节z轴方向的移动，从而进一步保证精度，同时表头部分添加一个调节机构，能够小幅度X向移动，以便保证百分表的测量。

刻度尺7是Z向的刻度尺，固连与滑动支架10上，测量过程中固定不动。第一尺套5和第二尺套6为组合件，套装在刻度尺7上，松开Z向锁紧螺钉702后，可在刻度尺7上沿Z向滑动；锁紧锁紧螺钉702，旋转细调螺母704，组合件读数部分在刻度尺7上沿Z向精确移动。

第一尺套5和第二尺套6是四面滑动连接在刻度尺7上。松开锁紧螺栓701，百分表支架7沿Y向移动时，二者是同时运动的。

如图1和图3所示，所述零件装夹装置包括调节固定块9和三个调节固定架，所述三个调节固定架从左至右依次间隔设置在调节固定块9的顶部，所述三个调节固定架的结构相同且均包括固定柱13和调节固定条8，所述固定柱13与调节固定块9相垂直，所述固定柱13的下端与调节固定块9的顶部固定连接，所述调节固定条8的后端套设在固定柱13上且能够沿固定柱13上下滑动，所述调节固定条8的后端设置有能够将调节固定条8与固定柱13固定的固定螺栓14，所述调节固定块9的下部伸入X向T型槽2-1内且能够沿X向T型槽2-1左右滑动。

垂直度的测量通常分为三部分：线之间、线对面、面之间，其中面对面的垂直度多为壳体类零件，线对面的垂直度多为轴类零件。

如图3所示，所述第一锁紧螺栓701的数量为两个，两个所述第一锁紧螺栓701前后设置，进一步确保固定可靠性。

本发明垂直度公差检测教具的工作原理为：以面对面的垂直度检测为例。

第一步，调节测量基准与设计基准统一：操作方法，将被测工件的设计基准面与检测教具的支撑基准面(即基座工作台2的上表面)贴合。

第二步，调节滑动支架10：操作方法，在检测教具的支撑基准面(即基座工作台2)左边有Y向T型槽2-2，根据工件大小结构，将滑动支架10沿Y向T型槽2-2调节到Y向适当位置后，用第一锁紧螺栓701锁紧滑动支架10。松开Z向锁紧螺钉702，沿刻度尺7将百分表1在Z向调节到合适高度后，用Z向锁紧螺钉702锁紧。

第三步，调节被测要素：操作方法，当被测工件X方向移动到被测面与百分表侧头1-1接触并使百分表1有一定压缩量后，用零件装夹装置固定夹紧工件。

第四步，测量：操作方法，旋转百分表Z向的微调装置，即旋转细调螺母704，通过传动丝杆705传动，带动百分表固定架4及百分表1，使百分表侧头1-1沿工件被测面自下而上(或自上而下)移动，百分表1读数的最大差值即为其实际的垂直度误差值。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种垂直度公差检测教具，其特征在于：包括基座工作台(2)、零件装夹装置、百分表测量机构和测量调节机构，所述基座工作台(2)的上部外形为长方体结构，所述基座工作台(2)的上表面中右侧开设有X向T型槽(2-1)，所述X向T型槽(2-1)沿基座工作台(2)的中轴线设置，所述零件装夹装置的下端设置在X向T型槽(2-1)内且所述零件装夹装置整体能够沿着X向T型槽(2-1)左右滑动，所述基座工作台(2)的左侧上表面开设有Y向T型槽(2-2)，所述Y向T型槽(2-2)位于基座工作台(2)的中后侧，所述测量调节机构的下端设置在Y向T型槽(2-2)内且所述零件装夹装置整体能够沿着Y向T型槽(2-2)前后滑动，所述百分表测量机构位于基座工作台(2)的上方；所述测量调节机构包括滑动支架(10)、刻度尺(7)和套尺组合件，所述滑动支架(10)的左侧下部位于Y向T型槽(2-2)内，所述滑动支架(10)的右侧设置有用于将滑动支架(10)锁紧固定在基座工作台(2)上的第一锁紧螺栓(701)，所述刻度尺(7)的下端固定在滑动支架(10)的顶部左侧，所述刻度尺(7)与基座工作台(2)相垂直，所述套尺组合件套设在刻度尺(7)上且能够沿刻度尺(7)上下调节位置，所述百分表测量机构位于刻度尺(7)的右侧，所述百分表测量机构的左端与所述套尺组合件的下部固定连接。

2.按照权利要求1所述的垂直度公差检测教具，其特征在于：所述百分表测量机构包括百分表固定杆(11)、百分表固定架(4)、调节螺栓(3)和百分表(1)，所述百分表固定架(4)为L型结构，所述百分表固定架(4)的水平段外端设有水平调节孔，所述百分表固定杆(11)的右端伸入所述水平调节孔内，所述调节螺栓(3)设置在百分表固定架(4)的水平段上且能够将百分表固定杆(11)和百分表固定架(4)的位置固定，所述百分表(1)位于百分表固定架(4)的水平段上方，所述百分表(1)安装在百分表固定架(4)的垂直段上。

3.按照权利要求1所述的垂直度公差检测教具，其特征在于：所述百分表固定架(4)的垂直段上部沿竖直方向设置有百分表固定槽(4-1)，所述百分表(1)的百分表侧头(1-1)从左至右水平穿过百分表固定槽(4-1)，所述百分表固定架(4)的垂直段上端设置有将百分表(1)锁紧固定在百分表固定架(4)上的百分表锁紧螺栓(12)。

4.按照权利要求1、2或3所述的垂直度公差检测教具，其特征在于：所述套尺组合件包括第一尺套(5)、第二尺套(6)、Z向锁紧螺钉(702)、传动丝杆(705)和细调螺母(704)，所述第二尺套(6)位于第一尺套(5)的上方，所述第一尺套(5)和第二尺套(6)均套设在刻度尺(7)上，所述传动丝杆(705)从下至上依次穿过第一尺套(5)和第二尺套(6)的前侧，所述传动丝杆(705)与第一尺套(5)相固定，所述传动丝杆(705)与第二尺套(6)转动连接，所述细调螺母(704)设置在第二尺套(6)内，所述细调螺母(704)套设在传动丝杆(705)外且与传动丝杆(705)螺纹配合，所述Z向锁紧螺钉(702)设置在第一尺套(5)上且将第一尺套(5)与刻度尺(7)相固定。

5.按照权利要求1、2或3所述的垂直度公差检测教具，其特征在于：所述零件装夹装置包括调节固定块(9)和三个调节固定架，所述三个调节固定架从左至右依次间隔设置在调节固定块(9)的顶部，所述三个调节固定架的结构相同且均包括固定柱(13)和调节固定条(8)，所述固定柱(13)与调节固定块(9)相垂直，所述固定柱(13)的下端与调节固定块(9)的顶部固定连接，所述调节固定条(8)的后端套设在固定柱(13)上且能够沿固定柱(13)上下滑动，所述调节固定条(8)的后端设置有能够将调节固定条(8)与固定柱(13)固定的固定螺栓(14)，所述调节固定块(9)的下部伸入X向T型槽(2-1)内且能够沿X向T型槽(2-1)左右滑动。

6.按照权利要求1、2或3所述的垂直度公差检测教具，其特征在于：所述第一锁紧螺栓(701)的数量为两个，两个所述第一锁紧螺栓(701)前后设置。

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