工件定位誤差測量及可視化教具的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于教學輔助用具技術領域，是涉及一種測量定位誤差的教具，特別 是涉及一種工件定位誤差測量及可視化教具。本實用新型可以測量不同定位元件下不同小 型工件的定位誤差，主要用于輔助教師教學，便于學生在學習過程中有感性的認識。
【背景技術】
[0002] 定位誤差在實際生產中相對抽象，尤其是以圓柱面定位時，定位基準軸線無法觀 察，學生很難深入理解定位誤差的計算原理。
[0003] 目前，現有的定位誤差測量并沒有真實可見的定位誤差分析模型，僅借助PPT和 CAI輔助教學工具進行仿真測量，學生難以直觀的認識定位誤差這一切實存在的現象。在教 學演示過程中，首先要將定位元件固定在夾具上，然后僅借助高精度的電子尺通過人手工 測量得到定位誤差；不僅測量步驟繁瑣，耗時費力，且人手工測量由于人手施加的作用力不 同導致較大誤差的存在。而且，測量出來的數據還需要進行人工計算，且不能實時存儲記錄 數據以供對比分析。 【實用新型內容】
[0004] 針對現有技術存在的問題，本實用新型提供一種可將理論與實驗結合，更好的讓 學習者體會原理概念并深入掌握知識點的工件定位誤差測量及可視化教具。
[0005] 為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案，一種工件定位誤差測量及可 視化教具，包括底座，在底座上固定有支撐座，在支撐座的上部固定有芯軸；在支撐座內側 的芯軸上通過軸承設置有圓盤，在所述圓盤上設置有若干套定位元件；在支撐座上設置有 定位銷，在圓盤上設置有定位孔，所述定位銷與定位孔相對應，在圓盤內側的芯軸上設置有 螺母；在芯軸的內端設置有壓緊螺栓，壓緊螺栓的下端與設置在定位元件上的工件相對應； 在圓盤的內側設置有高度尺和光柵尺，所述高度尺和光柵尺固定連接在一起，光柵尺與PLC 相連接，PLC與顯示器相連接。
[0006] 所述定位元件包括彈簧卡頭、半圓套、L型支座及V型塊。
[0007] 所述彈簧卡頭為三角卡頭。
[0008] 所述定位孔的數量與定位元件的套數相同，且沿圓周均勻分布。
[0009] 在所述壓緊螺栓與工件之間設置有壓板。
[0010] 所述芯軸與支撐座通過定位鍵固定連接。
[0011] 所述底座與支撐座通過螺栓固定連接。
[0012] 本實用新型的有益效果：
[0013] 本實用新型的工件定位誤差測量及可視化教具結構簡單，操作方便，可將理論與 實驗結合，更好的讓學習者體會原理概念并深入掌握知識點。
[0014] 經實驗證明：本實用新型的定位誤差測量結果誤差控制在0. 05mm以內，相對誤差 控制在1. 7%以內，說明結果真實可信，教具滿足實驗要求。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型的工件定位誤差測量及可視化教具的結構示意圖；
[0016] 圖2為去除高度尺、光柵尺及PLC和顯示器后圖1的右視圖；
[0017] 圖中：1-底座，2-支撐座，3-定位銷，4-定位元件，5-芯軸，6-定位鍵，7-軸承， 8-圓盤，9-螺母，10-壓緊螺栓，11-壓板，12-高度尺，13-工件，14-光柵尺，15-PLC和顯示 器，16-三角卡頭，17-半圓套，18-L型支座，19-V型塊，20-螺栓，21-定位孔。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0019] 如圖1~圖2所示，一種工件定位誤差測量及可視化教具，包括底座1，在底座1上 固定有支撐座2,所述底座1與支撐座2通過螺栓20固定連接；在支撐座2的上部固定有 芯軸5,所述芯軸5與支撐座2通過定位鍵6固定連接；在支撐座2內側的芯軸5上通過軸 承7設置有圓盤8,在所述圓盤8上設置有四套不同的定位元件4,分別為彈簧卡頭、半圓套 17、L型支座18及V型塊19,本實施例中，所述彈簧卡頭為三角卡頭16,在選擇定位元件4 的時候，本實用新型充分考慮到了定位誤差的多樣性，選用了以平面、曲面和中心進行定位 的不同類別定位元件，定位元件4通過定位銷和螺栓固定在圓盤8上；在支撐座2上設置有 定位銷3,在圓盤8上設置有定位孔21，所述定位銷3與定位孔21相對應，所述定位孔21的 數量與定位元件4的套數相同，本實施例中設置有四個定位孔21，且沿圓周均勻分布；在圓 盤8內側的芯軸5上設置有螺母9 ;在芯軸5的內端設置有壓緊螺栓10,壓緊螺栓10的下 端與工件13相對應，在所述壓緊螺栓10與工件13之間設置有壓板11 ;在圓盤8的內側設 置有高度尺12和光柵尺14,所述高度尺12和光柵尺14固定連接在一起，光柵尺14與PLC 相連接，PLC與顯示器相連接。
[0020] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0021] 如圖1~圖2所示，使用時，首先通過圓盤8的旋轉選擇不同的定位元件4,然后將 圓盤8與支撐座2通過定位銷3定位，保證在實驗過程中圓盤8的位置不會產生變動。最 后，將工件13放置在定位元件4上，在工件13的頂部放置壓板11，通過壓緊螺栓10和壓板 11對放置在定位元件4上的工件13進行夾緊。
[0022] 當測量工件定位基準位置時，采用高度尺12進行測量，然后將高度尺12尺框的位 移傳遞給光柵尺14的動尺，通過光柵尺14移動得到的微小位移量轉化為電信號后傳輸給 PLC，利用PLC中的高速計數器得到相應的數據，并在簡單地運算后將得到的定位誤差相關 數據傳送給文本顯示器供其顯示。
[0023] 為了能夠明顯觀察到定位誤差的大小及變化，本實施例還設計了具有較大定位表 面尺寸誤差的兩個圓柱體工件，直徑分別為OlSmm和Φ20πιπι，定位表面尺寸誤差為2mm。
[0024] 本實施例通過測量工件13上下母線位置，間接獲得工件13軸線位置。
[0025] 以定位元件4選擇V型塊19為例，將直徑為20mm的圓柱體工件放置在V型塊19 上，并且通過壓板11和壓緊螺栓10固定。移動高度尺12進行測量，令光柵尺14的動尺觸 碰工件13的上母線，操作文本顯示器記錄數據，再令光柵尺14的動尺觸碰工件13的下母 線，操作文本顯示器記錄數據。再將直徑為20mm的圓柱體工件取下，換上直徑為18mm的圓 柱體工件重復上述操作；最后，操作文本顯示器得到定位誤差和引起定位誤差的基準位置 移動誤差和基準不重合誤差的數據。
[0026] 實驗數據見下表：
[0027] 第一組實驗誤差測量結果
[0029] 第二組實驗誤差測量結果
[0035] 定位誤差絕對差值
[0037] 表格中：△ JB-基準不重合誤差，Δ JW-基準位移誤差，Δ DW-定位誤差，δ ADW-定 位誤差絕對值，％ ΔΜ_相對誤差。
[0038] 經比較發現：本實用新型的定位誤差測量結果誤差控制在0. 05_以內，相對誤差 控制在1. 7%以內，說明結果真實可信，教具滿足實驗要求。
【主權項】
1. 一種工件定位誤差測量及可視化教具，其特征在于包括底座，在底座上固定有支撐 座，在支撐座的上部固定有芯軸；在支撐座內側的芯軸上通過軸承設置有圓盤，在所述圓盤 上設置有若干套定位元件；在支撐座上設置有定位銷，在圓盤上設置有定位孔，所述定位銷 與定位孔相對應，在圓盤內側的芯軸上設置有螺母；在芯軸的內端設置有壓緊螺栓，壓緊螺 栓的下端與設置在定位元件上的工件相對應；在圓盤的內側設置有高度尺和光柵尺，所述 高度尺和光柵尺固定連接在一起，光柵尺與PLC相連接，PLC與顯示器相連接。2. 根據權利要求1所述的工件定位誤差測量及可視化教具，其特征在于所述定位元件 包括彈簧卡頭、半圓套、L型支座及V型塊。3. 根據權利要求2所述的工件定位誤差測量及可視化教具，其特征在于所述彈簧卡頭 為三角卡頭。4. 根據權利要求1所述的工件定位誤差測量及可視化教具，其特征在于所述定位孔的 數量與定位元件的套數相同，且沿圓周均勻分布。5. 根據權利要求1所述的工件定位誤差測量及可視化教具，其特征在于在所述壓緊螺 栓與工件之間設置有壓板。6. 根據權利要求1所述的工件定位誤差測量及可視化教具，其特征在于所述芯軸與支 撐座通過定位鍵固定連接。7. 根據權利要求1所述的工件定位誤差測量及可視化教具，其特征在于所述底座與支 撐座通過螺栓固定連接。
【專利摘要】工件定位誤差測量及可視化教具，屬于教學輔助用具技術領域。本實用新型主要用于輔助教師教學，便于學生在學習過程中有感性的認識。本實用新型可將理論與實驗結合，更好的讓學習者體會原理概念并深入掌握知識點。本實用新型包括底座，在底座上固定有支撐座，在支撐座的上部固定有芯軸；在支撐座內側的芯軸上通過軸承設置有圓盤，在圓盤上設置有定位元件；在支撐座上設置有定位銷，在圓盤上設置有定位孔，定位銷與定位孔相對應，在圓盤內側的芯軸上設置有螺母；在芯軸內端設置有壓緊螺栓，壓緊螺栓下端與工件相對應；在圓盤的內側設置有高度尺和光柵尺，高度尺和光柵尺固定連接在一起，光柵尺與PLC相連接，PLC與顯示器相連接。
【IPC分類】G09B25/02
【公開號】CN204990992
【申請號】CN201520747427
【發明人】郭健, 于豐寧, 李磊, 麥松滿, 史家順
【申請人】東北大學
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月23日