工件定位误差测量及可视化教具的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于教学辅助用具技术领域，是涉及一种测量定位误差的教具，特别 是涉及一种工件定位误差测量及可视化教具。本实用新型可以测量不同定位元件下不同小 型工件的定位误差，主要用于辅助教师教学，便于学生在学习过程中有感性的认识。
【背景技术】
[0002] 定位误差在实际生产中相对抽象，尤其是以圆柱面定位时，定位基准轴线无法观 察，学生很难深入理解定位误差的计算原理。
[0003] 目前，现有的定位误差测量并没有真实可见的定位误差分析模型，仅借助PPT和 CAI辅助教学工具进行仿真测量，学生难以直观的认识定位误差这一切实存在的现象。在教 学演示过程中，首先要将定位元件固定在夹具上，然后仅借助高精度的电子尺通过人手工 测量得到定位误差；不仅测量步骤繁琐，耗时费力，且人手工测量由于人手施加的作用力不 同导致较大误差的存在。而且，测量出来的数据还需要进行人工计算，且不能实时存储记录 数据以供对比分析。 【实用新型内容】
[0004] 针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种可将理论与实验结合，更好的让 学习者体会原理概念并深入掌握知识点的工件定位误差测量及可视化教具。
[0005] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，一种工件定位误差测量及可 视化教具，包括底座，在底座上固定有支撑座，在支撑座的上部固定有芯轴；在支撑座内侧 的芯轴上通过轴承设置有圆盘，在所述圆盘上设置有若干套定位元件；在支撑座上设置有 定位销，在圆盘上设置有定位孔，所述定位销与定位孔相对应，在圆盘内侧的芯轴上设置有 螺母；在芯轴的内端设置有压紧螺栓，压紧螺栓的下端与设置在定位元件上的工件相对应； 在圆盘的内侧设置有高度尺和光栅尺，所述高度尺和光栅尺固定连接在一起，光栅尺与PLC 相连接，PLC与显示器相连接。
[0006] 所述定位元件包括弹簧卡头、半圆套、L型支座及V型块。
[0007] 所述弹簧卡头为三角卡头。
[0008] 所述定位孔的数量与定位元件的套数相同，且沿圆周均匀分布。
[0009] 在所述压紧螺栓与工件之间设置有压板。
[0010] 所述芯轴与支撑座通过定位键固定连接。
[0011] 所述底座与支撑座通过螺栓固定连接。
[0012] 本实用新型的有益效果：
[0013] 本实用新型的工件定位误差测量及可视化教具结构简单，操作方便，可将理论与 实验结合，更好的让学习者体会原理概念并深入掌握知识点。
[0014] 经实验证明：本实用新型的定位误差测量结果误差控制在0. 05mm以内，相对误差 控制在1. 7%以内，说明结果真实可信，教具满足实验要求。
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型的工件定位误差测量及可视化教具的结构示意图；
[0016] 图2为去除高度尺、光栅尺及PLC和显示器后图1的右视图；
[0017] 图中：1-底座，2-支撑座，3-定位销，4-定位元件，5-芯轴，6-定位键，7-轴承， 8-圆盘，9-螺母，10-压紧螺栓，11-压板，12-高度尺，13-工件，14-光栅尺，15-PLC和显示 器，16-三角卡头，17-半圆套，18-L型支座，19-V型块，20-螺栓，21-定位孔。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
[0019] 如图1~图2所示，一种工件定位误差测量及可视化教具，包括底座1，在底座1上 固定有支撑座2,所述底座1与支撑座2通过螺栓20固定连接；在支撑座2的上部固定有 芯轴5,所述芯轴5与支撑座2通过定位键6固定连接；在支撑座2内侧的芯轴5上通过轴 承7设置有圆盘8,在所述圆盘8上设置有四套不同的定位元件4,分别为弹簧卡头、半圆套 17、L型支座18及V型块19,本实施例中，所述弹簧卡头为三角卡头16,在选择定位元件4 的时候，本实用新型充分考虑到了定位误差的多样性，选用了以平面、曲面和中心进行定位 的不同类别定位元件，定位元件4通过定位销和螺栓固定在圆盘8上；在支撑座2上设置有 定位销3,在圆盘8上设置有定位孔21，所述定位销3与定位孔21相对应，所述定位孔21的 数量与定位元件4的套数相同，本实施例中设置有四个定位孔21，且沿圆周均匀分布；在圆 盘8内侧的芯轴5上设置有螺母9 ;在芯轴5的内端设置有压紧螺栓10,压紧螺栓10的下 端与工件13相对应，在所述压紧螺栓10与工件13之间设置有压板11 ;在圆盘8的内侧设 置有高度尺12和光栅尺14,所述高度尺12和光栅尺14固定连接在一起，光栅尺14与PLC 相连接，PLC与显示器相连接。
[0020] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
[0021] 如图1~图2所示，使用时，首先通过圆盘8的旋转选择不同的定位元件4,然后将 圆盘8与支撑座2通过定位销3定位，保证在实验过程中圆盘8的位置不会产生变动。最 后，将工件13放置在定位元件4上，在工件13的顶部放置压板11，通过压紧螺栓10和压板 11对放置在定位元件4上的工件13进行夹紧。
[0022] 当测量工件定位基准位置时，采用高度尺12进行测量，然后将高度尺12尺框的位 移传递给光栅尺14的动尺，通过光栅尺14移动得到的微小位移量转化为电信号后传输给 PLC，利用PLC中的高速计数器得到相应的数据，并在简单地运算后将得到的定位误差相关 数据传送给文本显示器供其显示。
[0023] 为了能够明显观察到定位误差的大小及变化，本实施例还设计了具有较大定位表 面尺寸误差的两个圆柱体工件，直径分别为OlSmm和Φ20πιπι，定位表面尺寸误差为2mm。
[0024] 本实施例通过测量工件13上下母线位置，间接获得工件13轴线位置。
[0025] 以定位元件4选择V型块19为例，将直径为20mm的圆柱体工件放置在V型块19 上，并且通过压板11和压紧螺栓10固定。移动高度尺12进行测量，令光栅尺14的动尺触 碰工件13的上母线，操作文本显示器记录数据，再令光栅尺14的动尺触碰工件13的下母 线，操作文本显示器记录数据。再将直径为20mm的圆柱体工件取下，换上直径为18mm的圆 柱体工件重复上述操作；最后，操作文本显示器得到定位误差和引起定位误差的基准位置 移动误差和基准不重合误差的数据。
[0026] 实验数据见下表：
[0027] 第一组实验误差测量结果
[0029] 第二组实验误差测量结果
[0035] 定位误差绝对差值
[0037] 表格中：△ JB-基准不重合误差，Δ JW-基准位移误差，Δ DW-定位误差，δ ADW-定 位误差绝对值，％ ΔΜ_相对误差。
[0038] 经比较发现：本实用新型的定位误差测量结果误差控制在0. 05_以内，相对误差 控制在1. 7%以内，说明结果真实可信，教具满足实验要求。
【主权项】
1. 一种工件定位误差测量及可视化教具，其特征在于包括底座，在底座上固定有支撑 座，在支撑座的上部固定有芯轴；在支撑座内侧的芯轴上通过轴承设置有圆盘，在所述圆盘 上设置有若干套定位元件；在支撑座上设置有定位销，在圆盘上设置有定位孔，所述定位销 与定位孔相对应，在圆盘内侧的芯轴上设置有螺母；在芯轴的内端设置有压紧螺栓，压紧螺 栓的下端与设置在定位元件上的工件相对应；在圆盘的内侧设置有高度尺和光栅尺，所述 高度尺和光栅尺固定连接在一起，光栅尺与PLC相连接，PLC与显示器相连接。2. 根据权利要求1所述的工件定位误差测量及可视化教具，其特征在于所述定位元件 包括弹簧卡头、半圆套、L型支座及V型块。3. 根据权利要求2所述的工件定位误差测量及可视化教具，其特征在于所述弹簧卡头 为三角卡头。4. 根据权利要求1所述的工件定位误差测量及可视化教具，其特征在于所述定位孔的 数量与定位元件的套数相同，且沿圆周均匀分布。5. 根据权利要求1所述的工件定位误差测量及可视化教具，其特征在于在所述压紧螺 栓与工件之间设置有压板。6. 根据权利要求1所述的工件定位误差测量及可视化教具，其特征在于所述芯轴与支 撑座通过定位键固定连接。7. 根据权利要求1所述的工件定位误差测量及可视化教具，其特征在于所述底座与支 撑座通过螺栓固定连接。
【专利摘要】工件定位误差测量及可视化教具，属于教学辅助用具技术领域。本实用新型主要用于辅助教师教学，便于学生在学习过程中有感性的认识。本实用新型可将理论与实验结合，更好的让学习者体会原理概念并深入掌握知识点。本实用新型包括底座，在底座上固定有支撑座，在支撑座的上部固定有芯轴；在支撑座内侧的芯轴上通过轴承设置有圆盘，在圆盘上设置有定位元件；在支撑座上设置有定位销，在圆盘上设置有定位孔，定位销与定位孔相对应，在圆盘内侧的芯轴上设置有螺母；在芯轴内端设置有压紧螺栓，压紧螺栓下端与工件相对应；在圆盘的内侧设置有高度尺和光栅尺，高度尺和光栅尺固定连接在一起，光栅尺与PLC相连接，PLC与显示器相连接。
【IPC分类】G09B25/02
【公开号】CN204990992
【申请号】CN201520747427
【发明人】郭健, 于丰宁, 李磊, 麦松满, 史家顺
【申请人】东北大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月23日