正弦规用量块附件结构设计

■湖南化工职业技术学院 （株洲 412004） 孟少明 陈 晨

正弦规用量块附件结构设计

■湖南化工职业技术学院 （株洲 412004） 孟少明 陈 晨

摘要：为解决正弦规测量角度及锥度时容易倒塌的问题，结合正弦规的工作使用特性，设计了一种全新的正弦规用量块附件结构。该结构主要特点是采用磁力底座紧吸平板，底座中装一固定支柱，采用一特殊的5mm量块，使其能沿固定支柱上下活动而压紧量块，从而组合出需要垫高的尺寸h。

1. 正弦规的测量方法

间接测量法是通过测量与该角度有关的长度量（线值），再利用其相互函数关系式计算求得被测角度或锥度。因线值测量可达到很高的精度，故在角度、锥度测量中间接测量方法比同等条件下直接测量方法精度要高。

用正弦规测量角度、锥度是间接测量方法之一，测量原理如图1所示。正弦规4利用正弦定义测量角度和锥度等的量规。它主要由一钢制长方体和固定在其两端的2个相同直径的钢圆柱体组成。2个圆柱的轴心线距离L一般为100mm、200mm和300mm共3种。正弦规4一般用于测量小于45°的角度，在测量小于30°的角度时，精确度可达3″～5″。

测量时，根据被测圆锥角α，按下式组合量块5尺寸h，若正弦规两圆柱中心距为L，则h=Lsinα。

图1　正弦规原理图

由指示表3读出工件2上a、b两点的差值Δh，当a、b两点间的距离为l时，可按下式算出锥度误差ΔC=Δh/l。

但在使用量块垫高正弦规时，由于量块外形尺寸细小，正弦规安放在量块上不太稳定，测量a、b点数据时，容易把正弦规弄倒，从而有可能砸伤平板1及正弦规，特别是学生做测量实训或垫高h较大以及量块组合数较多时，更加容易出现这个问题。

2. 正弦规用量块附件结构设计

为解决用正弦规测量角度、锥度时，正弦规容易倒塌的问题（垫高尺寸h较大、当量块数量较多时更明显），特设计正弦规用量块附件，结构如图2所示。

装配原理为固定支柱2安装在磁力底座5上，用一字槽螺钉7紧固；活动支架3套在固定支柱上，用锁紧螺钉辅助定位。

使用原理：①通过磁力开关6，把磁力底座紧固在平板上。②松开锁紧螺钉4，把活动支架移动到较高位置固定。③把量块按计

算高度h进行组合（量块高度尺寸h1为计算尺寸h减5mm）。④松开锁紧螺钉，把活动支架压紧在量块上面，紧固螺钉进行辅助固定。⑤把正弦规的圆柱安放在活动支架的平台1上。

图2　正弦规用量块附件结构图

这样，就算量块数量较多，尺寸较高，也保证正弦规及量块不会倒塌，但由于活动支架的平台尺寸为标准5mm，因此，使用正弦规量块附件测量角度、锥度时，h的最小值为5mm，小于5mm的，直接使用量块（高度小、量块数量少，不容易出现倒塌现象）。

3. 平台结构设计

正弦规安放平台是整个附件结构的核心元件，它的结构、材料、制造精度以及形位精度直接影响锥度、角度的测量准确性，为保证增加此结构后，仍然能获得较高的测量精度，正弦规安放平台设计厚度为5mm（按0级量块要求制造），材料采用GCrl5轴承钢，经淬火、回火、时效、冷处理及研磨而成，其硬度为64HRC，具体结构如图3所示。其结构可直接精密铸造成型（精密铸造成型，平台强度高，毛坯成本较低，原材料浪费少，但铸模加工难度大，难以保证零件精度）或直接加工成型（用大块毛坯直接去除材料法获得平台结构，零件精度易保证，但毛坯成本较高，材料浪费较多，平台强度较小），考虑到平台下方需垫量块，有受力的支撑点，可不考虑强度问题，为保证精度，采用加工成型法为佳。但注意有尺寸精度及形位公差要求的表面需要预留精加工余量。加工表面粗糙度值Ra=0.008mm，其余表面粗糙度值Ra=0.4mm，5mm上下两表面的平行度为0.4mm，且与固定支柱安装导向孔的垂直度为1mm。

图3　正弦规安放平台结构设计图

4. 工作原理

装配工作及使用原理如图4所示。量块5在平板3上；量块附件4利用电磁底座吸附在平板上，按量块尺寸大小调整平台高度压紧在量块上；正弦规2一个圆柱安放在量块附件的平台上，另一圆柱安放在平板上；检测工件1安放在正弦规上。此时，如果检测工件无误差，则上表面与平板的表面平行，利用百分表分别测量两端的读数值，根据被检测件两检测点的距离，即能检测出零件的角度、锥度误差。

图4　工作原理图

检测工件的角度要求为7°±3′。则正弦规所垫高度h=sin7°×200=24.374（mm）。由于平台具有标准5mm厚度，则量块组合尺寸为2 4 . 3 7 4 -5=19.374（mm），选用91块一套的标准量块，可按1.004mm、1.37mm、7mm和10mm进行组合测量。

5. 结语

在使用正弦规测量锥度、角度过程中，采用此附件装置，既能保证测量的效率，又能保证测量的准确性，且在测量过程中不会因量块的倒塌而砸伤平板及正弦规。经学生测量实训操作检验，该正弦规用量块附件使用简单、方便、灵活，特别适合新手及教学训练的使用。

参考文献：

[1] 邹燕. 测量技术基本常识与技能训练[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[2] 濮良贵，纪名刚. 机械设计[M].北京：高等教育出版社，2004.

收稿日期：（20141016）