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摘要：本文主要介绍了便携式形位公差检测演示教具的设计过程，将形位公差中常用的11个项目列为检查项目，并根据各项目检测方式的不同，将其分为5个类型，按不同的类型完成演示教具相关组件的结构设计。并按照模块化思路设计，便于教具的安装于拆卸，可便于携带。
关键词：便携式;形位公差检测;演示教具;设计
0 引言
形状公差和位置公差简称形位公差，是《机械制造基础》或《公差配合与技术测量》课程中一项重要的知识点。在工业生产中，加工后的零件会有尺寸公差，因而构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置与理想几何体规定的形状和相互位置就存在差异，这种形状上的差异就是形状公差，位置上的差异就是位置公差。形位公差对机械零件的精度、生产成本与经济效益有着重要的影响，如果能让学生在学习阶段能透彻掌握形位公差的相关概念以及检测方法和理念，有利于提高学生就业竞争力，保障产品质量与企业利益。因此，开发出一套具备全面检测形位公差项目的教具可有效提升学生的检测能力。
1 便携式形位公差检测演示教具的设计
1.1 基本原则与思路
便携式形位公差检测教具的基本原则应结合教学实际，尺寸小、重量轻，便于携带和课堂演示;以国家标准GB/T 1182-2018为依据，能演示形位公差中的常见形位公差：直线度、平面度、圆度、圆柱度、平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、圆跳动、全跳动等11项。
教具的设计思路采用以基准平台为基础，采用模块化设计：由直线导轨和滑块组成的移动组件、由万向连接杆和杠杆表组成的测量组件、双顶尖组件、方箱、由正弦规和标准量块组成倾斜测量组件等。为便于演示形位公差，需设计一套测试件，包含所有检测项目以尽可能减少被测件的种类和数量。测试件需包含一套合格件和不合格件，以便于教学演示。
1.2 测试件的设计与检测项目的选择
为尽可能减少测试件的数量，并将所有检测项目融入测试件中，设计两个测试件，如图1和图2所示。测试件1主要进行直线度、平面度、平行度、垂直度、倾斜度、对称度的检测;测试件2主要完成圆度、圆柱度、同轴度、圆跳动、全跳动的检测。
1.3 教具的设计与检测过程
教具的设计根据检测项目来开展，尽可能使同类型的检测项目在同一套结构中实现，针对同类型的检测项目设计成单个的功能模块，尽量减少功能模块。下面从以下5个方面介绍教具的设计与检测过程：
1.3.1 直线度、平面度、平行度的检测
将移动组件、测量组件、测试件1放置在基准平台上，使测试件1与基准平台上的水平面和竖直面贴合，并将测量组件与移动组件组装成一个整体，结果如图3所示。
直线度的检测：使杠杆百分表的探针位于需检测的棱边上，并预压0.3mm。缓慢拖动移动组件，使杠杆百分表的探针在棱边上移动，通过观察杠杆百分表中表盘上的指针即可读取偏差数值。
平面度、平行度的检测：使杠杆百分表的探针分别置于需检测的平面上，并预压0.3mm。首先从平面一斜对角方向缓慢拖动移动组件，使杠杆百分表的探针在平面上移动，通过观察杠杆百分表中表盘上的指针即可读取偏差数值;然后再从另一个斜对角方向缓慢拖动移动组件，使杠杆百分表的探针在平面上移动，通过观察杠杆百分表中表盘上的指针即可读取偏差数值。如果在平面上拖动的方向越多，则测得的结果越能体现数据的真实度。
1.3.2 垂直度的检测
将移动组件、测量组件、方箱、测试件1放置在基准平台上，使测试件1的基准面与方箱的竖直面贴合、需检测的平面与水平面平行，并将测量组件与移动组件组装成一个整体，结果如图4所示。
垂直度的检测：使杠杆百分表的探针位于需检测的平面上，并预压0.3mm。与检测平面度的方法一致，从多个方向缓慢拖动移动组件，以尽可能精确的测得平面的垂直度。
1.3.3 倾斜度的检测
将移动组件、测量组件、正弦规、量块、测试件1放置在基准平台上。首先根据正弦规需要形成的角度，通过计算选择量块的高度;然后将测试件1的基准面放在正弦规的上表面，两个侧面分别于正弦规的两个基准面相贴合;最后将组合完成的正弦规放在基准平台和量块上。将测量组件与移动组件组装成一个整体并放在基准平台上，最终的组装结果如图5所示。
倾斜度的检测：使杠杆百分表的探针位于需检测的平面上，并预压0.3mm。与检测平面度的方法一致，从多个方向缓慢拖动移动组件，以尽可能精确的测得平面的倾斜度。
1.3.4 对称度的检测
将移动组件、测量组件、测试件1放置在基准平台上。首先将测试件1的其中一个基准面与基准平台的水平面贴合;最后将测量组件与移动组件组装成一个整体，结果如图6所示。
对称度的检测：首先检测平面1，与检测平面度的方法一致，调整好杠杆百分比表，并从多个方向缓慢拖动移动组件，以尽可能精确的数值;然后检测平面2，方法与上步一致;最后通过计算获得对称度的误差值。
1.3.5 圆度、圆柱度、同轴度、圆跳动、全跳动的检测
将移动组件、测量组件、双顶尖组件、测试件2放置在基准平台上。首先将测试件2安装至双顶尖组件中，确保安装可靠不松动;然后将测量组件与移动组件组装成一个整体，结果如图7所示。
圆度、圆柱度、同轴度、圆跳动、全跳动的检测：根据图纸要求，将杠杆百分表的探针放置需要的圆柱面、锥面或端面处;然后转动顶尖组件，让测试件2缓慢转动，同时观察杠杆百分表指针的变化并记录数值;最后推動移动组件，使杠杆百分表的探针移至其它位置，再重复之前的操作，测得变化的数据，经过计算后即可测得圆度、圆柱度、同轴度、圆跳动、全跳动的误差值。
2 结论
使用模块化设计使形位公差的检测更加简单、方便，同时让检测过程更加清晰的呈现给学生，强化学生对形位公差检测的理解;各组件可以随时拆卸，装入手提箱中便于携带，可随时出现在课堂教学或实习实训中，便于让学生实践，以掌握形位公差的检测方法。
参考文献：
[1]王立华.创新形位公差测量教具研究[J].无线互联科技，2015（24）：119-120，132.
[2]杨鸣亮，江伟.形位公差检测教学装置的设计与实现[J].科技展望，2016，26（15）：113-114.
[3]刘娜，王伯平，张复旺，韩威.尺寸及形位公差的多媒体教学动画设计研究[J].机械管理开发，2013（02）：156-157.
[4]窦召领.形位公差的演示教学[J].宿州师专学报，2002（03）：99-100.
关键词：便携式;形位公差检测;演示教具;设计
0 引言
形状公差和位置公差简称形位公差，是《机械制造基础》或《公差配合与技术测量》课程中一项重要的知识点。在工业生产中，加工后的零件会有尺寸公差，因而构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置与理想几何体规定的形状和相互位置就存在差异，这种形状上的差异就是形状公差，位置上的差异就是位置公差。形位公差对机械零件的精度、生产成本与经济效益有着重要的影响，如果能让学生在学习阶段能透彻掌握形位公差的相关概念以及检测方法和理念，有利于提高学生就业竞争力，保障产品质量与企业利益。因此，开发出一套具备全面检测形位公差项目的教具可有效提升学生的检测能力。
1 便携式形位公差检测演示教具的设计
1.1 基本原则与思路
便携式形位公差检测教具的基本原则应结合教学实际，尺寸小、重量轻，便于携带和课堂演示;以国家标准GB/T 1182-2018为依据，能演示形位公差中的常见形位公差：直线度、平面度、圆度、圆柱度、平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、圆跳动、全跳动等11项。
教具的设计思路采用以基准平台为基础，采用模块化设计：由直线导轨和滑块组成的移动组件、由万向连接杆和杠杆表组成的测量组件、双顶尖组件、方箱、由正弦规和标准量块组成倾斜测量组件等。为便于演示形位公差，需设计一套测试件，包含所有检测项目以尽可能减少被测件的种类和数量。测试件需包含一套合格件和不合格件，以便于教学演示。
1.2 测试件的设计与检测项目的选择
为尽可能减少测试件的数量，并将所有检测项目融入测试件中，设计两个测试件，如图1和图2所示。测试件1主要进行直线度、平面度、平行度、垂直度、倾斜度、对称度的检测;测试件2主要完成圆度、圆柱度、同轴度、圆跳动、全跳动的检测。
1.3 教具的设计与检测过程
教具的设计根据检测项目来开展，尽可能使同类型的检测项目在同一套结构中实现，针对同类型的检测项目设计成单个的功能模块，尽量减少功能模块。下面从以下5个方面介绍教具的设计与检测过程：
1.3.1 直线度、平面度、平行度的检测
将移动组件、测量组件、测试件1放置在基准平台上，使测试件1与基准平台上的水平面和竖直面贴合，并将测量组件与移动组件组装成一个整体，结果如图3所示。
直线度的检测：使杠杆百分表的探针位于需检测的棱边上，并预压0.3mm。缓慢拖动移动组件，使杠杆百分表的探针在棱边上移动，通过观察杠杆百分表中表盘上的指针即可读取偏差数值。
平面度、平行度的检测：使杠杆百分表的探针分别置于需检测的平面上，并预压0.3mm。首先从平面一斜对角方向缓慢拖动移动组件，使杠杆百分表的探针在平面上移动，通过观察杠杆百分表中表盘上的指针即可读取偏差数值;然后再从另一个斜对角方向缓慢拖动移动组件，使杠杆百分表的探针在平面上移动，通过观察杠杆百分表中表盘上的指针即可读取偏差数值。如果在平面上拖动的方向越多，则测得的结果越能体现数据的真实度。
1.3.2 垂直度的检测
将移动组件、测量组件、方箱、测试件1放置在基准平台上，使测试件1的基准面与方箱的竖直面贴合、需检测的平面与水平面平行，并将测量组件与移动组件组装成一个整体，结果如图4所示。
垂直度的检测：使杠杆百分表的探针位于需检测的平面上，并预压0.3mm。与检测平面度的方法一致，从多个方向缓慢拖动移动组件，以尽可能精确的测得平面的垂直度。
1.3.3 倾斜度的检测
将移动组件、测量组件、正弦规、量块、测试件1放置在基准平台上。首先根据正弦规需要形成的角度，通过计算选择量块的高度;然后将测试件1的基准面放在正弦规的上表面，两个侧面分别于正弦规的两个基准面相贴合;最后将组合完成的正弦规放在基准平台和量块上。将测量组件与移动组件组装成一个整体并放在基准平台上，最终的组装结果如图5所示。
倾斜度的检测：使杠杆百分表的探针位于需检测的平面上，并预压0.3mm。与检测平面度的方法一致，从多个方向缓慢拖动移动组件，以尽可能精确的测得平面的倾斜度。
1.3.4 对称度的检测
将移动组件、测量组件、测试件1放置在基准平台上。首先将测试件1的其中一个基准面与基准平台的水平面贴合;最后将测量组件与移动组件组装成一个整体，结果如图6所示。
对称度的检测：首先检测平面1，与检测平面度的方法一致，调整好杠杆百分比表，并从多个方向缓慢拖动移动组件，以尽可能精确的数值;然后检测平面2，方法与上步一致;最后通过计算获得对称度的误差值。
1.3.5 圆度、圆柱度、同轴度、圆跳动、全跳动的检测
将移动组件、测量组件、双顶尖组件、测试件2放置在基准平台上。首先将测试件2安装至双顶尖组件中，确保安装可靠不松动;然后将测量组件与移动组件组装成一个整体，结果如图7所示。
圆度、圆柱度、同轴度、圆跳动、全跳动的检测：根据图纸要求，将杠杆百分表的探针放置需要的圆柱面、锥面或端面处;然后转动顶尖组件，让测试件2缓慢转动，同时观察杠杆百分表指针的变化并记录数值;最后推動移动组件，使杠杆百分表的探针移至其它位置，再重复之前的操作，测得变化的数据，经过计算后即可测得圆度、圆柱度、同轴度、圆跳动、全跳动的误差值。
2 结论
使用模块化设计使形位公差的检测更加简单、方便，同时让检测过程更加清晰的呈现给学生，强化学生对形位公差检测的理解;各组件可以随时拆卸，装入手提箱中便于携带，可随时出现在课堂教学或实习实训中，便于让学生实践，以掌握形位公差的检测方法。
参考文献：
[1]王立华.创新形位公差测量教具研究[J].无线互联科技，2015（24）：119-120，132.
[2]杨鸣亮，江伟.形位公差检测教学装置的设计与实现[J].科技展望，2016，26（15）：113-114.
[3]刘娜，王伯平，张复旺，韩威.尺寸及形位公差的多媒体教学动画设计研究[J].机械管理开发，2013（02）：156-157.
[4]窦召领.形位公差的演示教学[J].宿州师专学报，2002（03）：99-100.