体验式工程图学模型实验平台

摘要

本发明提供一种体验式工程图学模型实验平台，其特征在于：它包括一个平台底座，平台底座一侧设有无级锁紧机构，无级锁紧机构由固定在平台底座上的锁紧机构支架支撑，平台底座的另一侧设有进给模块，进给模块的上方固定有加工模块；所述的无级锁紧机构包括四杆机构，四杆机构的底部设有手柄，四杆机构的上部设有制动盘，制动盘中间设有通孔，通孔内穿有转轴，转轴通过轴承与所述的锁紧机构支架连接；转轴靠近加工模块的一侧连接有夹具，夹具包括卡盘，卡盘上设有卡爪，卡爪由卡盘扳手通过卡盘内设有的锥齿轮驱动。本发明可以实现授课之前的模型制作，以及工程图学课程实践教学环节实验模型的剖切。

说明书

技术领域

本发明涉及机械、教学领域，具体为一种体验式工程图学模型实验平台。

背景技术

工程图学课程作为一门工科基础课程，立足于培养工科学生对于机械零部件的三维认知与二维图纸的表达，是工科学生学习的重点和难点。在课程学习中，感受灵活多样的形体变换与视图的对应关系对于学生深刻理解学科知识，培养三维形体对应二维视图的意识具有重要意义。

而现今教学实践中，教学人员为了保证教学效果，提高教学质量，使用了木质模型和多媒体设备进行有关三维实体与二维视图的教学活动。而木质模具形态固定、单一，不便进行加工操作，而且需要展示的剖切平面也需要事先制作，学生无法直观地观察到相应形体变化对应的视图变化，而多媒体设备使用二维视图展现三维实体时，教学效果有限。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种体验式工程图学模型实验平台，可以实现授课之前的模型制作，以及工程图学课程实践教学环节实验模型的剖切。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种体验式工程图学模型实验平台，其特征在于：它包括一个平台底座，平台底座一侧设有无级锁紧机构，无级锁紧机构由固定在平台底座上的锁紧机构支架支撑，平台底座的另一侧设有进给模块，进给模块的上方固定有加工模块；

所述的无级锁紧机构包括四杆机构，四杆机构的底部设有手柄，四杆机构的上部设有制动盘，制动盘中间设有通孔，通孔内穿有转轴，转轴通过轴承与所述的锁紧机构支架连接；

转轴靠近加工模块的一侧连接有夹具，夹具包括卡盘，卡盘上设有卡爪，卡爪由卡盘扳手通过卡盘内设有的锥齿轮驱动。

按上述方案，所述的进给模块包括横向导轨和纵向导轨，分别由手轮通过滚珠丝杆驱动；纵向导轨上方设有蜗轮蜗杆，蜗轮蜗杆上固定有剪叉机构。

按上述方案，所述的加工模块为电热切割刀，通过偏心凸轮固定在进给模块上。

本发明的有益效果为：可以实现授课之前的模型制作，以及工程图学课程实践教学环节实验模型的剖切。同时，进行课程学习的学生们也可以应用本平台深化其对于三维实体与二维视图对应关系的理解，更加直观深刻地体会到模型的形态对于视图的影响，加深对于工程图学课程的理解。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

图2为夹具结构示意图。

图3为无级锁紧机构结构示意图。

图4为进给模块结构示意图。

图中：1-夹具，2-进给模块，3-加工模块，4-平台底座，5-无级锁紧机构，6-锁紧机构支架，1.1-卡盘扳手，1.2-锥齿轮，1.3-卡爪，2.1-横向导轨，2.2-纵向导轨，2.3-手轮，2.4-蜗轮蜗杆，2.5-剪叉机构，5.1-手柄，5.2-四杆机构，5.3-制动盘，5.4-转轴。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述。

图1为本发明一实施例的结构示意图，包括一个平台底座4，平台底座4一侧设有无级锁紧机构5，无级锁紧机构5由固定在平台底座4上的锁紧机构支架6支撑，平台底座4的另一侧设有进给模块2，进给模块2的上方固定有加工模块3。

如图3所示，无级锁紧机构5包括四杆机构5.2，四杆机构5.2的底部设有手柄5.1，四杆机构5.2的上部设有制动盘5.3，制动盘5.3中间设有通孔，通孔内穿有转轴5.4，转轴5.4通过轴承与所述的锁紧机构支架6连接。该机构利用四杆机构5.2的死点位置，在旋转到确定位置，通过向上扳动手柄5.1达到自锁状态，压紧制动盘5.3，实现转轴5.4的定位。需要调整时扳下手柄5.1即可解除锁紧，从而保证转轴5.4的自由调整。

转轴靠近加工模块的一侧连接有夹具1，夹具1如图2所示，包括卡盘，卡盘上设有卡爪1.3，卡爪1.3由卡盘扳手1.1通过卡盘内设有的锥齿轮1.2驱动。在转动卡盘扳手1.1时，驱动卡盘内部锥齿轮1.2转动，从而带动卡盘的卡爪1.3联动，实现对于坯料的定心夹紧。本实施例采用可调式四爪卡盘定心夹紧方式，可实现对于不同形状坯料的夹紧。

进给模块如图4所示，包括横向导轨2.1和纵向导轨2.2，分别由手轮2.3通过滚珠丝杆驱动；纵向导轨2.2上方设有蜗轮蜗杆2.4，蜗轮蜗杆2.4上固定有剪叉机构2.5。加工模块3固定在剪叉机构2.5上。本实施例中加工模块为电热切割刀，通过偏心凸轮固定在进给模块上。

通过转动手轮2.3带动滚珠丝杠运动从而实现平面的横纵方向上的直线移动，在竖直方向上通过设计改进的剪叉机构2.5的升降运动实现走刀，通过蜗轮蜗杆2.4旋转以及自锁从而确定刀具多种不同的加工状态，同时为了保证切割加工的尺寸精度，还可以设计横、纵、竖直三个方向上的尺寸基准定位机构和走刀量控制机构，在控制横、纵、竖直三个方向进给运动时可以提供尺寸基准。

通过偏心凸轮机构实现对电热切割刀的快速装夹，可以根据需要更换刀具种类，扳开手柄时快拆松开，上下刀架解除对电热切割刀的固定，按下手柄时，刀架将刀具固定。由于电热丝具有可以任意弯折的特点，电热切割刀可以进行多种简单加工类型的转换，可进行包括切肩，切槽，打孔，做剖切面在内的多种实体加工操作。电热丝由尾端紧定螺钉固定，切割温度可以通过无极调压开关调节。适应不同的表面质量需要。

利用本发明平台，可以泡沫为材料，通过模型的制作过程动态形象地展示了工程图学中的相关概念；应用了电热丝切割技术，形状多变的电热丝刀具和插入式的快速换刀结构实现了对于模型的快速灵活制作；依托该平台可设计多种工程图学实验，培养学生三维实体与二维视图的对应能力。

本发明主要应用于工程图学课程的专用教室中，可供师生制作各式各样的工程图学典型模型，如相贯、截交、剖切以及组合体模型，并在模型制作过程中动态展示工程图学中的相关概念，同时还可作为工程图学课程探究实验仪器，供学生进行自主探究实验，深化其对三维实体与二维视图之间的对应关系的理解。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。