多功能曲線劃規的製作方法

2023-11-02 22:12:12

專利名稱：多功能曲線劃規的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於繪圖、劃線工具領域。
在機械製造行業中，對任意幾何形體與圓柱、橢圓柱、圓錐以任意角度相交處相貫線的繪製，傳統上採用畫展開圖，製作樣板等方法來完成，但其誤差較大且工藝繁瑣。實用新型專利「多功能劃線儀」(申請號86204124)公開了一種能夠直接而準確地在形體表面上劃出任意幾何形體與圓管任意角度相交時的相貫線，在平面、內外曲面、凹凸面上劃出任意角度，圓、橢圓、雙曲線、內外擺線、拋物線、圓周等分點等的多功能劃線儀，但它存在著下述缺點1、只適用於任意幾何形體與圓柱管相交，而不適應於與橢圓柱、錐體等形體的相交；2、不適用於各種形體相交的相貫線展開圖繪製；3、由於它有一個下部帶V形槽的磁性圓盤的限制，不能繪製小於圓盤的圓、橢圓或任意形體與圓柱管夾角很小時的相貫線；4、結構複雜，製造工藝難度大，使成本較高。
實用新型專利「人型多能圓柱、圓錐截面曲線規」(申請號86200443)公開了一種結構簡單，可繪製任意角度截面與圓柱、圓錐相交所形成的圓、橢圓、雙曲線、拋物線的繪圖儀器。但它存在下述的缺點1、只涉及平面與圓柱、圓錐體的截面線劃法而未涉及兩個形體相交相貫線的畫法及其展開圖的畫法；2、由於付腿長度不可調節，因此不可能在曲面形體上繪出正圓；3、由於主套筒和筆套筒調節範圍很小，因此一個曲線規可繪製的曲線大小範圍受到較大的限制；本實用新型的任務是提供一種改進的曲線規。它既能在平面或截面上繪製圓、橢圓、雙曲線、拋物線等曲線，又能劃出任意形體以任意角度與圓柱體、橢圓柱體、圓錐體相交時的相貫線及其展開曲線，同時結構簡單、成本低廉、使用方便。
設計人根據萬向鑽床的工作原理設計了一種新型曲線劃規，與「人型多能圓柱、圓錐截面曲線規」相同的部份是由鉸接在一起的主腿和付腿及套裝在主腿上並可在其上轉動或滑動的主套筒(5)和鉸接在主套筒上的筆套筒(6)與劃筆(7)等零件組成。不同的部份是原曲線規的主付腿是一個定長的杆件。而本曲線規的主腿是可調的，付腿是由一個矩形滑軌框(10)及一個可在它上面上下滑動的滑板(9)兩部份組成，而且滑板(9)與主腿鉸接於A點。於是，付腿的矩形滑軌框(10)相當於鑽床的床身立柱，滑板(9)相當於可沿立柱上下移動的拖板，主腿相當於鑽杆主軸，而劃筆(7)相當於鑽頭。當主腿垂直於劃面時，劃筆旋轉一圈可劃出正圓；當主腿與劃面傾斜一定角度時，則可劃出一個橢圓。根據這一原理，不論一個平面以任意角度截一個圓柱，橢圓柱或圓錐體所形成的圓、橢圓、雙曲線、拋物線，或者任意幾何形體與圓錐、圓柱、橢圓柱相交所形成的相貫線及其展開圖均可劃出，具體步驟將在後面敘述。
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細說明。


圖1為多功能曲線劃規斜視圖。
圖2為多功能曲線劃規正視圖。
圖3為多功能曲線劃規側視圖。
圖4為心柱卡子(2)示意圖。
圖5為筆套筒(6)示意圖。
圖6為直劃腳(15)示意圖。
圖8為彎曲劃腳(16)示意圖。
圖7為活動彎曲劃腳(17)示意圖。
圖9為主腿的心柱(1)示意圖。
圖10為截平面斜切圓柱體後橢圓截線畫法示意圖。
圖11為兩圓柱體90°相交時相貫線畫法示意圖。
圖12為兩圓柱體斜交時相貫線畫法示意圖。
圖13為截平面斜切圓柱體時截交線展開圖畫法。
圖14為兩圓錐體斜交時相貫線劃法示意圖。
圖15為兩圓錐體斜交時相貫線展開圖劃法示意圖。
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圖1～圖4，為本實用新型的一個實施例。
為了加大主腿的長度調節範圍，主腿的結構由一根兩頭部帶尖的細長圓柱形心柱(1)和一個心柱卡子(2)兩部份組成。心柱卡子(2)上帶有一個開槽的孔和一個螺釘、螺母付，心柱從該孔中穿入，當螺母鬆開時，心柱(1)可在孔中上下移動，當螺母擰緊後，心柱(1)被夾緊。從而使主腿長度可實現方便地調節。
為了在劃曲線時，方便地實現滑軌框(10)中心線與心柱尖點B(曲線對稱中心)的對中，在付腿的矩形滑軌框(10)之一端裝有一個或兩端各裝一個中心線指針(8)，該指針中心線一端通過矩形滑軌框(10)之中心線，另一端通過主腿心柱(1)的尖點B。另外，中心線指針還可與矩形滑軌框用活頁鉸鏈聯接，以便折起或放下。
當已知兩個幾何形體相交的角度而需劃一相貫線時，為了方便地調好主腿心柱(1)與付腿矩形滑軌框(10)的夾角，在主腿的心柱卡子上裝有一個角度儀(3)，該角度儀的零線與主腿心柱(1)的中心線正投影重合。同時在角度儀零線上還鉸接著一個活動垂直座標杆(4)，該杆一端套裝在帶尖指針上，另一端為一個與杆垂直的小平板。這樣，當活動垂直座標杆與繪圖平面(或曲面)垂直時，指針尖便指出了尖角度數。
參看圖5～8，為了在劃線的過程中調節劃筆(7)與曲面的夾角，筆套筒(6)由三部份組成外套(11)、中間套(12)和劃腳(13)。中間套(12)以滑配合裝入外套(11)內，劃腳(13)的錐柄裝入中間套(12)的錐孔中。在中間套的側壁上固定有一個圓柱銷(14)，該銷從外套側壁上的圓弧槽中伸出，這樣用手可方便地撥動銷子，使中間套旋轉。同時，劃腳(13)有三種型式可供選擇，以適應劃筆與曲面之夾角，即直劃腳(15)，彎曲劃腳(16)和活動彎曲劃腳(17)。否則，當劃筆與曲面夾角很小時，很難劃出曲線來。
參看圖9，根據上段所述的同樣原因，將主腿的心柱(1)的一端製成如下形狀先用與心柱中心線成5°～10°夾角的平面將心柱截去一塊，然後製成一個與截面成100°～160°夾角且尖點在心柱中心線上的一個斜尖腳。另一端製成20°園錐尖形。
當希望在各種幾何形體上直接切割出曲線時，可以把筆套筒(6)取下，換上一個切割器即可完成。
另外，本劃規可以適用於兩個形體以任意角度相交。當交角較大時，可按圖2所示位置使用，當交角較小時，可按圖2所示位置倒過來使用。
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圖10，當一個平面π斜切一個圓柱體時，其截面為一個橢圓，其長軸半徑OA、短軸半徑OB均為已知，這時在平面π上做橢圓的步驟如下(1)將劃規主腿的心柱(1)尖點置於O點，調節劃筆(7)與尖點間距離等於OB；(2)將付腿放在平面π上，並使付腿上的中心線指針(8)與OA線重合；(3)調整主、付腿間之夾角，使劃筆(7)與主腿的心軸尖點間距離等於OA；(4)旋轉主套筒(5)一周，劃筆(7)則可畫出橢圓。
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圖11，當兩個圓柱體M、N垂直相交時，其相貫線為一正圓。該相貫線畫法如下(1)使心柱(1)垂直於劃面；(2)調節筆套筒(6)，使劃筆(7)與心柱(1)尖點距離等於圓柱N之半徑，角度儀(3)指針(8)在O位；(3)旋轉主套筒(5)一周，則劃筆(7)畫出相貫線之正圓。
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圖12，當圓柱N以α角與圓柱M斜交時，其相貫線為一橢圓，畫法如下(1)將角度儀(3)上的活動垂直座標杆調節到與圓柱M母線垂直；然後調節心柱(1)與活動垂直座標杆間夾角為90°－α；(2)將心柱(1)尖點置於圓柱N之心點C，矩形滑軌框(10)置於圓柱M表面上，並使中心線指針(8)過心點C；(3)調節筆套筒(6)，使劃筆(7)與心柱(1)尖點距離等於圓柱N之半徑；(4)旋轉主套筒(5)一周，則劃筆(7)畫出該相貫線橢圓。
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圖13，設某一平面π以α角與半徑為R的圓柱M截交，其截交線為一橢圓，其展開圖畫法如下(1)先做左圖平面π以α角斜切半徑為R的圓柱M的正投影圖ABXy；(2)再做右面展開圖的1／4部份a、做矩形EKLW，其中EK＝Ay，KL＝ 1/4 πD＝ (πR)/2 ；b、以F為橢圓心點，以EF＝AD＝2R.Ctgα為短軸，以R為長軸做部份橢圓曲線Eu；c、做EG與EK夾角為α，從H點做EG之垂線HG；d、以G為橢圓心點，以GH為短軸，以GE為長軸做部份橢圓曲線uH與Eu相接，則EuH為展開曲線之1／4；(3)用上述方法在矩形WLPN中做出展開曲線之另外1／4段，即HV段；EuHV即為展開曲線之一半，同理，做出另一半ET段。
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圖14，為兩個圓錐體Ⅰ、Ⅱ相交，相貫線做法如下
(1)先做相貫線之正投影圖(上圖)a、以錐體Ⅰ底邊G′E為直徑做半圓，並將該半圓四等分，得等分點1、2、3；從1、2、3點分別做G′E之垂線得垂足1′、2′、3′；聯接母線M1′、M2′、M3′；錐體Ⅱ各母線與錐體Ⅰ側母線分別交於A、F、O、G、E點。
b、以錐體Ⅰ、Ⅱ中心線之交點X為圓心，分別以XF、XO、XG為半徑劃弧，與錐體Ⅰ左側母線分別交於F′、O′、G′點；c、分別從F′、O′、C′點做錐體Ⅰ中心線之垂線F′H、O′C、G′K，並與相應母線分別交於B、C、D點；d、將曲線劃規心柱尖點置於O點，分別聯接AB、BC、CD、DE，則ABCDE曲線為兩圓錐體Ⅰ、Ⅱ之相貫線正投影。
(2)做相貫線(下圖)a、將錐體Ⅰ中心線置於水平位置並做出半個錐體圖；b、分別從A、B、C、D、E各點向下圖錐體Ⅰ中心線做垂線，交於A′、H′、O″、K′、E′點；截取H′B′＝HB；O″C＝O′C；K′D′＝KD；c、將曲線劃規心柱尖點置於O″點，分別聯接A′B′、B′C′、C′D′、D′E′，則A′B′C′D′E′為兩錐體Ⅰ、Ⅱ之相貫線之一半。同理，可做出其另一半。
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圖15，為兩個圓錐體相交，其相貫線的展開圖做法如下設第Ⅱ錐體的中心線與第Ⅰ錐體交點為C′；扇形A′D1D2為第Ⅱ錐體展開圖之一半。
(1)以第Ⅱ錐體頂點A′為圓心，以A′B為半徑劃弧
；以A′C′為半徑劃弧
；以A′D為半徑做
做＜D1A′D2之平分線A′E。
(2)將多功能曲線劃規的心柱尖置於A′點，以A′D1為長軸並過C2′點做曲線；將心柱尖置於C3′點，以C3′B2為短軸做曲線與D1C2′相切。
則D1C2′B2為第Ⅰ、第Ⅱ圓錐相交相貫線展開圖之一半。
本實用新型具有下面的優點1、具有多種功能。用一把曲線規可完成在平面上或平面與任意幾何形體截交或兩個幾何形體相交相貫線之圓、橢圓、雙曲線、拋物線等曲線或其展開圖。
2、使用方便。
3、結構簡單、製造容易、成本低廉。
因此適用於機械製造、石油化工、建築工程等領域。
權利要求1.一種多功能曲線劃規，主要由鉸接在一起的主腿和付腿及套裝在主腿上並可在其上轉動或滑動的主套筒(5)和鉸接在主套筒(5)上的筆套筒(6)與劃筆(7)等零件組成，其特點是a、主腿由一根頭部帶尖的細長圓柱形心柱(1)和一個心柱卡子(2)兩部份組成，心柱卡子(2)帶有一個開槽的孔和一個螺釘、螺母付，心柱(1)從該孔中穿入，當螺母鬆開時，心柱可在孔中上下移動，當螺母擰緊後，心柱(1)被夾緊，b、付腿由一個矩形滑軌框(10)及一個可在它上面上下滑動的滑板(9)兩部份組成，付腿的滑板(9)與主腿在A點鉸接在一起。
2.根據權利要求1所述的多功能曲線劃規，其特徵是付腿的矩形滑軌框(10)的一端裝有一個或兩端各裝一個中心線指針(8)，該指針一端通過付腿的矩形滑軌框(10)之中心線，另一端通過主腿的心柱(1)尖點B。
3.根據權利要求1所述的多功能曲線劃規，其特徵是主腿的心柱卡子(2)上裝有一個角度儀(3)，該角度儀的零線與主腿的心柱(1)的中心線正投影重合，同時在角度儀零線上還裝有一個活動垂直座標杆(4)。
4.根據權利要求1所述的多功能曲線劃規，其特徵是筆套筒(6)由三部份組成，即外套(11)，中間套(12)和劃腳(13)，中間套(12)的滑配合裝入外套(11)中，劃腳(13)的錐柄插入中間套(12)的錐孔中，同時中間套(12)的側壁上固定有一個圓柱銷(14)，該銷從外套(11)的側壁上的圓弧槽中伸出，另外，劃腳(13)有三種形式可供選擇，即直劃腳(15)，彎曲劃腳(16)和活動彎曲劃腳(17)。
5.根據權利要求1所述的多功能曲線劃規，其特徵是主腿的心柱(1)的一端製成如下形狀先用與心柱(1)中心線成5°～10°夾角的平面將心柱截去一塊，然後制出一個與截面成100°～160°夾角且尖點在心柱中心線上的一個斜尖腳。
6.根據權利要求1所述的多功能曲線劃規，其特徵是把筆套筒(6)取下後可換上切割器。
專利摘要本實用新型屬繪圖和劃線工具。主要由鉸接在一起的主腿和副腿及套裝在主腿上並可在其上轉動或滑動的主套筒和鉸接在主套筒上的筆套筒與劃筆等零件組成。特別是把副腿的結構改進為由一個矩形滑軌框和一個可在它上面上下滑動的滑板，並將滑板與主腿鉸接在一起後，可完成在與任意幾何形體截交的平面上或兩個幾何形體相交的幾何體上劃出圓、橢圓、雙曲線、拋物線等截交線或相貫線及其展開圖。
文檔編號B43L9/00GK2040036SQ8820341
公開日1989年6月28日 申請日期1988年2月14日 優先權日1988年2月14日
發明者楊紀信 申請人:楊紀信