绘图板丁字尺套装的创新设计

谭皓文 洪艳 肖慧琳 许扬 赵羚汐

摘 要：为了节省制图时间和提高制图的精确度，对丁字尺和图板进行了改良创新设计。基于以下问题：目前市面上的丁字尺和图板制作工艺参差不齐，造成仪器误差，外加制图时的操作误差和主观误差，是以绘制图形精确度低;且两者分开存在不易携带，现状下其不足以满足绘图者日常的学习和工作需求，以中国古代建筑的榫卯结构为纽带，对丁字尺和图板进行一体化设计，使丁字尺可独立绘制出任意角度的直线，以降低误差，提高精确度，增强可操作性。以下将详细介绍丁字尺的各类问题及解决办法。

关键词：丁字尺;榫卯结构;图板;燕尾槽

引言：工程制图在培养学生创造性思维基础的空间想象力及构思能力等方面发挥了重要的作用。工程图是生产中必不可少的技术文件，是在世界范围通用的“工程技术的语言”。在工程制图过程中，丁字尺和图板是必不可少的制图工具。但现存绘图工具在使用过程中存在诸多不便。其一为绘图精度不高，丁字尺与绘图板难以固定，绘图过程中易因受力不均导致丁字尺与图板发生错位，导致绘制工程图的过程中精度不高;其二，为绘图过程繁琐。工程制图中需要多种绘图工具的协调配合，每种绘图工具相对独立，配合使用过程较为繁杂，给制图人员带来了不便。

本设计借鉴工业制造中的滑轨设计和中国古建筑中的榫卯结构，对丁字尺图板套装加以改良设计，以燕尾槽滑轨为媒介组合设计图板丁字尺。

1 图板丁字尺套装设计思路

圖板丁字尺套装采取集约化设计思路：将绘图板与丁字尺在结构上组合，做到丁字尺与图板紧密贴合，减少人工操作的误差;在组合体上附带量角器和三角板等绘图工具的使用功能，做到一尺多用，从而形成一套真正意义上精确度较高的制图工具套装。

1.1 图板的创新方法

设计保留传统绘图板的规格，延续三种型号的绘图板，以便生产和日常绘图图纸的选择，同时在板身上对绘图板进行改良即：在绘图板上开“L”型的圆弧形轨道，以便于主尺与绘图板之间精密贴合;在“L”转折处，采用圆弧转角，便于主尺在滑动轨道中很好地转换方向，同时避免过度摩擦导致的损坏，延长其使用寿命。

1.2 丁字尺的创新方法

（1）主尺尺头底部有圆柱状榫结构与图板上的卯结构嵌合，滑入图板后可紧密贴合;（2）在主尺上部开燕尾槽，圆盘底部榫结构滑入主尺燕尾槽轨道，沿着主尺方向移动;（3）副尺通过转轴连接圆盘，挑出的尺身可自由旋转从而绘制任意角度的斜线，使绘图过程更简洁;（3）副尺上的圆盘刻有0°～180°的刻度，可替代量角器。

2 图板丁字尺套装技术措施

改良设计保留了传统绘图板的规格设置，延续三种型号的绘图板的尺寸：0号、1号和2号。改良绘图工具的主体部分由带有燕尾槽的图板，主尺，可旋转的副尺构成（详见图1），可绘制任意角度的直线。

以下将详细介绍新型绘图工具各个部分的外形、结构以及具体的操作步骤。

2.1 带有“L型”燕尾槽的绘图板

如图2所示，图板的长为700mm，宽为450mm，厚20mm。在距离绘图板上侧和左侧边缘20mm留出了半径为5mm，深度为8mm的圆形燕尾槽，燕尾槽平面上呈“L”型。燕尾槽的边缘线上设置了标准刻度，主尺在燕尾槽内的滑动距离也可根据边缘线上的刻度读出，避免了在图板上平移丁字尺时反复测量数据而浪费时间的问题。在左下角和右上角设置了方便丁字尺滑出燕尾槽轨道的端口，并在左侧轨道和上侧的燕尾槽轨道相接处采用了圆弧转角，便于主尺在滑动过程中更好的过渡到另一轨道。

2.2 带有燕尾槽的主尺

如图3所示，主尺尺身厚7mm，较传统丁字尺做了加厚处理，防止燕尾槽结构在摩擦过程中折断。尺头部分由半径为5mm的半圆柱体与尺身构成。主尺沿绘图板L型轨道滑入，图板与主尺紧密贴合。主尺尺身上端开深度为3mm，上宽10mm，下宽18mm的燕尾槽结构。主尺在此起到一个承上启下的作用，既可以在燕尾槽里面滑动，随时调整位置;又能连接量角器，成为副尺的基底面，便于副尺在此基础上绘制任意角度的直线。

2.3 可旋转的副尺

如图4所示副尺上量角器直径为50mm，厚为5mm。量角器下带有与主尺的燕尾槽结构紧密贴合的燕尾榫。量角器顶面角度为0～180°。圆盘中心有转轴，通过转轴连接细长的旋转尺。旋转尺挑出圆盘后便能紧贴画板，这样便能更方便的发挥副尺的功能。旋转尺边缘带有刻度，利用转轴旋转副尺便可以绘制出任意角度的斜线，避免了传统绘图过程中多工具配合操作性低的问题。

3 图板丁字尺套装工作原理

绘图时，先将纸张放置于图板上，然后将主尺沿“L型”燕尾槽滑入图板，再将副尺沿主尺上的燕尾槽轨道滑入，如此图板丁字尺套装前期准备便完成，接下来便可以开始绘制所需要的图形。

3.1 绘制水平直线或垂线

主尺沿左侧燕尾槽滑动，同时可根据图板上的刻度测量出平行滑动的距离。绘制不同距离的水平线，沿上侧轨道滑动即可绘制不同距离的垂线。

3.2 绘制斜线

根据可滑动丁字尺和可滑动的圆盘可以定位到图板上的任意位置，转动圆盘上的旋转尺，对齐圆盘的刻度线，便可以绘制出不同长度以及不同角度的斜线。

4 总结

图板丁字尺套装使绘图过程更加便利，套装可自由拆卸、组装便于携带。改良版图板丁字尺套装有效解决了绘图者多尺并用的繁琐，为绘图者提供了更便捷，精准的绘图工具，在一定程度上提高了绘图效率。在绘图工具应用推广中具有更大的价值及潜力。

参考文献

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