[发明专利]一种面向精密装配的基于熵理论的平面形状误差评定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种面向精密机械系统装配的平面形状误差熵理论评定方法，属于制造质量预测与控制领域。

背景技术

形状误差评定是确定加工零件是否符合公差要求的基础。目前，最常用的传统形状误差评定方法是最小区域法。最小区域法是指使用两个理想特征包络实际特征，通过调整两个理想特征的方向使二者之间的距离最小。目前，采用最小区域法评定形状误差可以粗略分为以下几类：线性规划法、基于计算几何的算法和基于特征点的方法。上述方法的目标是获得真实特征的形状误差值以便判断零件是否符合公差要求。

然而，在精密机械系统中，虽然以形状误差的传统评定方法得到的误差值相同，但不同的形状误差分布将导致配合表面之间不同的接触状态。从而由于形状误差的传递与累积，导致不同的装配误差。此外，形状误差分布导致的非均匀接触通常引起零件产生非均匀应力场，随着时间、温度和力学环境的变化，非均匀应力场的能量将释放，使装配精度发生变化。研究表明，对于精度要求较低的机械系统来说，形状误差对装配精度的影响问题并不显著，但对于精密机械系统而言，形状误差将对装配精度产生重大影响。传统的形状误差评定方法无法揭示形状误差分布对装配精度的影响关系。

为了揭示形状误差分布对装配精度的影响关系，本发明提出一种面向精密机械系统装配的平面形状误差熵评定方法。

发明内容

有鉴于此，本发明为精密机械系统装配提供了一种平面形状误差评定方法，根据本方法对几个具有相同平面度误差而表面形状误差分布均匀性不同的平面进行评定，可以区分出各个平面与同一个理想平面装配时装配精度及其稳定性的优劣，即可以对平面的可装配性进行评定。

为解决上述技术问题，本发明具体方法如下：

步骤一、有曲表面总体高度分布均匀性初评价；

对待评定的有曲表面进行测量，测量点呈矩形阵列形式排列；将各测量点的高度值转化为评价坐标系内的z坐标值并进行归一化，得到归一化坐标值z'，采用式（1~3）计算有曲表面总体高度分布均匀性的正规化熵值：其中，n为测量点总数；

高度分布均匀性熵估计值：H=-Σi=1nzi′log2zi′---(1)]]>

高度分布均匀性极大熵为：H_∝＝log₂n     （2）

高度分布均匀性的正规化熵值为：H_s＝H/H_∝     （3）

如果计算所得的熵值大于或等于根据装配精度要求设定的阈值，说明各测量点高度分布均匀；否则，执行步骤二；

步骤二、分析凸点高度分布均匀性；

在所有测量点中搜索凸点，将各凸点在评价坐标系下的高度值经归一化得到归一化坐标值z₀'，采用式（4~6）计算凸点高度分布均匀性的正规化熵值H_0S：其中，m为有曲表面上的凸点总数；