[发明专利]误差分区表征方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种误差表征方法，具体地说是在产品制造中根据误差分布规律划分区域，再使用相应的指标去衡量，从而清楚地表征误差区域性特征的方法。

背景技术

在产品制造中，工艺水平、设备性能、工件材料等因素均会导致工件产生误差。目前，描述工件相关形状精度可以使用如圆度、圆柱度、轮廓度等形位公差，但是它们是基于整体工件而言的指标，只能用于检验产品是否合格，无法表达局部的误差情况。对于复杂曲面工件而言，如飞机蒙皮，实际面可能包含局部误差、梯度误差、均匀误差在内的多种误差区域，形位公差无法表达误差的区域性特征。所以，对于制造过程中的质量控制或误差溯源而言，形位公差所提供的信息量还不够。

针对获得复杂曲面工件误差的问题，论文《基于自适应采样的曲面加工误差在机测量方法》(机器仪表学报2016年第1期)获取加工曲面上少量测点的坐标数据，拟合加工曲面再计算理论面和实际面的法向距离，获得了自由曲面的详细误差并绘制出三维网格图。这种方法虽然提供了非常详细的误差信息，但是这些误差信息没有经过整理和分类，难以使用。

因此，需要一种经过整理分类，容易使用并且能对产品质量控制，误差溯源提供足够信息量的误差表征方法，可以清楚的表征误差区域性特征。

发明内容

本发明的目的是针对已有的误差表征方法无法清楚地表征区域性分布特征的问题，发明了一种根据误差分布规律划分区域，再使用相应的指标去衡量，从而清楚地表征误差区域性特征的误差分区表征方法。

本发明的技术方案是：

一种误差分区表征方法，其特征在于先通过测量获得当前加工对象的实际面并与理论面进行比对，再将其离散为基本单元并获得所有基本单元的误差，然后在理论面上根据所有基本单元的误差将理论面划分为合格区域和超差区域，再根据误差规律将超差区域进一步细分为多个误差区域，最后对每个误差区域进行表征。所述的基本单元可以是点、三角网格、四边形网格等能将误差离散化的形式中的单元。合格区域为：区域内所有基本单元的误差均在给定公差范围内。超差区域为：区域内所有基本单元的误差均超出给定公差范围。

所述的根据误差规律将超差区域进一步细分为多个误差区域是指使用误差等势图法将理论面根据误差规律划分为多个子面。误差等势图为：以工件理论面为基准，将理论面向外法向和内法向两个方向每次偏移距离d_s去截取实际面得到多组空间曲线，再将所有曲线投影到理论面上得到误差等势图。所述的Δ_E是偏移距离，其值根据误差分布范围而定。同一条曲线上的所有基本单元的误差是相等的，由等势图的定义可知，在区域误差最大值的局部范围内，任意两条相邻曲线所代表误差的差值均为Δ_E。并且，以一条曲线所代表的误差值来标识这条曲线，例如误差值为Δ_E的等势线标识为Δ_E等势线。

所述的多个误差区域的误差特征包括均匀误差、梯度误差和局部误差。均匀误差为：工件实际面在某一区域内所有基本单元的误差均接近于某一值，呈现出均匀分布的特点，表现为实际面的整体偏移。所述的梯度误差为：工件实际面在某一区域内基本单元的误差朝某一方向不断增大，在接近该区域误差最大值的局部范围内呈现出加速增大的趋势，最终在实际面边界处达到该区域的梯度误差最大值δ_TMax，表现为实际面在这一边界处的翘曲。所述的局部误差为：工件实际面在某一区域内基本单元的误差向区域内部一点不断增大，并在接近该区域误差最大值的局部范围内呈现出减速增大的趋势，最终在区域内某一基本单元处达到该区域的局部误差最大值δ_LMax，表现为实际面上这一区域隆起形成凸包或塌陷形成凹坑。

所述的误差等势图法，其实施方法为：先根据误差等势图中的T_u,T_d等势线划分出合格区域，再在剩下的区域中，根据误差近乎均匀不变的特点划分出均匀误差区域，根据误差在该区域误差最大值的局部范围内加速上升的特点划分出梯度误差区域，根据误差在该区域误差最大值的局部范围内减速上升的特点划分出局部误差区域。所述的T_u为公差上限，T_d为公差下限，公差范围为[T_d,T_u]。具体步骤为：

步骤一、在误差等势图中获得误差为T_u，T_d的所有等势线。