[发明专利]一种基于单基准孔轴零件的位置度快速评定方法

说明书

本发明属于精密计量与计算机应用领域，将虚拟量规以数学模型的形式与测量数据相结合来评定孔轴零件的方式，具体涉及一种基于单基准的位置度快速评定方法，由以下步骤组成：1、获取基准段测点集，建立特征行向量集和状态元素集；2、加入到关键点集；3、建立分析矩阵和分析列向量；4、进行秩分析；5、得到寻优方向；6、求解新的关键点，更新基准段点集与被测要素点集的状态；7、判断基准要素评定是否合格；8、对被测点集预定位；9、更新被测要素实时状态集。10、取关键点，并将其序号加入到关键点集中；11、建立分析矩阵和分析列向量；12、对分析矩阵及增广分析矩阵进行秩分析；13、确定寻优方向；14、求新的关键点，更新点集状态；15、计算位置度误差，判断合格性。

技术领域

本发明属于精密计量与计算机应用领域，具体涉及一种基于单基准的位置度快速评定方法，可用于孔轴零件位置度的误差评定，判断孔轴零件的合格位置，评定结果可以为加工工艺的改进提供指导。

背景技术

尺寸误差、形位误差（形状误差和位置误差的简称）直接影响产品质量、装配及其使用寿命，快速、准确地计算零件误差，具有重要的意义。位置误差是针对于一个零件相关几何参数的相对位置，对机器零件的使用功能有很大的影响。为了满足零件的使用要求，保证零件的互换性和制造的经济性，设计时应对零件的形位误差给以必要而合理的控制。位置度公差，从本质上讲，是为了满足机械产品的功能和装配要求。

基准，即理想基准要素，是确定要素间几何关系的依据。本发明能快速、准确的评定这种基于单基准的孔轴零件的位置度误差。对于位置度的测量，在目前制造行业主要采用位置度综合检具和三坐标测量机两种手段。

第一类，综合检具。根据零件的位置度要求，针对某些被测要素而专门设计，它具有检测效率高、可以实现在线检测、可以体现最大实体，一次性投入小等优点，但缺点是通用性小，仅能定性的测量不能判断方向，而且仅适合在同一基本坐标系的位置度测量。

第二类，三坐标测量。采用的坐标测量的方法，它可以编辑测量程序实现零件位置度的自动测量，有效减少人为误差，同时可以按照零件上的基准，自动建立一个三维坐标系，很方便的把各孔的位置度测量并计算出来，具有通用性好，可以测出具体的偏差方向和值，对生产和零件加工调试具有很好的指导作用。

在精密计量与计算机应用领域，可以通过三坐标测量机测量被测孔和基准面上的测点来计算被测孔相对于基准面的位置度，并判断被测孔的位置度是否合格。然而，位置度评定方法一般为最小区域评定法和公差带评定法。

最小区域评定法既能知道位置度合格与否,又能知道误差值大小，而公差带评定法相当于最规作用只知道位置度合格与否,不知道误差值大小,又因为最小区域评定法评定中心与实际要素的关系符合最小条件,而公差带评定法评定中心不符合最小条件但数据处理方便得多。此外,公差带评定法对合格品只通近到位置度合格为止,而不逼近到最小误差圆,所以公差带评定法比最小区域评定法逼近的次数要少得多。目前，位置度误差的评定方法是学术界的一个研究热点，主要分为以下五类流行的评定方法。

第一类，专门法几何评定方法。利用基准要素与被测要素之间的几何性质，按照孔轴零件位置度的国家标准和ISO标准，逐步寻找符合定义的位置度误差。这类方法中，数学模型的形式较复杂，速度变化不均匀，不易于推广到多种多样的公差评定中。

第二类，凸包或类凸包评定方法。利用凸包的性质构建凸包或类凸包，获取有效测量数据，缩小待评定数据规模，最终通过枚举法取得符合国家标准和ISO标准的定义的孔轴零件位置度误差。这类方法处理中等规模测点数据时有明显的优势。数据规模较大的场合，也仍然可以通过构建凸包来缩小数据规模。但是，这类方法用于直接评定的效率却已经显得不足了。

第三类，构建线性或非线性的目标优化函数，并采用普通优化方法进行优化求解，目标优化函数的优化值作为孔轴零件的位置度。这类方法简单易懂，在很多软件中实现了标准解法，因此，易于推广。然而，由于没有加入位置度误差评定的几何特点，而且没有考虑评定任务中数据规模较大这一情况，这类方法普遍效率不高。