一种基于最大实体状态的同轴度评定方法技术

本发明专利技术涉及一种基于最大实体状态的同轴度评定方法，该方法首先获取被测零件的几何设计参数并判断其同轴度公差是否能用本方法评定，然后获取实际被测零件的测量数据并初步评价被测圆柱体和基准圆柱体的合格性，然后将实际基准圆柱体的测量数据进行拟合并对计算实际基准圆柱体和实际被测圆柱体的测量数据进行坐标转换，然后计算实际被测圆柱体对于基准圆柱体最大实体边界的极限当量直径，最后根据被测圆柱体的公差要求判断实际被测零件是否合格。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精密计量与计算机应用领域，具有涉及一种基于最大实体状态的同轴度快速评定方法，可用于被测圆柱体有尺寸要求、其轴线的同轴度公差有最大实体要求并且其基准要素有尺寸要求和最大实体要求的圆柱形几何产品的同轴度误差合格性检测和评定，并为加工工艺的改进提供指导。
技术介绍
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。尺寸公差（公差即误差的允许范围）和形位公差之间的关系称为公差原则，其中，最大实体要求是体现零件可装配性的一种公差原则。国家标准GB/T16671-2009规定了被测圆柱体有尺寸要求、其轴线的同轴度公差有最大实体要求并且其基准要素有尺寸要求和最大实体要求的情况，该情况规定了：1、被测圆柱体的最大实体状态；2、被测圆柱体的局部尺寸的范围；3、被测圆柱体的最大实体状态与基准圆柱体的最大实体状态之间的方位关系；4、基准圆柱体的最大实体状态及其局部尺寸的范围，补充解释了最小实体状态下的被测圆柱体的轴线与最小实体状态下的基准圆柱体的轴线之间可能的同轴度误差，但并未给出具体的计算公式。因此，为了判断介于最大实体尺寸和最小实体尺寸之间（尺寸误差的合格性检测方法在国家标准GB/T3177、GB/T1958、GB/T18779.1、GB/T18779.2中有规定，不属于本专利技术的范畴）的零件的上述同轴度的合格性，国家标准GB/T1958-2004给出了利用高精度的、尺寸恒定的通规、止规来检测圆柱体的上述同轴度是否合格的方法。然而，高精度的、尺寸恒定的通规、止规的制造成本较高，并且测量不同尺寸的圆柱体零件需要使用不同的通规、止规，进一步增加了测量成本。被测圆柱体有尺寸要求、其轴线的同轴度有最大实体要求并且其基准要素没有最大实体要求的情况下，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圆柱体和基准圆柱体上的测点，计算被测圆柱体相对于基准圆柱体的同轴度，并判断被测圆柱体的同轴度是否合格。但是还没有数学方法来来评定被测圆柱体有尺寸要求、其轴线的同轴度公差有最大实体要求并且其基准要素有尺寸要求和最大实体要求的零件的合格性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于最大实体状态的同轴度快速评定方法，其不仅实现了被测圆柱体有尺寸要求、其轴线的同轴度公差有最大实体要求并且其基准要素有尺寸要求和最大实体要求的零件的合格性检测和评定，而且算法稳定性好、计算效率高，可以推广应用于其它被测要素有尺寸要求、其定向定位公差有最大实体要求并且其基准要素有尺寸要求和最大实体要求的零件的合格性检测和评定中。为解决上述问题，本专利技术是通过以下方案实现的：步骤1：获取被测圆柱体C b 、基准圆柱体C A 的几何设计参数；如果被测圆柱体C b的同轴度公差及基准圆柱体C A 都有最大实体要求，并且基准圆柱体C A 只有尺寸公差——可以应用包容原则，那么跳转到步骤2，否则结束本快速评定方法，并给出结论“被测圆柱体的同轴度公差不能用本方法评定”。所述的被测圆柱体C b 的几何设计参数包括：是孔要素还是轴要素、名义直径Db、名义长度Lb、轴的上偏差e sb或孔的上偏差E Sb、轴的下偏差e ib或孔的下偏差E Ib、同轴度公差Tb, AM, coa、同轴度公差是否标注最大实体要求、同轴度公差的基准圆柱体C A 是否标注最大实体状态。所述的基准圆柱体C A 的几何设计参数包括：是孔要素还是轴要素、名义直径DA、名义长度LA、轴的上偏差e sA或孔的上偏差E SA、轴的下偏差e iA或孔的下偏差E IA、尺寸公差是否应用包容原则、其它几何公差。步骤2：获取实际被测圆柱体Cb、实际基准圆柱体CA的测量数据；评价实际基准圆柱体CA的尺寸误差和实际被测圆柱体Cb的尺寸误差，如果上述误差都合格，跳转到步骤3，否则结束本快速评定方法，并给出结论“实际基准圆柱体CA和/或实际被测圆柱体Cb的其它误差不合格”。步骤3：将实际基准圆柱体CA的测量数据拟合为圆柱体C CA，在被测圆柱体的拟合圆柱体上建立局部坐标系，并计算实际被测圆柱体Cb、实际基准圆柱体CA的测量数据在该局部坐标系中的坐标。步骤4：以实际基准圆柱体CA相对于圆柱体C CAM的三维空间姿态vA为变量，以实际被测圆柱体Cb相对于圆柱体C CAM的当量直径db, AM, coa=f (vA)为目标函数，进行目标优化，得到实际被测圆柱体Cb相对于圆柱体C CAM的极限当量直径db, AM, coa, mM。其中，vA受到如下约束：对于任意不超出基准圆柱体C A 最大实体边界圆柱体C CAM的圆柱体C CA，其相对于圆柱体C CAM的三维空间姿态可以表示为vA；对于任意vA，圆柱体C CA不超出基准圆柱体C A 最大实体边界圆柱体C CA。步骤5：根据被测圆柱体C b 的最大实体实效尺寸DbMV和圆柱体C Cb的直径db、最当量直径db, AM, min，判断实际被测圆柱体Cb的同轴度误差是否合格。为了便于将实际零件与设计图形对应起来，本专利技术可以将以下步骤具体化为：步骤2中所述实际被测圆柱体b 、实际基准圆柱体A 的测量数据是在测量空间直角坐标系中测量的，并且包括以下四个测点数据集：实际基准圆柱体A 的底面上的测点Pmeasure, A, under, i的测点数据pmeasure, A, under, i(xmeasure, A, under, i, ymeasure, A, under, i, zmeasure, A, under, i)，i =1, 2 … I ，I 为测点数目且为正整数，所有的测点数据pmeasure, A, under, i(xmeasure, A, under, under, i, ymeasure, A, under, i, zmeasure, A, under, i)形成测点数据集{pmeasure, A, under, i本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于最大实体状态的同轴度评定方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：获取被测圆柱体Cb、基准圆柱体C A 及它们之间的几何设计参数；如果被测圆柱体C b 的同轴度公差及基准圆柱体C A 都有最大实体要求，并且基准圆柱体C A 只有尺寸公差——可以应用包容原则，那么跳转到步骤2，否则结束本快速评定方法，并给出结论“被测圆柱体的同轴度公差不能用本方法评定”；所述的被测圆柱体C b 的几何设计参数包括：是孔要素还是轴要素、名义直径D b、名义长度L b、轴的上偏差e s b或孔的上偏差E S b、轴的下偏差e i b或孔的下偏差E I b、同轴度公差T b,AM,coa 、同轴度公差是否标注最大实体要求、同轴度公差的基准圆柱体C A 是否标注最大实体状态；所述的基准圆柱体C A 的几何设计参数包括：是孔要素还是轴要素、名义直径D A、名义长度L A、轴的上偏差e s A或孔的上偏差E S A、轴的下偏差e i A或孔的下偏差E I A、尺寸公差是否应用包容原则、其它几何公差；所述的被测圆柱体C b 与基准圆柱体C A 之间的几何设计参数是被测圆柱体C b 的几何中心与基准圆柱体C A 的几何中心之间的名义距离L Ab；步骤2：获取实际被测圆柱体C b、实际基准圆柱体C A的测量数据；评价实际基准圆柱体C A的尺寸误差和实际被测圆柱体C b的尺寸误差，如果上述误差都合格，跳转到步骤3，否则结束本快速评定方法，并给出结论“实际基准圆柱体C A和/或实际被测圆柱体C b的其它误差不合格”；步骤3：将实际基准圆柱体C A的测量数据拟合为圆柱体C C A，在被测圆柱体的拟合圆柱体上建立局部坐标系，并计算实际被测圆柱体C b、实际基准圆柱体C A的测量数据在该局部坐标系中的坐标；步骤4：以实际基准圆柱体C A相对于圆柱体C C AM的三维空间姿态v A为变量，以实际被测圆柱体C b相对于圆柱体C C AM的当量直径d b,AM,coa,mM =f (v A)为目标函数，进行目标优化，得到实际被测圆柱体C b相对于圆柱体C C AM的极限当量直径d b,AM,coa,mM；其中，v A受到如下约束：对于任意不超出基准圆柱体C A 最大实体边界圆柱体C C AM的圆柱体C C A，其相对于圆柱体C C AM的三维空间姿态可以表示为v A；对于任意v A，圆柱体C C A不超出基准圆柱体C A 最大实体边界圆柱体C C A；步骤5：根据被测圆柱体C b 的最大实体实效尺寸D bMV和圆柱体C C b的直径d b、极限当量直径d b,AM,coa,mM，判断实际被测圆柱体C b的同轴度误差是否合格。...

【技术特征摘要】
1.一种基于最大实体状态的同轴度评定方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：获取被测圆柱体Cb、基准圆柱体C A 及它们之间的几何设计参数；如果被测圆柱体C b 的同轴度公差及基准圆柱体C A 都有最大实体要求，并且基准圆柱体C A 只有尺寸公差——可以应用包容原则，那么跳转到步骤2，否则结束本快速评定方法，并给出结论“被测圆柱体的同轴度公差不能用本方法评定”；所述的被测圆柱体C b 的几何设计参数包括：是孔要素还是轴要素、名义直径Db、名义长度Lb、轴的上偏差e sb或孔的上偏差E Sb、轴的下偏差e ib或孔的下偏差E Ib、同轴度公差Tb,AM,coa 、同轴度公差是否标注最大实体要求、同轴度公差的基准圆柱体C A 是否标注最大实体状态；所述的基准圆柱体C A 的几何设计参数包括：是孔要素还是轴要素、名义直径DA、名义长度LA、轴的上偏差e sA或孔的上偏差E SA、轴的下偏差e iA或孔的下偏差E IA、尺寸公差是否应用包容原则、其它几何公差；所述的被测圆柱体C b 与基准圆柱体C A 之间的几何设计参数是被测圆柱体C b 的几何中心与基准圆柱体C A 的几何中心之间的名义距离LAb；步骤2：获取实际被测圆柱体Cb、实际基准圆柱体CA的测量数据；评价实际基准圆柱体CA的尺寸误差和实际被测圆柱体Cb的尺寸误差，如果上述误差都合格，跳转到步骤3，否则结束本快速评定方法，并给出结论“实际基准圆柱体CA和/或实际被测圆柱体Cb的其它误差不合格”；步骤3：将实际基准圆柱体CA的测量数据拟合为圆柱体C CA，在被测圆柱体的拟合圆柱体上建立局部坐标系，并计算实际被测圆柱体Cb、实际基准圆柱体CA的测量数据在该局部坐标系中的坐标；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐哲敏，黄美发，秦玲，
申请(专利权)人：唐哲敏，
类型：发明
国别省市：广西;45