[发明专利]一种基于双重公差原则的同轴度的评定方法

说明书

本发明属于精密计量与计算机应用领域，具体涉及一种稳定、快速、形式简单的基于双重公差原则的同轴度评定方法。本发明包含以下步骤：步骤1，用待测零件的测点构造多个参数矩阵，来描述待测零件的几何误差；步骤1.1，决定分析基准段还是被测段；步骤1.2，融合基准段和被测段的参数矩阵；步骤2，加入一个关键点；步骤3，用关键点集构造分析矩阵；步骤4，对分析矩阵进行分析，决定是否继续寻优，并决定寻优策略；步骤5，计算寻优方向；步骤6，决定是否产生新的关键点，需要的话产生一个新的关键点，并更新部分参数矩阵；步骤7，计算并判断待测零件的基于双重公差原则的同轴度是否合格。

技术领域

本发明属于精密计量与计算机应用领域，具体涉及一种稳定、快速、形式简单的基于双重公差原则的同轴度评定方法，可用于基于双重公差原则的同轴度的误差合格性检测和评定，并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。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，最小实体原则是体现零件精度和强度的一种公差原则。

国家标准GB/T16671-2009规定了这样一种特殊的同轴度公差，其特殊性在于：同轴度公差的公差框的公差值和基准都标注有相同的公差原则。为了方便起见，本发明称这种同轴度为：基于双重公差原则的同轴度。对基于双重最小实体要求的同轴度的轴和基于双重最大实体要求的同轴度的孔，国家标准GB/T 16671-2009规定了：1、被测圆柱体的最大实体边界或最小实体边界，它们都可以称为虚拟边界；2、基准圆柱体的最大实体边界或最小实体边界；3、被测圆柱体的最大实体边界与基准圆柱体的最大实体边界之间的方位关系，或被测圆柱体的最小实体边界与基准圆柱体的最小实体边界之间的方位关系；4、被测圆柱体的局部尺寸的范围；5、基准圆柱体的局部尺寸的范围。

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，不属于本发明的范畴）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、止规来检测轴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孔轴类零件需要使用不同的通规、止规，进一步增加了测量成本。

被测圆柱体的轴线的同轴度及其基准没有公差原则的情况下，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，当前流行的五类评定方法都难以直接应用于孔轴类零件的基于双重公差原则的同轴度评定。

第一类，专门的几何评定方法。利用圆柱的几何性质，按照内接圆柱的平移和变形策略，逐步寻找符合国家标准和ISO标准的定义和/或判别条件的最大内接圆柱的直径。这类方法速度较快，但数学模型的形式较复杂，不易于推广到多种多样的公差评定中。当然，这种方法也很难推广到基于双重公差原则的同轴度评定中。

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标准的定义和/或判别条件的最大内接圆柱的直径。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最大内接圆柱的直径。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，由于没有加入最大内接圆柱的直径评定的几何特点，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。