雙面平行度測(cè)量方法與評(píng)定策略研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代高端裝備制造業(yè)的發(fā)展，很多精密零件的加工精度已達(dá)到微米甚至亞微米量級(jí)，這對(duì)相應(yīng)的幾何公差的檢測(cè)和評(píng)定提出了很高的要求。幾何公差是反映被測(cè)要素功能要求的基本檢測(cè)項(xiàng)目，對(duì)零件的加工制造具有重要影響，其中平行度公差往往是一些精密零部件的重要技術(shù)指標(biāo)。它包括線對(duì)線、線對(duì)面、面對(duì)線以及面對(duì)面的平行，其中面對(duì)面的平行度公差指標(biāo)應(yīng)用最為廣泛。在最新的產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)標(biāo)準(zhǔn)體系中，只有平面度、直線度、圓度以及圓柱度公差形成了比較完善的評(píng)

2、定標(biāo)準(zhǔn)，目前國(guó)際上平行度公差尚未建立統(tǒng)一的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，這在一定程度上制約了這類精密零部件加工和檢測(cè)水平的提高。
　　針對(duì)這一問題，本文提出了一種基于雙頻激光干涉原理的面對(duì)面平行度測(cè)量方法，建立了相應(yīng)的測(cè)量數(shù)學(xué)模型，根據(jù)評(píng)定方向公差的定向最小區(qū)域原則建立了平行度公差的評(píng)價(jià)體系，并對(duì)長(zhǎng)平晶兩個(gè)工作面的平行度進(jìn)行了測(cè)量，最后用根據(jù)《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》(GUM)評(píng)定測(cè)量結(jié)果的不確定度。
　　本文主要完成的研究?jī)?nèi)容如下：
　

3、?。?）分析新一代 GPS體系中方向公差測(cè)量評(píng)定的方法和特點(diǎn)，針對(duì)被測(cè)件的特點(diǎn)設(shè)計(jì)基于雙頻激光干涉測(cè)量原理的面對(duì)面平行度測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)件的參考面和測(cè)量面同時(shí)離散采點(diǎn)，并建立相應(yīng)的測(cè)量數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)GPS體系規(guī)定的用“定向最小區(qū)域”原則評(píng)定平行度公差。
　?。?）根據(jù)測(cè)量模型設(shè)計(jì)二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使被測(cè)件隨位移機(jī)構(gòu)在100mm×100mm的范圍內(nèi)按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，并通過有限元分析對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)分別作靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真，優(yōu)化其

4、結(jié)構(gòu)參數(shù)，減小形變量。然后針對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在Z方向引入的耦合位移進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)基于MSP430單片機(jī)的PSD檢測(cè)電路以測(cè)量和補(bǔ)償Z向的耦合位移，標(biāo)定電路板卡的位移分辨力，測(cè)量結(jié)果優(yōu)于100nm。
　?。?）基于“GB/T1958/2004產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)形狀和位置公差檢測(cè)規(guī)定”中四種體現(xiàn)基準(zhǔn)原則中的分析法，建立平行度的評(píng)價(jià)模型，分別根據(jù)最小二乘原則、最小區(qū)域原則以及公差原則中的最大實(shí)體要求擬合基準(zhǔn)平面，然后綜合分析比較上

5、述幾個(gè)評(píng)定原則的差異及應(yīng)用對(duì)象。
　?。?）搭建平行度測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)210mm×40mm長(zhǎng)平晶的兩個(gè)工作面間的平行度進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)用PSD電路板實(shí)時(shí)測(cè)量并補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)Z向的耦合位移，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后按四種評(píng)定原則分別計(jì)算平行度誤差值，并以最小二乘法為例，根據(jù)《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》(GUM)對(duì)平行度測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定，分析不確定度來源并建立測(cè)量模型，確定各不確定度分量及其誤差傳遞系數(shù)，計(jì)算合成擴(kuò)展不確定度 Ut=2.