一种基于公差原则的同心度误差评定方法技术

本发明专利技术一种基于公差原则的同心度误差评定方法，该方法首先获取被测静转子零件的测点数据集，然后用最小区域法拟合相应的几何特征，以基准圆的体外作用尺寸的中心轴线为轴线，计算能包容实际被测圆柱体的理想圆柱的最小直径，最后判断被测零件的同心度误差是否合格。该检测方法不仅实现了对静子和转子零件的结构和尺寸的适应性，而且算法稳定性好、计算效率高。

A Method for Evaluating Concentricity Error Based on Tolerance Principle

【技术实现步骤摘要】
一种基于公差原则的同心度误差评定方法
本专利技术属于精密计量与计算机应用领域，具体涉及一种基于公差原则的同心度误差评定方法。
技术介绍
随着航空工业的迅猛发展，新型飞机的研发量在各国不断增加，航空发动机的性能是影响整机质量的重要指标之一，因而对航空发动机的测试技术成为近些年研究的热点。航空发动机由结构复杂的静子和转子组成，静子和转子具有很高的同心度要求，良好的静转子同心度可以大大提高发动机的性能，以此来适应新型民用、军用飞机要求。因此准确地测量和评定静转子同心度误差，不但可作为零件验收的依据，还可以用来分析误差产生的原因，为提高零件加工精度和装配精度提供可靠的参考依据。公差原则是处理尺寸公差和形位公差之间关系的规定，其中，最大实体要求是体现零件可装配性的一种公差原则，可逆要求应用于最大实体要求的零件，不仅尺寸公差可以补偿给形位公差，又可使形位公差补偿给尺寸公差的双向补偿，即尺寸精度和形位精度均可以有限地降低。尺寸公差和形位公差的相互补偿，改善了两者的误差变动范围，能将以前误认为不合格的零件全纳入了合格品，从而大大提高了产品合格率，亦即提高了劳动生产率节约成本。本专利技术研究被测要素有最大实体要求、可逆要求的同心度公差（简称MR同心度公差），基于GB/T16671-2009给出的规则和定义，本专利技术的实施案例有如下3个要求：1)被测圆心的提取要素不得违反其最大实体实效状态MMVC，其直径为最大实体实效尺寸MMVS；2)被测圆心的提取要素各处的局部尺寸应大于最小实体尺寸LMS，可逆要求RPR允许其局部尺寸从MMS增大至MMVS；3)各个圆心的最大实体实效边界MMVB的中心与基准圆心同心。目前同心度误差的传统检测手段主要是使用专用综合量规，专用综合量规测量柔性小，制造成本高，不能在设计阶段对虚拟零件进行检测，如何对此同心精度进行评定是计算机辅助公差设计及评定领域的一个热点和难点。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了实现检测方法对静子和转子零件的结构和尺寸的适应性，解决被测要素有最大实体要求、可逆要求的同心度误差的检测问题，提供一种基于公差原则的同心度误差评定方法。为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案包含有如下步骤：步骤1：获取被测零件的几何设计参数，如果标注有同心度公差的被测零件有最大实体要求、可逆要求，那么跳转到步骤2，否则结束本评定方法，并给出结论“被测零件的同心度误差不能用该方法检测评定”。所述的被测零件的几何设计参数包括：外圆直径D、名义长度L1、外圆的上偏差es、下偏差ei、同心度公差T、被测要素的同心度是否标注最大实体要求、可逆要求。所述的基准圆心的几何设计参数包括：名义直径d、基准圆心的上偏差es、下偏差ei。所述的被测圆心与基准圆心之间的几何设计参数是被测圆心的几何中心与基准圆心的几何中心之间的名义距离为L12。步骤2：获取实际被测圆心、基准圆心的测量数据，检测实际零件是否满足要求2，判断被测圆心的尺寸误差是否合格，如果上述误差合格，跳转到步骤3，否则结束本评定方法，并给出结论“实际被测圆心的尺寸误差不合格”。步骤3：构建虚拟量具的数学模型。该被测零件的检测量规模型由被测圆心的最大实体实效边界MMVB、基准圆心的体外作用尺寸构成。被测圆心的MMVB的中心与基准的体外作用尺寸的中心同心，同时构建局部坐标系。将基准的体外作用尺寸的中心轴线置于局部坐标系Z轴，轴上任取一点置于局部坐标系原点，确定虚拟量具的方位。步骤4：将实际被测圆心的所有测点移向局部坐标系。将基准圆柱体的几何中心移向局部坐标系原点，将实际基准圆柱体的拟合轴线移到局部坐标系z轴，并计算实际被测零件的测量数据在该局部坐标系中的坐标。步骤5：计算实际被测圆心的极限当量直径Dcoa,mM。以基准圆的体外作用尺寸的中心轴线为轴线，能包容实际被测圆柱体的理想圆柱的最小直径。步骤6：判断被测零件的同心度是否合格。当实际被测零件的当量直径Dcoa,mM不大于被测圆心的最大实体实效边界MMVB的直径DMV，意味着实际零件能通过虚拟量具。为降低本专利技术的使用难度，本专利技术可以具体化为：步骤1：获取被测零件的几何设计参数，如果标注有同心度公差的被测零件有最大实体要求、可逆要求，那么跳转到步骤2，否则结束本评定方法，并给出结论“被测零件的同心度误差不能用该方法检测评定”。所述的被测零件的几何设计参数包括：外圆直径D、名义长度L1、外圆的上偏差es、下偏差ei、同心度公差T、被测要素的同心度是否标注最大实体要求、可逆要求。所述的基准圆心的几何设计参数包括：名义直径d、基准圆心的上偏差es、下偏差ei。所述的被测圆心与基准圆心之间的几何设计参数是被测圆心的几何中心与基准圆心的几何中心之间的名义距离为L12。步骤2：获取实际被测圆心、基准圆心的测量数据，检测实际零件是否满足要求2，判断被测圆心的尺寸误差是否合格，如果上述误差合格，跳转到步骤3，否则结束本评定方法，并给出结论“实际被测圆心的尺寸误差不合格”。所述实际被测零件的测量数据是在测量空间直角坐标系中测量的，并且包括以下测点数据集：实际基准圆柱体的前端面和后端面上的测点数据分别为Fi=(xi,yi,zi)T、Bi=(xi,yi,zi)T，i=1,2,…,I，I为测点数且为正整数，所有的测点形成的测点数据集分别为{Fi}、{Bi}。实际基准圆周面上的测点Pd,m的测点数据Pd,m=(xd,m,yd,m,zd,m)T，m=1,2,…,M，M为测点数目且为正整数，所有测点形成测点数据集{Pd,m}。实际被测圆心前端面和后端面上的测点数据分别为Fa=(xa,ya,za)T、Ba=(xa,ya,za)T，a=1,2…A，A为测点数目且为正整数，所有的测点形成测点数据集分别为{Fa}、{Ba}。实际被测零件圆周面上的测点PD,n的测点数据PD,n=(xD,n,yD,n,zD,n)T，n=1,2,…,N，N为测点数目且为正整数，所有的测点形成测点数据集{PD,n}。步骤3：构建虚拟量具的数学模型。该被测零件的检测量规模型由被测圆心的最大实体实效边界MMVB、基准圆心的体外作用尺寸构成。被测圆心的MMVB的中心与基准的体外作用尺寸的中心同心，同时构建局部坐标系。将基准的体外作用尺寸的中心轴线置于局部坐标系Z轴，轴上任取一点置于局部坐标系原点，确定虚拟量具的方位。由要求1可知，被测零件的最大实体实效边界MMVB的直径DMV为：DMV=D+es+T。步骤4：将实际被测圆心的所有测点移向局部坐标系。将基准圆柱体的几何中心移向局部坐标系原点，将实际基准圆柱体的拟合轴线移到局部坐标系z轴，并计算实际被测零件的测量数据在该局部坐标系中的坐标。为简化实际零件与设计图形的对应过程，可以尽量减少实际被测零件的前后端面测点，此时，本专利技术的步骤4可以具体化为：根据步骤2，取基准轴圆柱体的前端面上的测点数i=1,后端面上的测点数i=1，取实际被圆心前端面上的测点数a=1,后端面上的测点数a=1。将实际基准圆周面上的测点数据集{Pd,m}拟合为圆柱体M2的侧面，实际基准圆柱体的前后端面上的测点F1、B1连线的中点Pd,1/2在基准圆柱体M2两个端面的对称平面上，实际被测圆心上的测点F1、B1连线的中点PD,1/2在被测圆心两个端面的对称平面上。Pd,1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于公差原则的同心度误差评定方法，其特征在于，该被测圆心有最大实体要求、可逆要求，基准圆心没有应用相关要求。

【技术特征摘要】
1.一种基于公差原则的同心度误差评定方法，其特征在于，该被测圆心有最大实体要求、可逆要求，基准圆心没有应用相关要求。2.根据权利要求1所述的一种基于公差原则的同心度误差评定方法，其特征是包括如下步骤：步骤1：获取被测零件的几何设计参数，如果标注有同心度公差的被测零件有最大实体要求、可逆要求，那么跳转到步骤2，否则结束本评定方法，并给出结论“被测零件的同心度误差不能用该方法检测评定”；所述的被测零件的几何设计参数包括：外圆直径D、名义长度L1、外圆的上偏差es、下偏差ei、同心度公差T、被测要素的同心度是否标注最大实体要求、可逆要求；所述的基准圆心的几何设计参数包括：名义直径d、基准圆心的上偏差es、下偏差ei；所述的被测圆心与基准圆心之间的几何设计参数是被测圆心的几何中心与基准圆心的几何中心之间的名义距离为L12；步骤2：获取实际被测圆心、基准圆心的测量数据，检测实际零件是否满足要求2，判断被测圆心的尺寸误差是否合格，如果上述误差合格，跳转到步骤3，否则结束本评定方法，并给出结论“实际被测圆心的尺寸误差不合格”；步骤3：构建虚拟量具的数学模型，该被测零件的检测量规模型由被测圆心的最大实体实效边界MMVB、基准圆心的体外作用尺寸构成，被测圆心的MMVB的中心与基准的体外作用尺寸的中心同心，同时构建局部坐标系，将基准的体外作用尺寸的中心轴线置于局部坐标系Z轴，轴上任取一点置于局部坐标系原点，确定虚拟量具的方位；步骤4：将实际被测圆心的所有测点移向局部坐标系，将基准圆柱体的几何中心移向局部坐标系原点，将实际基准圆柱体的拟合轴线移到局部坐标系z轴，并计...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋励，黄美发，唐哲敏，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45