一種面向精密裝配的基於熵理論的平面形狀誤差評定方法

2023-09-22 15:12:15

專利名稱：一種面向精密裝配的基於熵理論的平面形狀誤差評定方法
技術領域：
本發明涉及一種面向精密機械系統裝配的平面形狀誤差熵理論評定方法，屬於製造質量預測與控制領域。
背景技術：
形狀誤差評定是確定加工零件是否符合公差要求的基礎。目前，最常用的傳統形狀誤差評定方法是最小區域法。最小區域法是指使用兩個理想特徵包絡實際特徵，通過調整兩個理想特徵的方向使二者之間的距離最小。目前，採用最小區域法評定形狀誤差可以粗略分為以下幾類線性規劃法、基於計算幾何的算法和基於特徵點的方法。上述方法的目標是獲得真實特徵的形狀誤差值以便判斷零件是否符合公差要求。
然而，在精密機械系統中，雖然以形狀誤差的傳統評定方法得到的誤差值相同，但不同的形狀誤差分布將導致配合表面之間不同的接觸狀態。從而由於形狀誤差的傳遞與累積，導致不同的裝配誤差。此外，形狀誤差分布導致的非均勻接觸通常引起零件產生非均勻應力場，隨著時間、溫度和力學環境的變化，非均勻應力場的能量將釋放，使裝配精度發生變化。研究表明，對於精度要求較低的機械系統來說，形狀誤差對裝配精度的影響問題並不顯著，但對於精密機械系統而言，形狀誤差將對裝配精度產生重大影響。傳統的形狀誤差評定方法無法揭示形狀誤差分布對裝配精度的影響關係。
為了揭示形狀誤差分布對裝配精度的影響關係，本發明提出一種面向精密機械系統裝配的平面形狀誤差熵評定方法。發明內容
有鑑於此，本發明為精密機械系統裝配提供了一種平面形狀誤差評定方法，根據本方法對幾個具有相同平面度誤差而表面形狀誤差分布均勻性不同的平面進行評定，可以區分出各個平面與同一個理想平面裝配時裝配精度及其穩定性的優劣，即可以對平面的可裝配性進行評定。
為解決上述技術問題，本發明具體方法如下
步驟一、有曲表面總體高度分布均勻性初評價；
對待評定的有曲表面進行測量，測量點呈矩形陣列形式排列；將各測量點的高度值轉化為評價坐標系內的z坐標值並進行歸一化，得到歸一化坐標值z』，採用式(f 3)計算有曲表面總體高度分布均勻性的正規化熵值其中，η為測量點總數；
高度分布均勻性熵估計值
權利要求
1.一種用於精密裝配的平面形狀誤差評定方法，其特徵在於，該方法包括步驟一、有曲表面總體高度分布均勻性初評價；對待評定的有曲表面進行測量，測量點呈矩形陣列形式排列；將各測量點的高度值轉化為評價坐標系內的z坐標值並進行歸一化，得到歸一化坐標值z』，採用式(f 3)計算有曲表面總體高度分布均勻性的正規化熵值其中，η為測量點總數；高度分布均勻性熵估計值高度分布均勻性極大熵為
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟三和步驟四之間，該方法進一步包括分析接觸凸域平緩程度的步驟，具體為①從有曲表面邊界點和搜索到的所有凸點中找到有曲表面與理想平面接觸時的接觸凸點，三個接觸凸點滿足的條件是其組成的平面位於有曲平面上方且與有曲表面相切；②搜索三個接觸凸點所在的三個凸域；凸域是以接觸凸點為最高峰周圍逐漸下降的一個區域；設三個凸域記為MpM2和M3，用Z'來表示第j個凸域內第i個測量佔的歸一化高度值，j = 1,2,3 ;採用式(10) (13)計算接觸凸域平緩程度的正規化熵值F其中，Inj 為第j個凸域內測量點總數，凸域Mj平緩程度的熵估計值H
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟三為將有曲表面劃分為評價網格，評價網格的邊長為測量點間距的3倍，每個評價網格包含9個測量點，評價網格的中心位置與其所包含的中心測量點的位置相同;第i行第j列評價網格中凸點分布頻率的計算公式為=Pij = MijAi ;其中，Pij為評價網格i，j中凸點的分布頻率，Mij為評價網格i，j中凸點的個數，m為有曲表面上的凸點總數；則式(7)變形為式 (7，)
全文摘要
本發明公開了一種面向精密裝配的基於熵理論的平面形狀誤差評定方法，對零件表面進行測量，將各測量點高度值視為隨機變量所有可能取值的概率。結合熵函數具有可以評價隨機變量所有可能取值出現概率的均勻性的特點，利用熵函數對平面形狀誤差分布均勻性作總體初評價。如果評價結果顯示該平面的形狀誤差對裝配精度的影響不可忽略，需要進一步對平面進行凸點和接觸凸域搜索，並分別評價凸點高度和位置分布均勻性以及接觸凸域平緩程度，據此建立平面形狀誤差分布均勻性綜合評價指標，以此評價面向精密裝配的平面形狀誤差。本發明可以揭示平面形狀誤差分布均勻性與裝配精度及其穩定性之間的關係，進而為提高裝配精度和優化裝配工藝提供指導。
文檔編號G01B21/30GK103047959SQ20131001943
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月18日 優先權日2013年1月18日
發明者張之敬, 金鑫, 張婷玉, 葉鑫, 陳建峰 申請人:北京理工大學