雙面平行度測量方法與評定策略研究.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到微米甚至亞微米量級，這對相應的幾何公差的檢測和評定提出了很高的要求。幾何公差是反映被測要素功能要求的基本檢測項目，對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。它包括線對線、線對面、面對線以及面對面的平行，其中面對面的平行度公差指標應用最為廣泛。在最新的產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)標準體系中，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

2、定標準，目前國際上平行度公差尚未建立統(tǒng)一的評定標準，這在一定程度上制約了這類精密零部件加工和檢測水平的提高。
　　針對這一問題，本文提出了一種基于雙頻激光干涉原理的面對面平行度測量方法，建立了相應的測量數(shù)學模型，根據(jù)評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價體系，并對長平晶兩個工作面的平行度進行了測量，最后用根據(jù)《測量不確定度評定與表示》(GUM)評定測量結(jié)果的不確定度。
　　本文主要完成的研究內(nèi)容如下：
　

3、?。?）分析新一代 GPS體系中方向公差測量評定的方法和特點，針對被測件的特點設計基于雙頻激光干涉測量原理的面對面平行度測量系統(tǒng)，實現(xiàn)對被測件的參考面和測量面同時離散采點，并建立相應的測量數(shù)學模型，并根據(jù)GPS體系規(guī)定的用“定向最小區(qū)域”原則評定平行度公差。
　?。?）根據(jù)測量模型設計二維運動機構(gòu)，使被測件隨位移機構(gòu)在100mm×100mm的范圍內(nèi)按一定規(guī)律運動，并通過有限元分析對運動機構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)分別作靜力學和動力學仿真，優(yōu)化其

4、結(jié)構(gòu)參數(shù)，減小形變量。然后針對運動機構(gòu)在Z方向引入的耦合位移進行分析，并設計基于MSP430單片機的PSD檢測電路以測量和補償Z向的耦合位移，標定電路板卡的位移分辨力，測量結(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規(guī)定”中四種體現(xiàn)基準原則中的分析法，建立平行度的評價模型，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體要求擬合基準平面，然后綜合分析比較上

5、述幾個評定原則的差異及應用對象。
　　（4）搭建平行度測量系統(tǒng)，對210mm×40mm長平晶的兩個工作面間的平行度進行測量，同時用PSD電路板實時測量并補償運動機構(gòu)Z向的耦合位移，對測量數(shù)據(jù)進行處理，然后按四種評定原則分別計算平行度誤差值，并以最小二乘法為例，根據(jù)《測量不確定度評定與表示》(GUM)對平行度測量結(jié)果進行不確定度評定，分析不確定度來源并建立測量模型，確定各不確定度分量及其誤差傳遞系數(shù)，計算合成擴展不確定度 Ut=2.