本文關(guān)鍵詞：雙面平行度測量方法與評定策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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,這對相應(yīng)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(xiàng)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(biāo)。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(biāo)應(yīng)用最為廣泛。在最新的產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(Geometrical product Specification,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定標(biāo)準(zhǔn),目前國際上平行度公差尚未建立統(tǒng)一的評定標(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(yīng)的測量數(shù)學(xué)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(jià)體系,并對長平晶兩個(gè)工作面的平行度進(jìn)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:(1)分析新一代GPS體系中方向公差測量評定的方法和特點(diǎn),針對被測件的特點(diǎn)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)對被測件的參考面和測量面同時(shí)離散采點(diǎn),并建立相應(yīng)的測量數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)GPS體系規(guī)定的用“定向最小區(qū)域”原則評定平行度公差。(2)根據(jù)測量模型設(shè)計(jì)二維運(yùn)動機(jī)構(gòu),使被測件隨位移機(jī)構(gòu)在100mm×100mm的范圍內(nèi)按一定規(guī)律運(yùn)動,并通過有限元分析對運(yùn)動機(jī)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)分別作靜力學(xué)和動力學(xué)仿真,優(yōu)化其結(jié)構(gòu)參數(shù),減小形變量。然后針對運(yùn)動機(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檢測電路以測量和補(bǔ)償Z向的耦合位移,標(biāo)定電路板卡的位移分辨力,測量結(jié)果優(yōu)于100nm。(3)基于“GB/T 1958/2004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(zhǔn)原則中的分析法,建立平行度的評價(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述幾個(gè)評定原則的差異及應(yīng)用對象。(4)搭建平行度測量系統(tǒng),對210mm×40mm長平晶的兩個(gè)工作面間的平行度進(jìn)行測量,同時(shí)用PSD電路板實(shí)時(shí)測量并補(bǔ)償運(yùn)動機(jī)構(gòu)Z向的耦合位移,對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,然后按四種評定原則分別計(jì)算平行度誤差值,并以最小二乘法為例,根據(jù)《測量不確定度評定與表示》(GUM)對平行度測量結(jié)果進(jìn)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(jì)算合成擴(kuò)展不確定度Ut=2.2μm,k=2。最終得到平行度誤差的測量結(jié)果為t=(3.8±2.2)μm。綜上,本文提出的平行度測量方法適用于具有光學(xué)反射面的平行平板結(jié)構(gòu),建立的測量和評定模型對統(tǒng)一方向公差評定標(biāo)準(zhǔn)有一定指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：幾何公差 平行度測量 激光干涉 不確定度評定
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG83
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.2 平行度誤差測量的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.3 平行度測量國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述17-19
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 基于雙頻激光干涉原理的平行度測量系統(tǒng)20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 雙頻激光干涉測量原理分析20-22
• 2.3 平行度測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-26
• 2.4 平行度測量模型建立26-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 運(yùn)動機(jī)構(gòu)耦合位移檢測與補(bǔ)償30-41
• 3.1 引言30
• 3.2 二維位移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真分析30-36
• 3.2.1 二維位移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化30-31
• 3.2.2 位移機(jī)構(gòu)靜力學(xué)與動力學(xué)仿真31-34
• 3.2.3 運(yùn)動機(jī)構(gòu)Z向耦合位移對測量系統(tǒng)影響分析34-35
• 3.2.4 運(yùn)動機(jī)構(gòu)耦合位移檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)35-36
• 3.3 耦合位移檢測電路設(shè)計(jì)36-40
• 3.3.1 位置敏感探測器36-37
• 3.3.2 基于MSP430 單片機(jī)的PSD電路設(shè)計(jì)37-39
• 3.3.3 PSD電路位移分辨力測試39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 平行度評定數(shù)學(xué)模型41-49
• 4.1 引言41
• 4.2 平行度誤差評定原則分析41-44
• 4.2.1 模擬法建立基準(zhǔn)平面42-43
• 4.2.2 直接法建立基準(zhǔn)平面43
• 4.2.3 分析法建立基準(zhǔn)平面43-44
• 4.2.4 目標(biāo)法建立基準(zhǔn)平面44
• 4.3 平行度誤差評定模型建立44-48
• 4.3.1 基于最小區(qū)域原則擬合基準(zhǔn)面44-46
• 4.3.2 基于最小二乘原則擬合基準(zhǔn)面46-47
• 4.3.3 基于公差原則擬合基準(zhǔn)面47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 平行度測量實(shí)驗(yàn)與測量不確定度評定49-59
• 5.1 引言49
• 5.2 平行度測量實(shí)驗(yàn)49-51
• 5.3 位移機(jī)構(gòu)Z向耦合位移測量實(shí)驗(yàn)51-53
• 5.4 測量結(jié)果不確定度評定53-58
• 5.4.1 GUM法評定測量不確定度53-54
• 5.4.2 測量不確定度評定的數(shù)學(xué)模型54-56
• 5.4.3 各不確定度分量分析與確定56-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：雙面平行度測量方法與評定策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：312600