形位誤差的測(cè)量不確定度分析(2013論文)

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1、形位公差的測(cè)量不確定度分析檢測(cè)中心二零一三年九月形位公差的測(cè)量不確定度分析幾何量計(jì)量部檢測(cè)二組運(yùn)金芬【摘要】本文主要介紹應(yīng)用德國(guó)LEITZPMM-G603020三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)QUINDOS6.0測(cè)量軟件對(duì)集團(tuán)公司的各類(lèi)工件的形位公差進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)影響形位公差測(cè)量結(jié)果的各個(gè)影響量進(jìn)行詳細(xì)而全面地分析，進(jìn)而找出影響測(cè)量結(jié)果的主要因素，并進(jìn)行測(cè)量不確定度的估計(jì)，為車(chē)間的生產(chǎn)或再加工提供可靠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)！【關(guān)鍵詞】三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)形位公差測(cè)量不確定度影響量前言：德國(guó)LEITZPMM-G603020三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)QUINDOS6.0測(cè)量軟件雖然測(cè)量精度較

2、普通量具測(cè)量準(zhǔn)確得多?，且用于零件和部件的形位誤差的測(cè)量，更顯示其高準(zhǔn)確度、高效率、測(cè)量范圍大的優(yōu)點(diǎn)，但只要是測(cè)量就必定存在著測(cè)量誤差。因此，為了使三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量結(jié)果最大限度地滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)的需要，必須詳細(xì)而全面地分析三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量誤差產(chǎn)生的各種原因。本文將從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”五個(gè)方面歸納三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量誤差的原因，即：1、人——測(cè)量人員誤差；2、機(jī)——三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)設(shè)備誤差；3、料——被測(cè)工件本身誤差；4、法——測(cè)量方法誤差；5、環(huán)——測(cè)量環(huán)境誤差?。針對(duì)以上五個(gè)方面分別進(jìn)行研究分析，進(jìn)而找出影響測(cè)量結(jié)果的主要因素

3、，并進(jìn)行測(cè)量不確定度的分析，為車(chē)間的生產(chǎn)或再加工提供可靠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)！一、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量原理三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等多種技術(shù)于一體的精密、高效的測(cè)量設(shè)備。如圖一所示是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量點(diǎn)的過(guò)程。所以，被測(cè)工件形位公差的測(cè)量原理是：測(cè)量人員應(yīng)用已校驗(yàn)好的探針對(duì)已經(jīng)過(guò)充分等溫的工件進(jìn)行測(cè)量，并將這些測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)值經(jīng)過(guò)軟件處理，擬合形成測(cè)量元素，再經(jīng)過(guò)軟件計(jì)算得出形位公差。一、測(cè)量不確定度的來(lái)源分析1、測(cè)量人員誤差測(cè)量人員誤差是指測(cè)量人員操作三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)不當(dāng)造成的誤差。測(cè)量人員誤差往往因人而異，與測(cè)量人員的文化素質(zhì)、工

4、作質(zhì)量密切相關(guān)。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的操作人員都是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，通過(guò)理論和實(shí)做考試，取得《三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)儀器和軟件操作證書(shū)》，并同時(shí)取得《工程參量證》才能夠上崗。所以，在該測(cè)量不確定度評(píng)定中不是主要原因，將作為次要影響量予以忽略。2、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)設(shè)備誤差?根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T16857.2－1997規(guī)定，將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的誤差歸納為長(zhǎng)度測(cè)量的示值誤差E和探測(cè)誤差R兩類(lèi)。??其中三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)長(zhǎng)度測(cè)量的示值誤差E是指用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量長(zhǎng)度實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器的兩標(biāo)稱(chēng)平行平面間的法向（與一個(gè)面正交）兩相對(duì)點(diǎn)距離的示值誤差，即測(cè)得長(zhǎng)度與長(zhǎng)度實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器長(zhǎng)度真值之差

5、，以微米計(jì)算，并以下式表示：?????E=A+L/K?????式中：A------常數(shù)項(xiàng)，由三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)制造廠提供，μm;?????L------被測(cè)長(zhǎng)度，mm;?????K------無(wú)量綱常數(shù)，由三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)制造廠提供；??????探測(cè)誤差R是指用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)球半徑的變化范圍而確定的誤差，它是一項(xiàng)正值常量誤差，其值也是由三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)制造廠提供。從表達(dá)式可以看出三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)長(zhǎng)度測(cè)量的示值誤差E和測(cè)量長(zhǎng)度有關(guān)系，所以，在該測(cè)量不確定度評(píng)定中三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)長(zhǎng)度測(cè)量的示值誤差E是主要原因，將作為主要影響量予以重點(diǎn)考慮。3、被測(cè)工件本

6、身誤差被測(cè)工件本身誤差在此處指的是一方面如果工件表面粗糙度太低，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)頭在工件上取點(diǎn)不一樣，必然會(huì)產(chǎn)生尺寸測(cè)量誤差。因此，對(duì)被測(cè)工件，特別是對(duì)高精度的工件，必須要使工件的表面粗糙度與尺寸精度、形狀精度、位置精度相匹配，這樣，才能進(jìn)行有效測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)才準(zhǔn)確可靠，才能反映工件形位公差的真實(shí)情況。4、測(cè)量方法誤差如果在測(cè)量形位誤差時(shí)采用的檢測(cè)原則不對(duì)，選用的方法不完善、不嚴(yán)密、不確切，便會(huì)造成測(cè)量方法誤差。因此，從事三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)工作的人，一定要熟悉測(cè)量方法，特別是對(duì)形位誤差的五種檢測(cè)原則和100余種測(cè)量方法要非常熟悉，才能減少測(cè)量

7、方法誤差。所以，在該測(cè)量不確定度評(píng)定中不是主要原因，將作為次要影響量予以忽略。5、測(cè)量環(huán)境誤差測(cè)量環(huán)境誤差是指在測(cè)量過(guò)程中受到外界溫度、濕度、氣壓、電磁場(chǎng)、震動(dòng)、光照等的影響而產(chǎn)生的誤差。在這些環(huán)境影響量中，影響最大的是溫度。一般要求環(huán)境溫度控制在20°C±3℃范圍內(nèi)。環(huán)境溫度不僅要求三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)本身，還要求被測(cè)零件測(cè)量時(shí)也是這種溫度。由于金屬材料受溫度影響會(huì)產(chǎn)生熱脹冷縮，在不同的溫度條件下長(zhǎng)度尺寸是不一樣的。所以，測(cè)量機(jī)和被測(cè)工件的溫度和熱膨脹系都將會(huì)作為主要影響量予以考慮。三、測(cè)量不確定度評(píng)定1、數(shù)學(xué)模型根據(jù)以上測(cè)量不確定度的來(lái)源

8、分析可以得出三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量形位公差的數(shù)學(xué)模型為：g=δlg+L(1+δαδθ)+δlres（1）其中：g：是被測(cè)量工件的形位公差；δlg：是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)經(jīng)軟件計(jì)算得出的形位公差；δα：是被測(cè)工件和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)光柵尺的線