对形位误差测量不确定度影响因素的探讨

　　1 引言

　　GB/T1958-2004规定:形位误差是指被测提取要素对其拟合要素的变动量。其产生的原因主要有:一是在零件加工过程中,由机床、夹具、刀具和零件所组成的工艺系统本身的误差,以及受力变形、热变形、振动、磨损等因素引起的;二是在零件检测中,由测量设备、测量环境、评定方法等因素引起的。它将影响零件的使用性能和装配质量等功能。为保证产品的质量和技术性能,更好地与国际接轨,以适应开拓国际市场与引进先进技术的需要,我们国家不断制定和修改完善有关5形状和位置公差6的国家标准及行业标准。应该说,我国对于形位误差方面标准的制定和普及推广做了大量的工作,但仍有许多重要理论问题尚待研究,关于形位误差测量结果的不确定度分析就是需要解决的重要问题之一。根据现代测量误差理论以及关于测量不确定度的国际标准,在测量零件的实际尺寸时,完整的测量结果一般应包括两部分内容。一部分是被测量的最佳估计值,一般由算术平均值给出;另一部分就是有关测量不确定的信息。例如测量结果表示为(15.125±0.025)mm,则±0.025mm就是指不确定度。同理,在测量零件的形位误差时,也应当给出该形位误差测量结果的不确定度。例如测得某零件的直线度误差为1.28μm,同时应当给出该直线度误差测量结果的不确定度是多少(例如±0.10μm)。如果只有某参数的测量结果,不知道该测量结果的不确定度,那将是不完整的测量结果。严格地说,测量结果是没有科学意义(或科学价值)的。

　　2 影响形位误差测量不确定度的因素

　　对于测量不确定度的来源没有统一的说法,但可以归结为设备、方法、环境、人员等带来的不确定度因素,以及各种随机影响和修正系统影响的不完善,特别还包括被测量定义、复现和抽样的不确定性等等。总的来说,所有的不确定度来源对测量结果都有贡献,原则上都不应轻易忽略。但是,在对各个不确定度来源的大小都比较清楚的前提下,为了简化对测量结果的评定,应力求/抓主舍次0[1]。本文首先画出获得形位误差测量结果的流程图(见图1),然后对每个步骤进行分析,从而得出影响形位误差测量不确定度的因素。

　　2.1 测量方法对形位误差测量不确定度的影响

　　形位误差检测的国家标准中,根据不同的测量对象、不同的测量条件、不同的测量环境或测量要求规定了多种测量方法,如文献[2]研究表面不直度的测量方法,文献[3]研究了自回归谱分析在圆度误差测量中的应用问题,文献[4]介绍了圆度的智能检测系统等都是研究如何实现工程实际中的形状误差的具体测量问题。测量方法里包括选择测量装置,用不同的设备对形位误差的测量评定将产生不同的结果。归结起来,可把测量方法分为直接方法和间接方法。文献[5]曾对直线度误差测量不确定度进行分析得出直线度误差测量不确定度与测量方法、评定方法、分段数和最大最小偏离点的位置有关,并且得出在测量方法中按直接法测量最佳。