CN107341336A - 一种贮箱产品几何精度一致性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种贮箱产品几何精度一致性评价方法，涉及航天制造及质量检测领域，本发明以航天用贮箱为研究对象提出了一种几何精度一致性评价方法，根据贮箱产品的设计要求和结构特点建立了产品几何精度控制指标体系，针对贮箱产品年产量少的实际情况，根据Bootstrap方法和极差估计法的特点，提出了一种综合估计方法，建立了贮箱产品单一几何精度控制指标，基于所建立的产品几何精度控制指标体系，将体系中各评价指标融合，确定了贮箱产品几何精度一致性综合评价指数；本发明方法能够定量评价航天器贮箱产品的几何精度一致性，对航天领域现有质量评定方法进行了相关补充，为航天产品向多型号并举，研制和批产并存的生产模式过渡提供了信息支撑。
Description
技术领域
本发明涉及航天制造及质量检测领域，具体涉及一种贮箱产品几何精度一致性评价方法。
背景技术
贮箱产品的主要功能是为航天器的液体推进系统贮存和供应满足使用要求的推进剂，并承载一定的压力，实现航天器的燃料供给、动力推进功能。作为航天动力系统中的关键部件，贮箱类产品的几何精度对航天器的实际性能及使用寿命有着重要影响。
近年来，我国航天产品生产需求快速增长，逐渐向多型号并举，研制和批产并存，研制周期缩短的模式过渡，对包括贮箱在内的航天产品几何精度一致性提出了更高要求。引入“检测-评价-改进”的质量提升模式，在贮箱产品的几何精度一致性水平与工艺改进之间建立有效的数据评价方法，可以促进相关制造技术的发展。
当前我国航天领域仍沿用传统的生产模式，贮箱等产品的制造过程中质量控制侧重于事后检验，控制方法多依赖工艺经验，缺乏对产品质量的科学评价措施，未能实现产品几何精度一致性的量化评估与控制。除此之外，由于贮箱产品的航天器属性以及相关因素的制约，关于其几何精度一致性评价的研究报道和文献资料相对较少，缺乏对产品几何精度一致性的科学评价指标和方法。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有的质量评定方法无法度量贮箱产品几何精度一致性的不足，提出了一种贮箱产品几何精度一致性评价方法，该方法能够对航天器贮箱产品的几何精度一致性进行量化评估，补充了航天领域现有质量评定方法的不足。
为实现上述目的，本发明提供了一种贮箱产品几何精度一致性评价方法，包括以下步骤：
第一步：构建贮箱产品几何精度控制指标体系：根据贮箱产品的设计要求和结构特点，确定与贮箱制造质量直接相关的因素，建立贮箱产品几何精度控制指标体系；
第二步：检测贮箱产品的几何精度数据xij：根据贮箱产品几何精度控制指标体系的内容，在贮箱制造过程中进行测点布置，测取同型号贮箱产品的几何精度数据，其中i(i＝1,2,...,N)代表贮箱产品几何精度控制指标体系中单一几何精度控制指标，j(j＝1,2,...,n)代表贮箱；
第三步：确定贮箱产品单一几何精度控制指标的估计方法：当检测贮箱产品单一几何精度的数据的样本容量大于2且小于6时，采用极差估计法对检测贮箱产品单一几何精度的数据进行分析，并将计算结果作为贮箱产品单一几何精度控制指标的估计值；当检测贮箱产品单一几何精度的数据的样本容量大于6时，采用综合估计法对检测贮箱产品单一几何精度的数据进行分析，并将计算结果作为贮箱产品单一几何精度控制指标的估计值；
第四步：计算单一几何精度控制指标i的估计值
采用极差估计法时，根据第一公式(1)计算贮箱产品单一几何精度控制指标i的估计值
第一公式(1)中，Ri为对应单一几何精度控制指标i的检测数据xij(j＝1,2,...,n)间的极差，dR为修偏系数；
采用综合估计法计算贮箱产品单一几何精度控制指标i之前，分别利用极差估计法和Bootstrap方法计算各自对应的估计值与利用极差估计法和Bootstrap方法计算各自对应的估计值与之后根据第二公式(2)计算组合标准差
取组合方差的标准差作为单一几何精度控制指标i的估计值
第五步：计算贮箱产品几何精度一致性综合评价指数CII：通过第三公式(3)对单一几何精度控制指标的估计值求和，得到贮箱产品几何精度一致性综合评价指数CII：
进一步地，第一步中，所述产品几何精度控制指标体系包括尺寸精度指标，形位精度指标和位置精度指标。
进一步地，第二步中，所述几何精度数据以偏差值的形式呈现。
进一步地，第三步中，所述检测贮箱产品单一几何精度的数据的样本容量大于或等于2。
进一步地，第四步中，Bootstrap方法的计算步骤包括：
选取对应单一几何精度控制指标i的样本数据xi1,xi2,...,xij,...,xin，计算样本数据的标准差
设单一几何精度控制指标i的标准差真值为σi，根据第四公式(4)获得统计量R：
进一步地，第四步中，Bootstrap方法的计算步骤进一步包括：
利用样本数据xi1,xi2,...,xij,...,xin构建经验分布函数Fn(x)；
从Fn(x)中重抽样，获得自助样本计算X*的标准差根据第五公式(5)获取统计量R*：
进一步地，第四步中，Bootstrap方法的计算步骤进一步包括：
重复从Fn(x)中重抽样M次，根据第六公式(6)计算统计量
进一步地，第四步中，Bootstrap方法的计算步骤进一步包括：
根据第七公式(7)以去近似R：
进一步地，第四步中，Bootstrap方法的计算步骤进一步包括：
根据第八公式(8)，获得M个标准差真值σi的可能取值σ(k)i：
将σ(k)i作为σi的样本，取其中位数作为单一几何精度控制指标i的估计值
进一步地，第五步中，贮箱产品几何精度一致性综合评价指数CII数值越大，表明贮箱产品的几何精度一致性越差；贮箱产品几何精度一致性综合评价指数CII数值越小则几何精度一致性越好。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明以某航天用贮箱为研究对象提出了一种几何精度一致性评价方法。根据贮箱产品的设计要求和结构特点建立了产品几何精度控制指标体系。针对贮箱产品年产量少的实际情况，根据Bootstrap方法和极差估计法的特点，提出了一种综合估计方法，建立了贮箱产品单一几何精度控制指标。基于所建立的产品几何精度控制指标体系，将体系中各评价指标融合，确定了贮箱产品几何精度一致性综合评价指数。本发明方法能够定量评价航天器贮箱产品的几何精度一致性，对航天领域现有质量评定方法进行了相关补充，为航天产品向多型号并举，研制和批产并存的生产模式过渡提供了信息支撑。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明贮箱产品几何精度一致性评价方法的流程图；
图2是某贮箱产品测点布置图。
具体实施方式
下面以某航天器的贮箱为例，对本发明的具体实施作进一步描述。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1和图2所示，一种贮箱产品几何精度一致性评价方法，包括以下步骤：
第一步：构建贮箱产品几何精度控制指标体系：根据贮箱产品的设计要求和结构特点，确定与贮箱制造质量直接相关的因素，建立贮箱产品几何精度控制指标体系；产品几何精度控制指标体系包括尺寸精度指标，形位精度指标和位置精度指标。
第二步：检测贮箱产品的几何精度数据xij：根据贮箱产品几何精度控制指标体系的内容，在贮箱制造过程中布置如图2所示测点，测量并获取一组样本容量为n的同型号贮箱产品的检测数据xij，其中i(i＝1,2,...,N)代表贮箱产品几何精度控制指标体系中单一几何精度控制指标，j(j＝1,2,...,n)代表贮箱，其中，几何精度数据以偏差值的形式呈现。
第三步：确定贮箱产品单一几何精度控制指标的估计方法：由于贮箱产品的航天器属性及相关因素的制约，其产量通常较小，故须采用基于小样本的统计分析方法对其单一几何精度控制指标进行估计；当检测贮箱产品单一几何精度的数据的样本容量2≤n＜6时，采用极差估计法对检测贮箱产品单一几何精度的数据进行分析，并将计算结果作为贮箱产品单一几何精度控制指标的估计值；当检测贮箱产品单一几何精度的数据的样本容量n≥6时，采用综合估计法对检测贮箱产品单一几何精度的数据进行分析，并将计算结果作为贮箱产品单一几何精度控制指标的估计值。
第四步：计算单一几何精度控制指标i的估计值
采用极差估计法时，根据第一公式(1)计算贮箱产品单一几何精度控制指标i的估计值
第一公式(1)中，Ri为对应单一几何精度控制指标i的检测数据xij(j＝1,2,...,n)间的极差，dR为修偏系数，表1为修偏系数表：
表1修偏系数表
| 样本容量 | dR | 样本容量 | dR |
| 2 | 1.128 | 7 | 2.704 |
| 3 | 1.693 | 8 | 2.847 |
| 4 | 2.059 | 9 | 2.970 |
| 5 | 2.326 | 10 | 3.078 |
| 6 | 2.534 | 15 | 3.472 |
采用综合估计法计算贮箱产品单一几何精度控制指标i之前，分别利用极差估计法和Bootstrap方法计算各自对应的估计值与利用极差估计法和Bootstrap方法计算各自对应的估计值与之后根据第二公式(2)计算组合标准差
取组合方差的标准差作为单一几何精度控制指标i的估计值
第五步：计算贮箱产品几何精度一致性综合评价指数CII：通过第三公式(3)对单一几何精度控制指标的估计值求和，得到贮箱产品几何精度一致性综合评价指数CII：
第四步中，Bootstrap方法的计算步骤包括：
选取对应单一几何精度控制指标i的样本数据xi1,xi2,...,xij,...,xin，计算样本数据的标准差
设单一几何精度控制指标i的标准差真值为σi，根据第四公式(4)获得统计量R：
利用样本数据xi1,xi2,...,xij,...,xin构建经验分布函数Fn(x)；
从Fn(x)中重抽样，获得自助样本计算X*的标准差根据第五公式(5)获取统计量R*：
重复从Fn(x)中重抽样M次，根据第六公式(6)计算统计量
根据第七公式(7)以去近似R：
根据第八公式(8)，获得M个标准差真值σi的可能取值σ(k)i：
将σ(k)i作为σi的样本，取其中位数作为单一几何精度控制指标i的估计值
第五步中，贮箱产品几何精度一致性综合评价指数CII数值越大，表明贮箱产品的几何精度一致性越差；贮箱产品几何精度一致性综合评价指数CII数值越小则几何精度一致性越好。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种贮箱产品几何精度一致性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：构建贮箱产品几何精度控制指标体系：根据贮箱产品的设计要求和结构特点，确定与贮箱制造质量直接相关的因素，建立贮箱产品几何精度控制指标体系；
第二步：检测贮箱产品的几何精度数据xij：根据贮箱产品几何精度控制指标体系的内容，在贮箱制造过程中进行测点布置，测取同型号贮箱产品的几何精度数据；
第三步：确定贮箱产品单一几何精度控制指标的估计方法：当检测贮箱产品单一几何精度的数据的样本容量大于2且小于6时，采用极差估计法对检测贮箱产品单一几何精度的数据进行分析，并将计算结果作为贮箱产品单一几何精度控制指标的估计值；当检测贮箱产品单一几何精度的数据的样本容量大于6时，采用综合估计法对检测贮箱产品单一几何精度的数据进行分析，并将计算结果作为贮箱产品单一几何精度控制指标的估计值；
第四步：计算单一几何精度控制指标i的估计值
采用极差估计法时，根据第一公式(1)计算贮箱产品单一几何精度控制指标i的估计值
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第一公式(1)中，Ri为对应单一几何精度控制指标i的检测数据xij(j＝1,2,...,n)间的极差，dR为修偏系数；
采用综合估计法计算贮箱产品单一几何精度控制指标i之前，分别利用极差估计法和Bootstrap方法计算各自对应的估计值与利用极差估计法和Bootstrap方法计算各自对应的估计值与之后根据第二公式(2)计算组合标准差
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取组合方差的标准差作为单一几何精度控制指标i的估计值
第五步：计算贮箱产品几何精度一致性综合评价指数CII：通过第三公式(3)对单一几何精度控制指标的估计值求和，得到贮箱产品几何精度一致性综合评价指数CII：
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2.如权利要求1所述的贮箱产品几何精度一致性评价方法，其特征在于，第一步中，所述产品几何精度控制指标体系包括尺寸精度指标，形位精度指标和位置精度指标。
3.如权利要求1所述的贮箱产品几何精度一致性评价方法，其特征在于，第二步中，所述几何精度数据以偏差值的形式呈现。
4.如权利要求1所述的贮箱产品几何精度一致性评价方法，其特征在于，第三步中，所述检测贮箱产品单一几何精度的数据的样本容量大于或等于2。
5.根据权利要求1所述的贮箱产品几何精度一致性评价方法，其特征在于，第四步中，Bootstrap方法的计算步骤包括：
选取对应单一几何精度控制指标i的样本数据xi1,xi2,...,xij,...,xin，计算样本数据的标准差
设单一几何精度控制指标i的标准差真值为σi，根据第四公式(4)获得统计量R：
<mrow>
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6.根据权利要求5所述的贮箱产品几何精度一致性评价方法，其特征在于，第四步中，Bootstrap方法的计算步骤进一步包括：
利用样本数据xi1,xi2,...,xij,...,xin构建经验分布函数Fn(x)；
从Fn(x)中重抽样，获得自助样本计算X*的标准差根据第五公式(5)获取统计量R*：
<mrow>
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7.根据权利要求6所述的贮箱产品几何精度一致性评价方法，其特征在于，第四步中，Bootstrap方法的计算步骤进一步包括：
重复从Fn(x)中重抽样M次，根据第六公式(6)计算统计量
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8.根据权利要求7所述的贮箱产品几何精度一致性评价方法，其特征在于，第四步中，Bootstrap方法的计算步骤进一步包括：
根据第七公式(7)以近似R：
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9.根据权利要求8所述的贮箱产品几何精度一致性评价方法，其特征在于，第四步中，Bootstrap方法的计算步骤进一步包括：
根据第八公式(8)，获得M个标准差真值σi的可能取值σ(k)i：
<mrow>
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将σ(k)i作为σi的样本，取其中位数作为单一几何精度控制指标i的估计值
10.根据权利要求1所述的贮箱产品几何精度一致性评价方法，其特征在于，第五步中，贮箱产品几何精度一致性综合评价指数CII数值越大，表明贮箱产品的几何精度一致性越差；贮箱产品几何精度一致性综合评价指数CII数值越小则几何精度一致性越好。
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