《GPS标准宣讲》PPT课件.ppt

现代现代GPSGPS标准体系标准体系 -数字化制造规范数字化制造规范 李晓沛李晓沛 机械科学研究院研究员机械科学研究院研究员202011-5-2511-5-25 什么是什么是GPS Geometrical Product Specifications 即宏观和微观几何规范：即宏观和微观几何规范：n尺寸和形位公差、表面特征等几何精度规范尺寸和形位公差、表面特征等几何精度规范n相关的检验原则、测量器具要求和校准规范相关的检验原则、测量器具要求和校准规范n基本表达和图样标注的解释基本表达和图样标注的解释n不确定度的评定和控制不确定度的评定和控制 贯穿于产品从制造到应用的全过程：贯穿于产品从制造到应用的全过程：开发、设计、加工、检验、使用、维修、报废 ISO/TC 3极限与配合极限与配合ISO/TC10/SC5几何公差的表示法几何公差的表示法ISO/TC57表面特征及其计量学表面特征及其计量学初初 期期 GPS GPS 标标 准准 体体 系系4040年代年代制定制定7070年代制定年代制定6060年代制定年代制定第一代第一代GPS语言语言第一代第一代GPS语言语言n初期初期GPSGPS体系包括原三个体系包括原三个TCTC颁布的约颁布的约6060多多项国际标准，这些项国际标准，这些GPSGPS标准也称为第一代标准也称为第一代GPSGPS语言。

第一代语言第一代GPSGPS语言包括产品的尺寸、语言包括产品的尺寸、公差、表面特征、测量原理和仪器标准公差、表面特征、测量原理和仪器标准,是一套传统的产品几何标准与检测规范是一套传统的产品几何标准与检测规范它提供了产品设计、制造及检验的技术规它提供了产品设计、制造及检验的技术规范，但没有建立它们彼此之间的联系范，但没有建立它们彼此之间的联系第一代第一代GPSGPS语言的缺陷语言的缺陷n以第一代以第一代GPSGPS语言为基础制定的设计规范没有考虑语言为基础制定的设计规范没有考虑生产过程中实际工件的生产过程中实际工件的多变性多变性，缺乏表达各种功能缺乏表达各种功能和控制要求的图形语言，图纸不能充分地精确表述和控制要求的图形语言，图纸不能充分地精确表述对几何特征误差控制的要求，而造成对几何特征误差控制的要求，而造成功能要求失控功能要求失控；n检验过程由于缺乏误差控制的设计信息，使得合格检验过程由于缺乏误差控制的设计信息，使得合格评定缺乏唯一的准则，从而造成评定缺乏唯一的准则，从而造成测量评估失控测量评估失控n标准体系缺乏功能要求、设计规范及测量评定方法标准体系缺乏功能要求、设计规范及测量评定方法等相关信息之间准确的表达和系统的传递方法，造等相关信息之间准确的表达和系统的传递方法，造成成设计和功能的不一致，检验与设计的不统一设计和功能的不一致，检验与设计的不统一，成，成为阻碍产品精度进一步提高的直接原因。

为阻碍产品精度进一步提高的直接原因ISO/TC 213产品尺寸和几何技术规范产品尺寸和几何技术规范及认证及认证(检验检验)Dimensional and Geometrical Product Specifications and verification14.June 1996 成立成立第二代第二代GPSGPS语言语言n目前，目前，ISO/TC213ISO/TC213正在致力于发展基于第二正在致力于发展基于第二代代GPSGPS语言的现代语言的现代GPSGPS标准体系现代标准体系现代GPSGPS标标准体系将着重于提供一个更加清晰的几何公准体系将着重于提供一个更加清晰的几何公差定义的和一套宽范围的评定规范体系来满差定义的和一套宽范围的评定规范体系来满足几何产品功能要求足几何产品功能要求它将成为信息时代集它将成为信息时代集产品几何设计与检验认证于一体的新型全球产品几何设计与检验认证于一体的新型全球规范，标志着标准和计量进入了一个新的时规范，标志着标准和计量进入了一个新的时代新一代新一代GPSGPS标准体系的特征标准体系的特征nGPSGPS标准体系蕴含工业化大生产的基本标准体系蕴含工业化大生产的基本特征，反映了技术发展的内在要求，为特征，反映了技术发展的内在要求，为产品技术评估提供了产品技术评估提供了“通用语言通用语言”。

功能功能比较比较计量人员计量人员生产人员生产人员设设 计计 人人员员规范规范(设计设计)工件工件制造制造实际实际工件工件检验检验测量值测量值GB/Z GB/Z 20308-2006(ISO/TR14638)产品几何技术规范产品几何技术规范(GPS)(GPS)总体规划总体规划n从总体上给出了产品几何技术规范（从总体上给出了产品几何技术规范（GPSGPS）标准体系框架以及标准体系框架以及GPSGPS的基本概念的基本概念 n与与ISO/TC213ISO/TC213职责范围之内的职责范围之内的GPSGPS标准及标准标准及标准化工作相对应化工作相对应 n给工业界的给工业界的GPSGPS用户和其他技术委员会提供用户和其他技术委员会提供与与GPSGPS有关的信息，有助于各方面统一对有关的信息，有助于各方面统一对GPSGPS的认识和应用的认识和应用GPSGPS标准体系框架的构成标准体系框架的构成nGPSGPS基础标准基础标准:确定确定GPSGPS基本结构和公差基本原则基本结构和公差基本原则的标准的标准nGPSGPS综合标准综合标准：综合概念和规则综合概念和规则nGPSGPS通用标准通用标准：GPSGPS标准的主体，包括不同几何特标准的主体，包括不同几何特征从设计、制造到检验的一整套征从设计、制造到检验的一整套标准规范标准规范nGPSGPS补充标准补充标准:是对通用是对通用GPS GPS 标准在要素特定范标准在要素特定范畴的补充规定畴的补充规定基基础础GPS标标准准综合综合GPS标准标准通用通用GPS标准标准补充补充GPS标准标准确定确定GPS基本结构和基本结构和公差基本原则的标准公差基本原则的标准通用原则和定义标准通用原则和定义标准GPS标准的主体，包括不标准的主体，包括不同几何特征从图样标注、同几何特征从图样标注、参数定义、检验原则到仪参数定义、检验原则到仪器校准的一整套标准链器校准的一整套标准链基于制造工艺和要素基于制造工艺和要素本身类型特定范畴的本身类型特定范畴的补充标准补充标准表面特征尺 寸位 置形 状方 向矩阵的矩阵的“行行”是是GPS几何特征的分类几何特征的分类 符符号号标标注注公公差差定定义义要要素素定定义义偏偏差差评评定定测测量量器器具具校校准准要要求求 功能功能要求要求规范规范设计设计认证认证检验检验矩阵的矩阵的“列列”是不同的技术规范和要求是不同的技术规范和要求,代表标准链中的代表标准链中的“环环”通用的通用的GPS矩阵共包括矩阵共包括18个基本几何特个基本几何特征，每个几何特征对应一个标准链，每征，每个几何特征对应一个标准链，每个标准链包括若干个链环，每个链环至个标准链包括若干个链环，每个链环至少包括一个标准，它们之间相互关联，少包括一个标准，它们之间相互关联，并影响着其它链环中的标准。

矩阵行、并影响着其它链环中的标准矩阵行、列的布局清楚地表明了列的布局清楚地表明了GPS标准中标准中“研究研究对象（几何特征）对象（几何特征）”与与“功能资源功能资源”（标准链环）之间的关系，反映了标准（标准链环）之间的关系，反映了标准体系的协调性体系的协调性直线度的标准链结构的示例直线度的标准链结构的示例 Specification operator567Verification operator通用的通用的GPS标准矩阵（行）标准矩阵（行）尺寸尺寸 无基准的形状无基准的形状 粗糙度轮廓粗糙度轮廓 半径半径 有基准的形状有基准的形状 波纹度轮廓波纹度轮廓 距离距离 方向、位置方向、位置 原始轮廓原始轮廓 角度角度 基准基准 表面缺陷表面缺陷 跳动跳动 新一代新一代GPSGPS直径尺寸的图样标注直径尺寸的图样标注孔的的最大内接尺寸孔的的最大内接尺寸 孔的最小二乘尺寸孔的最小二乘尺寸 孔的最小外接尺寸孔的最小外接尺寸 示示 例例ISO 14405线性尺寸线性尺寸ISO286公差体系公差体系ISO1938尺寸的检验尺寸的检验ISO 14978ISO 14978 计量器具通用要求计量器具通用要求ISO10360ISO10360 坐标测量机的性能检验坐标测量机的性能检验通用通用GPSGPS标准矩阵一览表（附录标准矩阵一览表（附录）新一代的GPS标准nGPSGPS基础标准基础标准GB/Z 20308-2006 GPS GPS 总体规划总体规划 nGPSGPS综合标准综合标准GB/T 19765-2005 GPS 产品几何技术规范和检验的产品几何技术规范和检验的标准参考温度标准参考温度 GB/T18780.1.2-2003 GPS 几何要素几何要素GB/T18779.1.3-2009 GPS GPS 工件与测量设备的测量工件与测量设备的测量检验检验GB/T24634-2009 GPS GPS 尺寸和几何测量器具的通用尺寸和几何测量器具的通用要求要求GB/T 24637-2009 GPS GPS 通用概念通用概念 几何规范和验证的几何规范和验证的模式模式 nGPS通用标准通用标准 GB/Z 24638-2009 GPS GPS 线性和角度的尺寸和公差标注线性和角度的尺寸和公差标注（台阶，距离，角度和半径（台阶，距离，角度和半径 ）GB/T 24630-2009产品几何量技术规范（产品几何量技术规范（GPSGPS）平面度平面度 GB/T24631-2009 产品几何量技术规范（产品几何量技术规范（GPSGPS）直线度直线度 GB/T24632-2009 产品几何量技术规范（产品几何量技术规范（GPSGPS）圆度圆度 GB/T24633-2009 产品几何量技术规范（产品几何量技术规范（GPSGPS）圆柱度圆柱度 GB/T16857.1.6 GPS GPS 坐标测量机的验收检测和复检检坐标测量机的验收检测和复检检测测 GB/T 24635-2009 GPS GPS 坐标测量机不确定度评定系列坐标测量机不确定度评定系列 GB/Z 24636.1.5 GPS GPS 统计公差系列统计公差系列GPSGPS的数字化技术的数字化技术实现数字化制造的基础实现数字化制造的基础n新一代新一代GPSGPS用数学作为基础语言结构，以计用数学作为基础语言结构，以计量数学为根基，整个量数学为根基，整个GPSGPS体系中数学的描述、体系中数学的描述、定义、建模及信息传递定义、建模及信息传递“无所不在无所不在”，数学，数学系统化的应用是前所未有的。

这些都是过去系统化的应用是前所未有的这些都是过去以几何学为基础的技术标准中完全没有的全以几何学为基础的技术标准中完全没有的全新概念GB/T 24637-2009 （ISO/TS 17450ISO/TS 17450）GPSGPS的数字化技术的数字化技术实现数字化设计与计量的基础实现数字化设计与计量的基础新一代新一代GPSGPS通过表面模型、恒定类、操作通过表面模型、恒定类、操作等概念的引入，实现几何要素从定义、描述、等概念的引入，实现几何要素从定义、描述、规范到实际检验评定中数字化控制功能的飞跃，规范到实际检验评定中数字化控制功能的飞跃，解决了产品实现中数学表达统一规范的难题解决了产品实现中数学表达统一规范的难题表面表面模型模型设计阶段设计阶段 制造阶段制造阶段 检验阶段检验阶段公称表面模公称表面模型是由设计型是由设计者所定义的者所定义的完美形状的完美形状的表面模型，表面模型，是一个理想是一个理想模型根据功能要求仿真模根据功能要求仿真模拟而得到的；是由无拟而得到的；是由无限仿真点集组成的；限仿真点集组成的；通过规范算子的操作通过规范算子的操作获得规范特征值（特获得规范特征值（特征极限值或特征允许征极限值或特征允许值）。

值）根据对实际工根据对实际工件表面的测量件表面的测量而得到的非理而得到的非理想表面模型想表面模型是有限测点的是有。