GB_T 40742.4-2021 产品几何技术规范(GPS) 几何精度的检测与验证 第4部分:尺寸和几何误差评定、最小区域的判别模式-(高清正版).pdf
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1、中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 产品几何技术规范(GPS)几何精度的检测与验证第部分:尺寸和几何误差评定、最小区域的判别模式犌犲 狅犿犲 狋 狉 犻 犮 犪 犾狆 狉 狅 犱 狌 犮 狋狊 狆 犲 犮 犻 犳 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀 狊(犌犘犛)犌犲 狅犿犲 狋 狉 犻 犮 犪 犾狆 狉 犲 犮 犻 狊 犻 狅 狀狏 犲 狉 犻 犳 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀犘 犪 狉 狋:犈狏 犪 犾 狌 犪 狋 犻 狅 狀狅 犳犱 犻 犿犲 狀 狊 犻 狅 狀犪 狀 犱犵 犲 狅犿犲 狋 狉 犻 犮 犪 犾犲 狉 狉 狅 狉,犱 犻 狊 犮 狉 犻 犿 犻 狀 犪 狀 狋狆 犪 狋 狋 犲
2、 狉 狀狅 犳犿 犻 狀 犻 犿狌犿狕 狅 狀 犲 发布 实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局国 家 标 准 化 管 理 委 员 会发 布目次前言引言范围规范性引用文件术语和定义尺寸验收判别模式过程中的工序尺寸判定几何误差评定及最小区域的判别模式过程中的几何误差评定附录(资料性)尺寸验收极限方式及选择 附录(资料性)量规公差及其型式 附录(资料性)最小区域判别法 附录(资料性)与矩阵模型的关系 参考文献 犌犅犜 前言本文件按照 标准化工作导则第部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件是 产品几何技术规范()几何精度的检测与验证的第部分,已经发布了以下部分:第部分:基本概念和测量
3、基础符号、术语、测量条件和程序;第部分:形状、方向、位置、跳动和轮廓度特征的检测与验证;第部分:功能量规与夹具应用最大实体要求和最小实体要求时的检测与验证;第部分:尺寸和几何误差评定、最小区域的判别模式;第部分:几何特征检测与验证中测量不确定度的评估。本文件由全国产品几何技术规范标准化技术委员会()提出并归口。本文件起草单位:许昌远东传动轴股份有限公司、郑州大学、浙江大学、中国航发西安航空发动机有限公司、中机生产力促进中心、上海市计量测试技术研究院、中机研标准技术研究院(北京)有限公司。本文件主要起草人:郑鹏、马喜岭、杨将新、张丽、傅云霞、朱悦、陈云升。犌犅犜 引言针对生产过程中产品的尺寸、形
4、状、方向、位置等几何精度的数字化测控方法不完善、几何精度的数字化检验方法和测量不确定度评估方法缺失、过程质量精度测控手段被动落后等关键问题,重点研究产品几何精度的数字化测量理论、方法和技术,构建符合新一代的几何精度检验操作规范体系和控制策略。产品几何技术规范()几何精度的检测与验证是基于新一代产品几何规范体系,运用数字化在线测量技术、统计学习及分析理论、先进制造技术、系统集成及管理技术等,通过理论分析、模型映射和仿真模拟实验验证等手段开展制定的几何精度的检测与验证推荐性国家标准。标准基于所提出的检验算子规范,分析实际测量过程中所涉及到的测量设备、测量方法、测量原理和测量条件等影响因素,给出了要
5、素在提取、滤波、拟合等操作中的不确定度构成及传递规律,建立了不确定度评定模型。通过生产过程中产品质量参数的在线采集、数据处理和系统评价的研究,有效地解决了生产过程中质量精度数字化测量的数据提取、误差分离、拟合评定、质量分析等操作及过程精度控制的规范统一问题。主要用于规范关键要素操作及规范策略,建立相应的几何精度检验操作模型和检验操作算子,为产品生产质量的分析和改进提供技术支持。为了方便读者使用,将标准分为个部分进行编写,部分内容相互关联又各自独立,共同构成了几何精度检测与验证的内容。由部分构成。第部分:基本概念和测量基础符号、术语、测量条件和程序。规定了几何精度检测与验证的基本概念、测量基础、
6、术语、符号、测量条件和测量程序等内容。第部分:形状、方向、位置、跳动和轮廓度特征的检测与验证。规定了形状、方向、位置、跳动和轮廓度特征检测与验证的一般规定、检验操作集、测量不确定度评估和合格评定等内容。第部分:功能量规与夹具应用最大实体要求和最小实体要求时的检测与验证。规定了应用最大实体要求和最小实体要求的检测与验证过程一般规定及检测用夹具设计的一般要求。第部分:尺寸和几何误差评定、最小区域的判别模式。规定了尺寸验收及几何误差的评定操作。针对不同的目标任务(离线、在线检验),给出了产品尺寸合格性评定、几何误差评定方法以及相关缺省原则和形状误差、方向误差、位置误差的最小区域判别法。第部分:几何特
7、征检测与验证中测量不确定度的评估。规定了测量结果的不确定度评估的操作。提供了针对产品尺寸和几何公差检测与验证过程中不确定度的评估方法,给出了根据不确定度管理程序()对检验验证过程优化的应用规范。犌犅犜 产品几何技术规范(犌犘犛)几何精度的检测与验证第部分:尺寸和几何误差评定、最小区域的判别模式范围本文件规定了尺寸验收及几何误差的评定操作。针对不同的目标任务(离线、在线检验),给出了产品尺寸合格性评定、几何误差评定方法以及相关缺省原则和形状误差、方向误差、位置误差的最小区域判别法。本文件适用于产品的尺寸、形状、方向、位置、跳动等几何特征的检测与验证。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性
8、引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。光滑极限量规技术条件 产品几何技术规范()几何公差检测与验证 产品几何技术规范()光滑工件尺寸的检验 产品几何技术规范()几何公差最大实体要求()、最小实体要求()和可逆要求()产品几何技术规范()几何公差基准和基准体系 产品几何技术规范()工件与测量设备的测量检验第部分:按规范检验合格或不合格的判定规则 产品几何技术规范()通用概念第部分:基本原则、规范、操作集和不确定度 通用计量术语及定义术语和定义 、和 界定的以及下列术语和定义适用于本文
9、件。工序尺寸狆 狉 狅 犮 犲 犱 狌 狉 犲狊 犻 狕 犲加工过程中各工序应保证的加工尺寸,通常为加工面至定位基准面之间的尺寸。注:在设计工艺过程中,根据各工序的性质来确定每个工序的加工余量,进而可求出各工序的尺寸。工序余量狆 狉 狅 犮 犲 犱 狌 狉 犲犪 犾 犾 狅狑犪 狀 犮 犲相邻两工序之间的工序尺寸之差。犌犅犜 注:工序余量是指在一道工序中,从某一加工表面切除的材料层,其大小等于相邻两工序之间的工序尺寸之差。注:对于非对称的加工表面,加工余量是单边余量。对于外尺寸要素(被包容面)犣犪犫,而对于内尺寸要素(包容面)犣犫犪,如图)和图)所示。式中:犣 本工序余量;犪 前工序的工序尺寸
10、;犫 本工序的工序尺寸。注:对于回转表面,其加工余量是双边余量,即相邻两工序的直径差。其中对于外圆犣犱犱,而对于内孔犣犱犱,如图)和图)所示。式中:犣 直径上的加工余量;犱 前工序加工直径;犱 本工序加工直径。犪)犫)犮)犱)图工序余量 尺寸要素犳 犲 犪 狋 狌 狉 犲狅 犳狊 犻 狕 犲拥有一个或多个本质特征的几何要素,其本质特征中只有一个可作为变量参数,其余的则是“单一参数族”的一部分,且遵守此参数的单一约束属性。来源:,有修改 最小包容区域犾 犲 犪 狊 狋犲 狀 狏 犲 犾 狅 狆 犲狕 狅 狀 犲用理想要素包容被测要素的提取要素时,具有最小宽度或直径的包容区域。评估犲 狏 犪 犾
11、狌 犪 狋 犻 狅 狀用于确定某一特征值或其公称值和其极限值的操作。来源:,尺寸验收判别模式 通用计量器具 概述通用计量器具通常用于测量尺寸,对遵循包容要求的尺寸要素,工件的检验还应测量工件的形状误犌犅犜 差(如圆度、直线度等),并把这些形状误差的测量结果与尺寸的测量结果综合起来,以判定工件表面各部位是否超出最大实体边界。另外,在实际生产中,由于受到温度、压陷效应等的影响,或存在计量器具和标准器的系统误差未修正的情况,因此,任何验收方法都可能发生一定的误判和误收。测量误差引起的误判概率、工件形状误差引起的误收率均可以计算。为保证验收质量,标准规定了工件尺寸验收极限。尺寸验收极限方式及选择验收极
12、限是判断工件尺寸合格与否的尺寸界限,验收极限方式包括以下三种:非内缩验收极限,双边内缩验收极限,单边内缩验收极限。详细的尺寸验收极限方式及选择方法参见附录。尺寸仲裁对于测量结果的争议,可以采用更精确的计量器具或按事先双方商定的方法解决,一般情况下按 进行合格或不合格判定。验收质量影响误判概率的因素主要有测量能力、工艺能力指数犆、验收极限、工件尺寸在公差带内的分布情况等。当采用内缩方案,计量器具的测量不确定度允许值选用档时,犃狌(测量不确定度 内缩);选用档时,犃狌(内缩);选用档时,犃狌(内缩)。在其他条件相同的情况下,误收率随着内缩量的增大而减小,误废率则提高。工件的形状误差会引起误收,其误
13、收率随着验收极限的内缩而降低。误判概率及误收率按照 附录和附录给出的公式计算。专用计量器具(光滑极限量规)光滑极限量规设计原则光滑极限量规的设计符合极限尺寸判断原则(即泰勒原则)。通规用于控制工件的作用尺寸,其测量对象是与孔或轴形状相对应的完整表面,通规的公称尺寸等于被测要素的最大实体尺寸,且长度不小于配合长度。止规用于控制被测要素的实际尺寸,其测量面是点状的,止规的两测量面之间的公称尺寸等于被测要素的最小实体尺寸。若在某些场合下应用符合极限尺寸判断原则的量规不方便时,可在保证被检验工件的形状误差不致影响配合性质的条件下,使用偏离极限尺寸判断原则的量规,按照 附录进行判定。量规公差及量规型式量
14、规尺寸公差带及其位置要求,参见附录。合理的选择和使用光滑极限量规的型式,推荐的量规型式和应用尺寸范围参见附录。采用光滑极限量规的判则 合格性判则用符合标准的量规检验工件(机后工件),如通规能通过且止规不能通过,则该工件为合格品,否则犌犅犜 工件不合格。注:用于检验孔径的光滑极限量规即塞规,其测量面为外圆柱面,圆柱直径具有被检孔径最小极限尺寸的为孔用通规,具有被检孔径最大极限尺寸的为孔用止规。使用时,通规可通过被检孔,表示孔径不小于最小极限尺寸,止规不通过被检孔,表示孔径不大于最大极限尺寸。如此,说明被检孔径在规定的极限尺寸范围内,是合格的。注:用于检验轴径的光滑极限量规即卡规或环规,其测量面为
15、内圆环面,圆环直径具有被检轴径最大极限尺寸的为轴用通规,具有被检轴径最小极限尺寸的为轴用止规。使用时,通规通过被检轴,表示轴径不大于最大极限尺寸,止规不通过被检轴,表示轴径不小于最小极限尺寸。如此,则说明被检轴径在规定的极限尺寸范围内,是合格的。工序中检验可以根据工序要求设计量规,并在位检验某一工序后的工件合格性,检验原则符合该工序的极限尺寸判断原则。虚拟量规及应用 虚拟量规及分类虚拟量规是根据被测工件的功能要求和结构形状特征设计的数字化量规,其分为虚拟极限量规和虚拟功能量规。虚拟极限量规的应用场合与光滑极限量规相同,虚拟功能量规适用于有最大实体要求或最小实体要求的场合。虚拟极限量规遵守极限尺
16、寸判断原则要求,详细判则见 ,其中,虚拟通规用于控制被测要素的作用尺寸,该尺寸为直接全局尺寸,可根据不同的要求采用不同的拟合准则得到(如,对于外尺寸要素而言,为最小外接直径),虚拟止规用于控制被测要素的实际尺寸(任意两点式提取尺寸)。虚拟功能量规遵守相关要求(最大实体或最小实体要求)及尺寸公差要求,详细判则见 。用于获得直接全局尺寸的不同拟合准则的数学模型参见附录。应用虚拟量规的判则对于虚拟极限量规,在检验认证阶段要求使直接全局尺寸不超越其最大实体尺寸(),且任一局部实际尺寸不超越其最小实体尺寸()。对于虚拟功能量规,当用于最大实体要求时,要求直接全局尺寸不超越其最大实体实效边界尺寸(),且任
17、一局部实际尺寸不超越其最小实体尺寸()和最大实体尺寸()。当用于最小实体要求时,要求直接全局尺寸不超越其最小实体实效边界尺寸(),且任一局部实际尺寸不超越其最小实体尺寸()和最大实体尺寸()。依据虚拟量规的判则对工件的作用尺寸和局部实际尺寸进行数字化比较认证,由此判断工件是否合格。过程中的工序尺寸判定 过程中的尺寸控制界限尺寸控制界限是指加工过程中的工序尺寸允许值的上控制限()和(或)下控制限(),其控制限的中心值为;其上控制限()和下控制限()所界定的范围即为工序尺寸公差。注:工序尺寸公差是指加工过程中允许的工序尺寸变动量。对于某一工序加工中的连续变化尺寸的控制,其上控制限值和下控制限值是连
18、续变化的上、下边界犌犅犜 值,如图)所示。上、下控制限值的设定应结合加工过程的切削速度、工序余量等参数。对于某一工序加工后尺寸的控制,其上控制限值和下控制限值是最大允许值和最小允许值,如图)所示。上、下控制限值的设定应结合尺寸公差设计值、工件批统计质量指标等参数。犪)尺寸值控制界限犫)连续变化尺寸的控制界限图过程中尺寸控制界限图 过程中的尺寸合格性判定某一工序过程中的连续变化尺寸值始终位于控制界限内,认为该过程处于受控状态,否则处于非受控状态。某一工序加工后的尺寸值位于控制界限内为合格,否则为不合格。几何误差评定及最小区域的判别模式 拟合操作方法(拟合准则)在几何误差检验过程中,理想要素的位置
19、由对被测要素的提取要素进行拟合得到,拟合方法(拟合准则)主要有:最小区域法(切比雪夫法)、最小二乘法、最小外接和最大内切法。在工程图样中分别用最小区域()、最小二乘()、最小外接()、最大内切()等符号确定,如果图样上无相应的符号规定,获得理想要素位置的拟合方法一般缺省约定为最小区域法,圆度误差评定中不同拟合方法的应用如图所示。犌犅犜 犪)最小二乘法犫)最小外接法犮)最大内切法犱)最小区域法图圆度检验中的不同拟合操作方法 几何误差的最小区域法 概述几何误差的最小区域判别法要求包容区域满足最小条件,即理想要素包容被测要素的提取要素时,具有最小宽度或直径。注:最小条件是指被测要素相对于理想要素的最
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