GBT 1958-2017 产品几何技术规范(GPS)几何公差 检测与验证-(高清正版).pdf
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1、前言范围规范性引用文件术语和定义相关符号一般规定检测条件几何误差及其评定基准的建立和体现测量不确定度 合格评定 仲裁 附录(资料性附录)工程图样和技术文件中的相关符号及说明 附录(资料性附录)检验操作 附录(资料性附录)检测与验证方案 附录(资料性附录)最小区域判别法 附录(资料性附录)在矩阵模型中的位置 犌犅犜 前言本标准按照 给出的规则起草。本标准代替 产品几何量技术规范()形状和位置公差检测规定,与 相比主要技术变化如下:标准名称由原来的产品几何量技术规范()形状和位置公差检测规定修改为产品几何技术规范()几何公差检测与验证;增加了几何误差检测与验证中涉及到的术语和定义(见第章);增加了
2、几何误差检测与验证技术文件中的相关符号(见第章和附录);调整了几何公差项目及符号(见表,年版的表);将“一般规定”扩展修改为“一般规定”“检测条件”“测量不确定度”(见第章、第章、第章;年版的第章);将“形状误差及其评定”和“位置误差及其评定”合并调整为“几何误差及其评定”,并对章节内容进行了系统的更新及编排(见第章;年版的第章和第章);完善修改了“跳动”的定义及检测方法(见;年版的);修改了“基准的建立和体现”,对章节内容进行了系统的更新及编排,增加了采用模拟基准要素和拟合(组成导出)要素体现基准的图例;明确了基准目标是由基准要素的部分要素建立基准,其体现方法有模拟法和拟合法两种(见第章,年
3、版的第章);将标准中的有关术语进行了相应的改动,如“被测提取要素”改为“被测要素的提取要素”;“提取导出球心、提取导出圆心、提取导出中心线”等改为“提取导出要素(球心、圆心或中心线等)”;增加了测量不确定度(见第章);增加了合格评定(第 章);修改了“仲裁”,并对章节内容进行了必要的更新和编排(见第 章,年版的第章);增加了几何误差的检验操作规范及缺省规范,给出了典型几何误差检验操作图例(图释)(见附录);将“检测方案”修改为“检测与验证方案”(见附录,年版的附录),同时以原附录方案的图例为基础,经筛选、更新、补充、调整形成了新的检测与验证示例。给出了基于新一代操作技术的几何误差检测与验证方法
4、和检验操作集示例。附录的表 表 的表中序号带的表示修订后新增的示例,其中带的示例采用了原标准中的测量装置和检测与验证方案,但更新了图例标注及说明;带的示例采用了新的测量装置和检测与验证方案;将“最小区域和定向最小区域判别法”修改为“最小区域判别法”,增加了位置误差的定位最小区域判别法(见附录,版的附录);增加了在矩阵模型中的位置(见附录)。本标准由全国产品几何技术规范标准化技术委员会()提出并归口。本标准起草单位:中机生产力促进中心、郑州大学、北京市计量检测科学研究院、上海大学、深圳市犌犅犜 计量质量检测研究院、上海市计量检测科学研究院、大连机车车辆有限公司、北京汽车股份有限公司。本标准主要起
5、草人:明翠新、张琳娜、赵凤霞、吴迅、李明、于冀平、瞿潮庆、郑鹏、王红、滕丽静、李海斌。本标准所代替标准的历次版本发布情况为:、。犌犅犜 产品几何技术规范(犌犘犛)几何公差检测与验证范围本标准规定了几何公差中的形状误差、方向误差、位置误差和跳动的检测条件、检测方法、误差评定方法、测量不确定度估算方法、检测与验证操作集(操作算子)制定方法及合格评定规则,并给出了几何误差的检测与验证方案及示例。本标准适用于工件几何误差的检测与验证。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是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。
6、产品几何技术规范()几何公差形状、方向、位置和跳动公差标注 形状和位置公差未注公差值 产品几何技术规范()公差原则 圆度误差的评定两点、三点法 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 产品几何量技术规范()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 产品几何量技术规范()工件与测量设备的测量检验第部分:测量设备校准和产品检验中测量的不确定度评定指南 产品几何技术规范()工件与测量设备的测量检验第部分:关于对测量不确定度的表述达成共识的指南 产品几何量技术规范()几何要素第部分:基本术语和定义 产品几何量
7、技术规范()几何要素第部分:圆柱面和圆锥面的提取中心线、平行平面的提取中心面、提取要素的局部尺寸 测量管理体系测量过程和测量设备的要求 产品几何技术规范()总体规划 产品几何技术规范()坐标测量机()确定测量不确定度的技术第部分:应用已校准工件或标准件 产品几何技术规范()通用概念第部分:几何规范和验证的模式 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 ()产品几何技术规范()几何公差形状、方向、位置和跳动公差(),)()产品几何技术规范()几何公差基准和基准体系(犌犅犜 ()术语和定义 、和 界定的术语和定义适用于本文件。为了便于使用,以下重复列出了 、中的一些术语
8、和定义。组成要素犻 狀 狋 犲 犵 狉 犪 犾犳 犲 犪 狋 狌 狉 犲面和面上的线。,定义 注:中还规定了公称组成要素、实际(组成)要素、提取组成要素、拟合组成要素等术语。导出要素犱 犲 狉 犻 狏 犲 犱犳 犲 犪 狋 狌 狉 犲由一个或几个组成要素得到的中心点、中心线或中心面。,定义 注:中还规定了公称导出要素、提取导出要素、拟合导出要素等。尺寸要素犳 犲 犪 狋 狌 狉 犲狅 犳狊 犻 狕 犲由一定大小的线性尺寸或角度尺寸确定的几何形状。注:尺寸要素可以是圆柱形、球形、两平行平面、圆锥形或楔形。,定义 方位要素狊 犻 狋 狌 犪 狋 犻 狅 狀犳 犲 犪 狋 狌 狉 犲能确定要素方向和
9、或位置的点、直线、平面或螺旋线类要素。,定义 基准要素犱 犪 狋 狌犿犳 犲 犪 狋 狌 狉 犲零件上用来建立基准并实际起基准作用的实际(组成)要素(如:一条边、一个表面或一个孔)。,定义 模拟基准要素狊 犻 犿狌 犾 犪 狋 犲 犱犱 犪 狋 狌犿犳 犲 犪 狋 狌 狉 犲在加工和检测过程中用来建立基准并与实际基准要素相接触,且具有足够精度的实际表面(如一个平板,一个支撑、一根心轴或基准目标等)。,定义 操作狅 狆 犲 狉 犪 狋 犻 狅 狀获取要素或特征值以及它们的公称值和极限值的特定方法。,定义 评估犲 狏 犪 犾 狌 犪 狋 犻 狅 狀用来确定特征值、公称值及其极限值的操作。,定义 犌
10、犅犜 拟合要素犪 狊 狊 狅 犮 犻 犪 狋 犲 犱犳 犲 犪 狋 狌 狉 犲通过拟合操作,由非理想表面模型或实际表面建立的理想要素。,定义 操作集狅 狆 犲 狉 犪 狋 狅 狉操作算子狅 狆 犲 狉 犪 狋 狅 狉一组有序的操作。,定义 规范操作狊 狆 犲 犮 犻 犳 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀狅 狆 犲 狉 犪 狋 犻 狅 狀仅用数学表达式、几何图形、算法或其综合来明确表达的操作。,定义 注:中还规定了缺省规范操作、特定规范操作和实际规范操作。检验操作狏 犲 狉 犻 犳 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀狅 狆 犲 狉 犪 狋 犻 狅 狀实际规范操作所规定的测量过程和或测量仪器的实施过程的操作。,
11、定义 注:中还规定了理想检验操作、实际检验操作和简化检验操作。规范操作集狊 狆 犲 犮 犻 犳 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀狅 狆 犲 狉 犪 狋 狅 狉一组有序的规范操作。,定义 注:中还规定了完整规范操作集、不完整规范操作集、缺省规范操作集、特定规范操作集和实际规范操作集。检验操作集狏 犲 狉 犻 犳 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀狅 狆 犲 狉 犪 狋 狅 狉一组有序的检验操作。,定义 注:中还规定了理想检验操作集、简化检验操作集和实际检验操作集。不确定度狌 狀 犮 犲 狉 狋 犪 犻 狀 狋 狔表征合理地赋予预定值或相关之值的分散性,与预定值或相关值相联系的参数。,定义 注:中还规定了测量不
12、确定度、规范不确定度、相关不确定度、方法不确定度、测量仪器不确定度、符合性不确定度和总不确定度等。相关符号几何误差检测与验证中可能涉及到的工程图样和技术文件中的相关符号及说明参见附录。一般规定 几何误差包括:形状误差、方向误差、位置误差和跳动,其所对应的几何公差项目及符号见表。犌犅犜 表几何公差项目及符号公差类型公差项目项目符号形状公差直线度平面度圆度圆柱度线轮廓度面轮廓度方向公差平行度垂直度倾斜度线轮廓度面轮廓度位置公差位置度同心度同轴度对称度线轮廓度面轮廓度跳动公差圆跳动全跳动 几何误差的检测与验证过程主要包括:确认工程图样和或技术文件中的几何公差规范;制定并实施检测与验证规范或检验操作集
13、(几何误差的检验操作参见附录,几何误差的检测与验证方案参见附录);评估测量不确定度(见第章);测量结果合格评定(见第 章)。工程图样和或技术文件是制订检验操作集的依据。若工程图样或技术文件未准确规范或规范的检验操作内容不完整,检验方与送检方对工程图样和或技术文件的解读及应对措施应达成共识。根据规范操作集制定实际检验操作集,编制测量过程规范文件(即:检测与验证规范),其测量过程的规范包括:测量方法、测量条件和测量程序等。注:测量过程规范文件可参考 制定。在几何误差的检测与验证过程中,测量不确定度的评估、表述及管理规范见第章。犌犅犜 按实际检验操作集进行操作得到测量结果,测量结果应包括几何误差测得
14、值和测量不确定度。按照测量结果与几何公差规范的符合性进行合格评定,见第 章。检测条件 检测条件应在检测与验证规范中规定。实际操作中,所有偏离规定条件并可能影响测量结果的因素均应在测量不确定度评估时考虑。几何误差检测与验证时缺省的检测条件为:标准温度为;标准测量力为。如果测量环境的洁净度、湿度、被测件的重力等因素影响测量结果,应在测量不确定度评估时考虑。几何误差检测与验证时,除非另有规定,表面粗糙度、划痕、擦伤、塌边等外观缺陷的影响应排除在外。几何误差及其评定 形状误差及其评定 形状误差形状误差是被测要素的提取要素对其理想要素的变动量。理想要素的形状由理论正确尺寸或和参数化方程定义,理想要素的位
15、置由对被测要素的提取要素进行拟合得到。拟合的方法有最小区域法(切比雪夫法)、最小二乘法、最小外接法和最大内切法等,工程图样或技术文件中的相关符号及说明参见附录表;如果工程图样上无相应的符号专门规定,获得理想要素位置的拟合方法一般缺省为最小区域法,最小区域判别法参见附录。注:最小区域法和最小二乘法根据约束条件不同分为三种情况:无约束(符号为和)、实体外约束(符号为和)和实体内约束(符号为 和)。注:形状误差值评估时可用的参数有:峰谷参数()、峰高参数()、谷深参数()和均方根参数(),其中峰谷参数()为缺省的评估参数。示例:图、图和图给出了三种不同的圆度图样标注示例及解释。图中,理想要素位置的获
16、得方法和形状误差值的评估参数均采用了缺省标注,规范要求采用最小区域法拟合确定理想要素的位置,采用峰谷参数作为评估参数。图中,符号表示获得理想要素位置的拟合方法采用最小二乘法,形状误差值的评估参数采用了缺省标注,评估参数为峰谷参数。图中,符号表示获得理想要素位置的拟合方法采用最小二乘法,符号表示形状误差值的评估参数为谷深参数。犪)图样标注犫)解释图圆度图样标注及解释犌犅犜 犪)图样标注犫)解释图圆度图样标注及解释犪)图样标注犫)解释图圆度图样标注及解释 形状误差评定的最小区域法最小区域法是指采用切比雪夫法()对被测要素的提取要素进行拟合得到理想要素位置的方法,即:被测要素的提取要素相对于理想要素
17、的最大距离为最小。采用该理想要素包容被测要素的提取要素时,具有最小宽度犳或直径犱的包容区域称为最小包容区域(简称最小区域),如图和图所示。注:图表示了不同约束情况下的最小区域法:无约束的最小区域法()、实体外约束的最小区域法()和实体内约束的最小区域法()。注:最小区域的宽度犳等于被测要素上最高的峰点到理想要素的距离值()与被测要素上最低的谷点到理想要素的距离值()之和();最小区域的直径犱等于被测要素上的点到理想要素的最大距离值的倍。注:一般情况下,各形状误差项目最小区域的形状分别与各自的公差带形状一致,但宽度(或直径)由被测提取要素本身决定。犪)无约束(犆)犫)实体外约束(犆犈)犮)实体内
18、约束(犆 犐)图不同约束情况下的最小区域法图形状误差值为最小包容区域的直径犌犅犜 方向误差及其评定 方向误差方向误差是被测要素的提取要素对具有确定方向的理想要素的变动量,理想要素的方向由基准(和理论正确尺寸)确定。注:当方向公差值后面带有最大内切()、最小外接()、最小二乘()、最小区域()、贴切()等符号时,表示的是对被测要素的拟合要素的方向公差要求,否则,是指对被测要素本身的方向公差要求。示例:图是对贴切要素的平行度要求示例及解释。符号 表示此规范是对被测要素的拟合要素的方向公差要求,在上表面被测长度范围内,采用贴切法对被测要素的提取要素(或滤波要素)进行拟合得到被测要素的拟合要素(即:贴
19、切要素),对该贴切要素相对于基准要素犃的平行度公差值为。犪)图样标注犫)解释图贴切要素的平行度要求 方向误差的评定方向误差值用定向最小包容区域(简称定向最小区域)的宽度或直径表示。定向最小区域是指用由基准和理论正确尺寸确定方向的理想要素包容被测要素的提取要素时,具有最小宽度犳或直径犱的包容区域,如图所示。注:各方向误差项目的定向最小区域形状分别与各自的公差带形状一致,但宽度(或直径)由被测提取要素本身决定。犪)误差值为最小区域的宽度犫)误差值为最小区域的直径图定向最小区域 位置误差及其评定 位置误差位置误差是被测要素的提取要素对具有确定位置的理想要素的变动量,理想要素的位置由基准和犌犅犜 理论
20、正确尺寸确定。注:当位置公差值后面带有最大内切()、最小外接()、最小二乘()、最小区域()、贴切()等符号时,表示的是对被测要素的拟合要素的位置公差要求,否则,是指对被测要素本身的位置公差要求。位置误差的评定位置误差值用定位最小包容区域(简称定位最小区域)的宽度犳或直径犱表示。定位最小区域是指用由基准和理论正确尺寸确定位置的理想要素包容被测要素的提取要素时,具有最小宽度犳或直径犱的包容区域,如图所示。注:各位置误差项目的定位最小区域形状分别与各自的公差带形状一致,但宽度(或直径)由被测提取要素本身决定。犪)误差值为最小区域的宽度犫)误差值为最小区域的直径犮)误差值为最小区域的直径图定位最小区
21、域 跳动跳动是一项综合误差,该误差根据被测要素是线要素或是面要素分为圆跳动和全跳动。圆跳动是任一被测要素的提取要素绕基准轴线做无轴向移动的相对回转一周时,测头在给定计值方向上测得的最大与最小示值之差。全跳动是被测要素的提取要素绕基准轴线做无轴向移动的相对回转一周,同时测头沿给定方向的理想直线连续移动过程中,由测头在给定计值方向上测得的最大与最小示值之差。犌犅犜 基准的建立和体现 基准的建立由基准要素建立基准时,基准由在实体外对基准要素或其提取组成要素进行拟合得到的拟合组成要素的方位要素建立,拟合方法有最小外接法、最大内切法、实体外约束的最小区域法和实体外约束的最小二乘法。单一基准的建立单一基准
22、由一个基准要素建立,该基准要素从一个单一表面或一个尺寸要素中获得。包括:)基准点:基准由理想要素(如:球面、平面圆等)在实体外对基准要素或其提取组成要素采用最小外接法(对于被包容面)或采用最大内切法(对于包容面)进行拟合得到的拟合组成要素的方位要素(球心或圆心)建立。示例如图所示。犪)图样标注犫)基准点的建立图基准点示例)基准直线:基准由理想直线在实体外对基准要素或其提取组成要素(或提取线)采用最小区域法进行拟合得到的拟合直线建立。示例如图 所示。犪)图样标注犫)基准直线的建立图 基准直线示例)基准轴线:基准由理想要素(如:圆柱面、圆锥面等)在实体外对基准要素或其提取组成要素采用最小外接法(对
23、于被包容面)或采用最大内切法(对于包容面)进行拟合得到的拟合组成要素的方位要素(或拟合导出要素)建立。示例如图 和图 所示。犌犅犜 犪)图样标注犫)基准轴线的建立图 基准轴线示例一犪)图样标注犫)基准轴线的建立注:圆锥的方位要素包括顶点和轴线,此图例中,规范要求仅用轴线这一方位要素建立基准。图 基准轴线示例二)基准平面:基准由在实体外对基准要素或其提取组成要素(或提取表面)采用最小区域法进行拟合得到的拟合平面的方位要素建立。示例如图 所示。犪)图样标注犫)基准平面的建立图 基准平面示例)基准曲面:基准由在实体外对基准要素或其提取组成要素(或提取曲面)采用最小区域法进行拟合得到的拟合曲面的方位要
24、素建立。示例如图 所示。犌犅犜 犪)图样标注犫)基准曲面的建立图 基准曲面示例)由两平行平面建立的基准中心平面:基准由满足平行约束的两平行平面同时在实体外对基准要素或其两提取组成要素(或两提取表面)采用最小区域法进行拟合、得到的一组拟合组成要素的方位要素(或拟合导出要素)建立。示例如图 所示。犪)图样标注犫)基准中心平面的建立图 基准中心平面示例 公共基准的建立公共基准由两个或两个以上同时考虑的基准要素建立。包括:)公共基准轴线:由两个或两个以上的轴线组合形成公共基准轴线时,基准由一组满足同轴约束的理想要素(如:圆柱面或圆锥面)同时在实体外对各基准要素或其提取组成要素采用最小外接法(对于被包容
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