几何技术规范(GPS)_00_现代几何精度技术的理念与标准

上海大学李明（[e-mail]）1现代几何精度技术的理念与标准2014.06李明教授(上海大学[e-mail])GeometricalProductSpecificationandVerificationGPS/CMMGD&T/DE上海大学李明（[e-mail]）2简历介绍上海大学教授、博导国内知名的几何技术规范和标准、几何精度设计与控制、几何坐标测量技术领域专家。精通ISO、GB和ASME标准和测量技术李明教授全国几何技术规范标准化技术委员会委员(ISOTC213/SACTC240)上海大学李明（[e-mail]）工业产品精度的核心功能成本3精度是工程的基石上海大学李明（[e-mail]）现代产品的功能的需求提升质量、品质的需求现代工业对几何精度控制的要求全面极端精度复杂大型微纳成本品质周期风险数字化产品的几何质量GPS＆VGD＆TGPS＆V：GeometricalProductSpecificationandVerification（几何技术规范与验证）GD＆T：GeometricDimensioningandTolerancing（几何尺寸与公差）4控制制造成本的需求上海大学李明（[e-mail]）互换性(Interchangeability)同一规格工件，不需要作专门的挑选和附加加工，就可以装配到所需的部位并能满足使用要求。工业化生产的基本要求保障售后服务:有利于规范、快捷响应和质量控制专业化制造的过程控制:有利于成本、效率和质量控制规范装配过程:规范、有利于快捷、高效和质量控制产品设计的规范化:有利于控制设计质量和成本技术支撑：规范、标准、管理、体系加快升级换代:规范和标准化地继承、拓展和成本控制5上海大学李明（[e-mail]）几何精度问题是座冰山如何看待几何精度问题人装备过程管理体系….?几何精度到底是一个什么样的问题？设计制造检测装配验收质保。。。使用管理几何质量是在系统工程模式和并行工作机制体系下形成的技术成本6上海大学李明（[e-mail]）传统检测技术数字测量技术实物比对检测数字状态检测事后调整过程控制形状精度尺度单一测量综合测量几何产品现代几何精度技术和标准的发展几何技术规范（GPS）标准体系基于几何基于计量数学和功能老的GPS标准体系现代GPS标准体系基于数字化制造过程合格判定精度检测精度设计精度分析设计优化技术规范7上海大学李明（[e-mail]）新一代GPS标准体系的特征功能验证测量人员生产人员设计人员规范（设计）工件制造实际工件检验测量结果数字化（CAD、GD＆T）规范化（流程、管理）协同化（同步、认证）信息化（平台、接口）过程控制8TPD:TechnicalProductDocumentationGPS＆V：GeometricalProductSpecificationandVerificationTPS上海大学李明（[e-mail]）对几何技术标准的基本了解ISO是什么，标准是怎么形成的？GB/T是什么标准，可以不用吗？您知道贵公司现在执行的标准版本吗？贵公司有对尺寸精度管理体系吗？您知道GPS吗？您知道GD＆T吗？您知道尺寸工程（DE:DimensionEngineering）吗？GPS:GeometricalProductSpecificationandVerification9上海大学李明（[e-mail]）（一流）企业实践从标准看我们落后有多少年国内企业采标国家标准制订国际标准跟踪ISO(国际标准)FDIS(最终国际标准草案)DIS(国际标准草案)CD(技术委员会草案)WD(工作组草案)企业/行业规范和标准新的国家标准原国家标准替代？废止？？0－5－100＋10（3－5）贯标效果？立项年年－150（3－5）GB/T推荐性标准？从标准贯彻和应用来看，我国企业设计水平平均落后至少35年10上海大学李明（[e-mail]）基于CAD技术的产品设计理想的几何特性理想的装配关系理想的使用工况公称模型（理想模型）＋理想工况理想的应用环境机械产品设计仅有CAD模型就够了吗？11上海大学李明（[e-mail]）工件的实际状况和工况的约束作用加工造成的误差环境引起的误差测量带来的误差温度、湿度、重力。。。装配引起的误差使用引起的误差人、机、物、环、法……变形、应力、约束。。。工况、精度保持性。。。所有的精度要求是有条件的!误差、控制能力……所有的测量结果是有条件的!12上海大学李明（[e-mail]）工程图样的技术规范所有的尺寸和几何关系都是有公差和需要控制的!几何精度的功能要求就是几何要素在约束条件下的几何特性13上海大学李明（[e-mail]）CAD模型精度设计与图样规范公差带实际工件实际要素功能基准测量基准误差几何精度控制对象大小形状方向位置几何精度设计评定方法表面结构组成要素导出要素尺寸要素评定14上海大学李明（[e-mail]）几何技术规范的控制内容大小形状方向位置表面结构15上海大学李明（[e-mail]）几何精度形成过程和控制方式大小、形状表面结构检测与控制工件部件产品制造部装总装精度设计功能技术指标方向、位置设计规范工艺规范几何精度要求约束条件精度实现与保障功能验收尺寸工程16上海大学李明（[e-mail]）几何精度设计流程与方法功能要求和虚拟样机精度控制计划误差控制及公差设计制造过程控制要求质量与测量控制计划工艺和工况约束要求公差分析和设计优化精度、验证与验收规范产品设计信息版本释放工程图样（公差规范和技术条件）产品精度测量规范产品几何验收规范相关验证认证规范公差的工程图样规范设计风险评估与管理17GPS＆VGeometricalProductSpecificationandVerification上海大学李明（[e-mail]）产品精度设计与保障流程误差控制与公差设计功能转换及风险管理精度检验与合格判定功能需求功能分析与转化几何精度控制计划产品制造功能检验与验收精度检测与验收零件设计部件设计总体设计图样规范装配设计应用设计图样规范验收规范GPS标准体系测量不确定度规范不确定度符合不确定度相关不确定度总不确定度方法过程18工程图样规范标注上海大学李明（[e-mail]）新一代GPS标准体系的核心检验人员设计人员19上海大学李明（[e-mail]）您能读懂最新规范下的工程图样吗？看不懂怎么办？设计工程师的素养问题工程图样技术含意能否完整传递？不能传递怎么办？20上海大学李明（[e-mail]）注：本页两图样均来自公开发表的学术论文不准确、甚至是错误的工程图样是绝大多数精度问题源头您能讲清什么是图样的功能要求吗？设计工程师的技术素养问题21上海大学李明（[e-mail]）83.4±0.5基于功能的工程图样Φ0.8B22功能的准确规范是设计工程师和工程图样的底线上海大学李明（[e-mail]）精度设计与工艺设计的协调如何实现加工过程中设计、评定基准的转换与应用23上海大学李明（[e-mail]）什么是尺寸的功能要求两点尺寸（局部尺寸）由球定义的局部尺寸最小二乘尺寸最大内接拟合圆最小外接拟合圆圆周直径（计算尺寸）面积直径（计算尺寸）体积直径（计算尺寸）最大尺寸最小尺寸平均尺寸中间尺寸中间范围尺寸范围尺寸功能描述ISO14405-1:2010必须慎用一般的线性尺寸和角度公差24上海大学李明（[e-mail]）50±0.15功能的转换与控制要求功能定义图样规范工艺转化产品验收25±0.15检验评定实际产品是非理想的30±0.1550±0.1520±0.15基准误差？25上海大学李明（[e-mail]）公差规范引出的问题“工艺保障”对设计有约束吗？公差设计如何协调与工艺设计的关系？什么是公差设计的功能要求？设计的根本任务是什么？(条件、宗旨、依据、结果)工艺的根本任务是什么？(前提、目标、结果、验证)由设计者根据功能要求给定，并兼顾制造和检测26上海大学李明（[e-mail]）公差设计的分析与验证问题27公差设计时是否进行尺寸链的分析与验证？公差设计时如何有效地控制成本？公差设计时如何兼顾制造和检验？公差设计分析、优化的工具有哪些？上海大学李明（[e-mail]）工件合格性判定的问题工件检验结果都合格，但装配却出现问题工件测量结果都不合格（测量系统没有问题），结果装配没有问题，功能良好原因：设计对零件功能定义不准确和公差规范不合理28上海大学李明（[e-mail]）单件生产与批量生产的质量问题为什么单件(微批量)生产能保证质量？为什么有批量的生产过程，质量就不易控制？成本？效率？技能单件、工匠式生产模式成本效率技术29管理体系标准批量、协同、工业化生产模式上海大学李明（[e-mail]）验收时合格性判定问题工件的工作状况与精度设计的关系是什么？工件的状况与检测验收的关系是什么？工件验收的合格性判定条件是什么？怎样避免验收的纠纷？30上海大学李明（[e-mail]）测量体系构建问题几何误差测量方法尺寸的局部测量方法综合功能量规方法卡类工具平板测量方法模拟实际应用传统测量方法数字测量方法坐标测量方法数字评定ISO/GBASMEISO/GB测量体系构建的依据是什么？测量体系验证的依据是什么？什么样的检测结果是可以接受的？31精度？上海大学李明（[e-mail]）测量结果数字测量方法测量评定结果的比对正确性再现性重复性数字测量方法基于几何测量方法基于功能测量方法规范规范规范规范要求针对同一测量任务，采用不同测量体系时，测量结果具有可比性。什么样的测量结果是合格并可以通过验收吗？32上海大学李明（[e-mail]）检测和验证的体系及管理测量不确定度管理(PUMA)测量结果的合格判定与验收（设计、制造、检验、认证）33GB/T18779(ISO14253)上海大学李明（[e-mail]）尺寸技术规范(DTS)尺寸工程及应用尺寸计划规范(DPS)理想模型(CAD)图样公差规范(GD&T)基准体系规范(Datum、RPS)质量过程控制(QC)质量过程能力(CP、CPk)公差分析优化(VA)测量体系规范(MPS)测量程序(CMM)逆向建模(RM)虚拟匹配(V-Match)装配调整规范(MAS)实物匹配(Match)检具测量(Cubing&Gage)制造系统(MS)工件/样件(WP/OTS)尺寸计划验证(DPV)虚拟动态功能定义规范(FDS)协同规范34数字验证体系上海大学李明（[e-mail]）35构筑制造强国之路的基石35制造强国梦，我们到底缺少什么？技术装备人才工具资金管理什么是现代制造？什么是现代几何精度技术？看法思想思维理念!制造强国梦，我们从什么做起？贯标!35体系上海大学李明（[e-mail]）0ISOFDISDISCDWDISO标准修制订GBFDISDISCDWDGB标准修制订－5理念的提出与实践一流企业实践行业共识－10－20企业采标旧GB新GB＋15我国制造业的理念落后先进国家至少35年＋5年几何技术规范（GPS,GeometricalProductSpeci