现代几何产品精度设计与保障的体系和关键技术

置 度 ，规范 了 同组 被 测要 素 （ 孔 ） ／／ 基准体 系 ６ 在Ａ ＢＣ 约 束 ，以及在 Ｂ 准 、Ｃ 准和 ６ 实际尺 寸 条件 约束 基 基 孔 下 的相 互位 置精度 要 求 。
从上面的各项标注情况来看 ，只有⑤尺寸公差标
注 是 根据 该工 件 的功 能和 实际 应用 要 求所确 定 的 ，而 其 它几个 则完 全是 根据 ａ Ｔ过 程误 差 分离和 控 制要 求 ｎ 所 增 设 的。如 果 有必 要 ，还 可 以通 过公 差 带做 更进 一 步 的有关 误差 分离 的公 差标注 。 当误 差被 足够 分离后 ，在 批量 加 工 的情况 下 ，就
括 以下 几个 方面 。 ａ 据机 械设 计所 提 出 的功能 和性 能 ． 根
图３ 精度 设计流 程 与方 法
２１年第 期 ０２ ７
汽车Ｔ艺与材料 Ａ＆ ２ ＴＭｌ ３
．
ＡＴ ＆Ｍ 碗 界
件 的最 终要 求 ，同 时也通 过 图样 的公差 标注 ，有 效地 规范和 分离 了制 造过 程 中的相 关误 差。 精度 设计 中 的
ｄ根 据 工件 应用 工况 （ 夹、 安放 、装 配 ） ． 装 的要 求 ，为尺 寸和 几何 （ 形位 ） 公差增加相 关的约束和附加
条件，如延伸公差（ 、最大实 体⑩ 、 最小实体①、 可逆要求⑥、非刚性工件（、夹持方式等。
ｅ根据产品精度和质量保障要求 ，选择合理 ．
的测 量 方法 、 设计 合理 的测量 规 范 ，确 定 工件 质 量控 制 指标 （ 统计 过 程控 制 （ Ｐ Ｓ Ｃ）、过 程 能力 指数 （ Ｐ Ｃ Ｃ 、 等 ） ），对 测量 系统 进 行 相 应 的 评估 分 析 （ 确定 度 估算 和 管理 、测量 系统 分析 不
公差标注。而在现代精度设计过程中，它全然已经是
一
何规范的修 改成本减少１ ％、制造过程 中的材料浪 ０ 费减 少２ ％、检测过程 中仪器和测量评价成本节约 ０
２ ％、产 品研 发 的周期缩 短３ ％ 。 ０ ０
个 系统 的概 念 了。ＩＯ 准 中关 于 几何 产 品的 设计 Ｓ 标
和 质 量 问题 ，早 在 １ ９ 年 就 已提 出 了全 新 的概 念 ， ９３
置度 ，规范 了同组被 测要 素 （ 孔 ） ／／基 准体 系 ６ 在ＡＢＣ 约束 下 的相互 位置精 度 要 求。该 项误 差涉 及到 工件 基
３工程 图样对制造过程与质量过程控 制 的规 范作 用
作 为 工程语 言 的一种 载体 ，工 程 图样 不仅规 范工
准 平 面装 夹 、工件定 心基准 装夹 及 中心找 准 、工件 定
ｌ
Ｇｓ 充 准 阵 Ｐ补 标 矩
图２ 国家标 准 中ＧＰ 标 准 矩阵简 表 Ｓ
我国的几何技术规范和标准体系 ，基本上等同采 用了ＩＯ Ｓ 标准和标准体系 ，目前已颁布 的９ 个相关标 ４ 准 中有７ ％是新发布和修订的，是基于新一代几何技 ０
术规 范理 念 的。但 是 ，如何 有 效地 应用 全 新理念 的标
要 求 ，完成 精度 等级 设计 和分 配工作 。 ｂ根 据精 度 等级 、功 能 要求和 几何 特 征 的具体 情 ． 况 ，确 定尺 寸和 几何 （ 位 ） 形 公差 要求 。 ｃ根据 制造 过程 质 量控 制 要 求 ，增 加相 应 的几何 ．
准 体 系和 相应 规范 ，真 正 一体 化开展 几何 产 品精 度 设
ｈ 产 品 设 计 信 息 版 本 释 放 ，其 中应 包 括 工 程 图 ．
图４ 精度 设计 中的 图样案 例
图４ 中公差标 注 的含 义与控 制作 用如 下。
①尺寸 ：标注了一个未标注基； 隹的位置度，规范
了仅 对 同组被 测 要 素 （ 孔 ） ６ 相互 位 置 精度 的要 求 。
关键词 ：几何技 术规范 精度 设计 质量控 制 产品验收
中图分类号 ：Ｕ ６ ．６ ４ ３０
文 献标 识码 ：Ｂ
■
上海 大学
李
明
１ 概 述
产 品 的质 量 是 设计 出来 的 ，据相 关统 计 ，７ ％ ０ 的产 品质 量 问题 与 设计 有直 接 的关系 。机械 产 品从研 发到 生产 的整 个过 程 涉及 到 ３ 方 面 的设 计 ，机 械产 个 品设 计流 程及 设计环 节 的相互 关 系见 图 １ 。
有可 能通 过ＳＰ Ｃ等统 计 手段 对加 工 过程 进行 有 效地监
ａ制订 了相应的测量器具验收检测和复检检测规 ．
范 标准 ，如 Ｇ ／ ６ ５ （ｔ Ｓ ０ ６ ） 标准 就是 ＢＴ １８ ７ｉ Ｏ １ ３ ０系列 ｄＩ
针对数字化几何量测量设备 （ 坐标测量机 ） 精度检测
度 ，规 范 了 同组 被 测 要 素 （ 孔 ）在 Ａ Ｂ基准 体 系约 ６ ／
束下 的相互 位置 精度 要 求。该 项误 差涉 及 到工件 基准 平 面和 工件定 心基 准装 夹及 中 心找准 等环 节。
工工艺设计 ，但却包括 了检测规范和验收规范 ，是对 设计结果的一种保障。
④尺寸 ：标注 了一个相对于Ａ ＢＣ ／／ 基准体 系的位
号 标注 ） 值 数定 义
产品 文 公 差定 实 际要 件表示 素 的特 工 件偏 要素特 测量 计 量器
１ 尺寸 ２ 矩离 ３ 半径 ４ 角度 基 础 ５ 与基 准无 关 的线 的形状 ＧＰ ６ 与基 准有 关 的线 的形状 Ｓ 标 准 ７ 与基 准无 关 的面 的形状 ８ 与基 准有 关 的面 的形状 ９ 方 向 １ 位置 ０ １ 圆跳 动 １ １ 全跳 动 ２ １ 基准 ３ １ 轮廓 粗糙度 ４ １ 轮廓 波纹度 ５ １ 基本 轮廓 ６ １ 表面 缺陷 ７ １ 陵边 ８
【 Ａ ）），并 为尺 寸和 几何 （ ＭＳ 形位 ）公差 添加
图样案例见 图４ 。
Ｊ Ａ Ａ 面 —
相 应 的条件和 方法 等约 束。
．
ｆ 据 公 差 标 注 ，结 合 制 造过 程 质 量 控 制水 ． 根 平 ，进 行 空 间尺 寸 链计 算和 公 差标 注 的分析 和优 化 工 作 ， 目前 能有 效 完成 该 方面 分析 工 作 的软 件
面临的切实问题。
２ 精度设计 流程与相关问题
产 品精 度 设 计 的 目的 是 要 获 得 一 个
满足上游 设计 中虚 拟样 机性能和功能的
工 程 实物 ，其 涉 及 到后 续 制造 、检 测 和
产 品验 收等整个过程 。精度 设计 流程 与
方法见 图３ 。
在几何精度设计 阶段 的任 务主要包
图 １ 机械产 品设 计流 程及 设计环 节 的相互 关 系
程 ， 目前 这样 一种 先进 的设计 理 念 已在 先进 国家 得到 了广 泛 的应用 。依 照 国外 的评估 ，通 过 这样 的标 准和 规范 指 导 ，应 用 新一代 Ｇ Ｓ Ｐ 技术 可 以使设 计 中几
图１ 中所提 及 的精 度 设计 概 念和 范 围远 远超 出 了 传统 的精 度 设计概 念 。传 统 的精 度 设计 是工程 图 中 的
ＡＴ １ 界 ＆／＇飙 ４
现代几何产 品精度设计 与保 障 的体系和
关键技术
摘妻：从产品精度设计与保障的整个过程出发 ， 探讨 了精度设计的过程、方法、相关技术及其
应用等 问题 ，介绍 了在新一 代几何 技术规范 （ Ｐ 标准体 系 的指导下 ，现代精度设计 系统 中对制 Ｇ Ｓ）
造过程 、质量 过程控制 、精度检 测过程 、精度验 收过程及相 关系统认证 的规范与 方法。
同时 提 出 了 “ 一个标 准 、一 次检 测 、全球 接 受” 的标
准化 策略 ，并 在此 基础 上 先后 发 布 了一 系列பைடு நூலகம் 于新 一 代几 何技 术 规范理 念 的标准 体 系和相 关标 准 ，其核 心
就是 ：以产 品功 能为 目标 ，以计 量数 学 为基础 ，以数
字化 为手段 ，一体 化考虑产 品精度设计 、制造 、检
测 、计 量和 认证 等环 节 。图２ “ ＢＺ ２ ３ ８ ２ ０ 为 Ｇ ０ ０ ： ０ ６
（Ｓ Ｔ ４ ３ ：９ ５ ＭＯＤ ）产 品几何 技 术 规 ＩＯ／ Ｒ １ ６ ８ １ ９
范 （ Ｓ） ＧＰ 总体 规 划 ” 中 的Ｇ Ｓ 准矩 阵简 表 。 Ｐ标 从 这个 矩 阵上 部 的链 环 中 可 以非 常清 晰地 看 到 整 个标 准所 包括 的体 系和 内容 。 新一 代 Ｇ Ｓ Ｐ 有效 地 规 范 了精度 设 计 的整 个 过
样 、设计 计 算说 明 、测量 、验 收和 认证 规范 等 。 从 上 面 的 精 度 设 计 流 程 中 可 以 看 到综 合 考虑 功 能 、设计 、制造 、检验 、验 收和 认证 的设 计理 念和 方 法。 在这 个流 程 中 ，值 得注 意 的环节 是 它并不 包括 加
③尺寸 ：标注了一个相对于Ａ Ｂ ／ 基准体 系的位置
Ａ ●＿ 乙— －
有 西 ｆ－ Ｕ ３ － Ｇ公司 的Ｖ Ａ ７ Ｓ 软件 等 。在 此过程 中 同时 会 考虑 制造 成本 问题 。 ｇ完 成 工程 图样 尺 寸 和 几何 （ 位 ） 差 规范 （ ． 形 公 原 称 标 注 ） 同时完 成 测 量 和验 收操 作 过程 规 范 的 制 ， 订 。 在 数 字 （ 标 ） 量 方面 ，一 般 会 同时 提供 规 坐 测 范 的测量 程序 ，其 编制 的工 具平 台一 般 为坐标 测量 机 的 脱机 编 程 平 台 ，如 海 克斯 康 的Ｐ — Ｃ ＤＭｌ 、Ｚ ＩＳ Ｓ ＥＳ 的Ｃ ｌ ｓ 、西 门子 的 Ｕ Ｃ ａ ｐｏ ｙ Ｇ— ＭＭ软 件 等 ，其 编程 语 言 可 以是 各软 件 专 用 的 ，也可 以是基 于 通用 Ｄ Ｉ语 ＭＳ 言 或 ｌ＋ 范 。 目前 ，Ｄ Ｉ语 言程 序 的应 用相 对 较 ＋ 规 ＭＳ 广 ，今 后规 范接 口的趋 势是 采用 Ｉ＋ ＋ 规范 。