1、上海大学 李明 （ ） 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 ) Geometrical Product Specification and Verification GPS/CMM GD&T /DE 上海大学 李明 （ ） 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 (ISO TC213/SAC TC240) 上海大学 李明 （ ） 工业产品精度的核心 功能 成本 3 精度是工程的基石 上海
2、大学 李明 （ ） 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 V GD T GPS V： Geometrical Product Specification and Verification（几何技术规范与验证） GD T： Geometric Dimensioning and Tolerancing （几何尺寸与公差 ） 4 控制制造成本的需求 上海大学 李明 （ ） 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
3、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 （ ） 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
4、6 上海大学 李明 （ ） 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 （ ） 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
5、 （同步、认证） 信息化 （平台、接口） 过程控制 8 TPD :Technical Product Documentation GPS V： Geometrical Product Specification and Verification TPS 上海大学 李明 （ ） 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 : Dimension Engineering） 吗？ GPS : Geometrical
6、Product Specification and Verification 9 上海大学 李明 （ ） （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 10 0 10 （ 3 5） 贯标效果 ？ 立项 年 年 15 0 （ 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 （
7、） 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 （ ） 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 （ ） 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
8、条件下的几何特性 13 上海大学 李明 （ ） 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 （ ） 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 （ ） 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
9、李明 （ ） 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 17 GPS V Geometrical Product Specification and Verification 上海大学 李明 （ ） 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
10、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 （ ） 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 （ ） 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 （ ） 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
11、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 （ ） 83.4 0.5 基于功能的工程图样 0.8 B 22 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 （ ） 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 （ ） 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 IS
12、O 14405-1:2010 必须慎用一般的线性尺寸和角度公差 24 上海大学 李明 （ ） 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 300.15 50 0.15 200.15 基准误差？ 25 上海大学 李明 （ ） 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
13、（ ） 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 （ ） 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 （ ） 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 （ ） 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
