《产品几何技术规范（gps）几何精度的检测与验证 第2部分：形状、方向、位置、跳动和轮廓度特征的检测与验证gbt 40742.2-2021》详细解读

《产品几何技术规范（gps）几何精度的检测与验证第2部分：形状、方向、位置、跳动和轮廓度特征的检测与验证gb/t40742.2-2021》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4一般规定5检验操作集6测量不确定度评估7合格评定附录A(资料性)提取策略contents目录附录B(资料性)拟合操作附录C(资料性)基准的建立附录D(资料性)滤波操作附录E(资料性)形状特征检测与验证操作及应用示例附录F(资料性)方向特征检测与验证操作及应用示例附录G(资料性)位置特征检测与验证操作及应用示例contents目录附录H(资料性)跳动特征检测与验证操作及应用示例附录I(资料性)轮廓度特征检测与验证操作及应用示例附录J(资料性)与GPS矩阵模型的关系参考文献011范围0102030405形状特征包括平面度、圆柱度、圆度等。方向特征涉及平行度、垂直度、倾斜度等。位置特征涵盖同心度、同轴度、对称度等。跳动特征包括圆跳动、全跳动等。轮廓度特征涉及线轮廓度和面轮廓度。涵盖的几何特征类型适用于产品几何精度的检测与验证。提供形状、方向、位置、跳动和轮廓度特征的检测方法与评定准则。适用于各类机械加工、制造及检测领域。标准的适用范围本标准不涉及具体检测设备的操作方法与使用技巧。不包含非几何特征的检测与验证方法，如材料性能、表面处理等。未涉及特定行业或产品的专用检测标准。不包含的内容022规范性引用文件引用标准本标准主要引用了GB/T1182、GB/T4249等国家标准。同时，还参考了ISO、IEC等国际标准化组织的相关标准。引用文件中详细说明了产品几何技术规范的术语和定义。提供了形状、方向、位置、跳动和轮廓度特征的检测与验证方法。明确了检测与验证过程中的环境要求、设备要求、操作流程等。引用内容03便于使用者准确理解和实施本标准，提升标准的实用性和可操作性。01确保本标准的制定过程严谨、科学，与相关国际、国内标准保持一致。02提高产品几何精度的检测与验证水平，为制造业的高质量发展提供技术支持。引用目的033术语和定义01023.1几何精度几何精度是评价产品质量的重要指标，直接影响产品的功能、性能和互换性。几何精度是指在产品几何技术规范中，对形状、方向、位置、跳动和轮廓度等特征所规定的精度要求。3.2形状特征形状特征是指产品表面或要素所呈现出的特定几何形态，如平面度、圆柱度、圆度等。形状特征的检测与验证是确保产品几何精度的重要环节，通常采用相应的量具或测量设备进行检测。方向特征是指产品表面或要素之间所呈现出的特定方向关系，如平行度、垂直度等。方向特征的检测与验证对于保证产品的装配性能和运动精度具有重要意义，通常采用比较测量法或坐标测量法进行检测。3.3方向特征位置特征是指产品表面或要素在空间中所处的具体位置，如位置度、同轴度等。位置特征的检测与验证是确保产品各要素之间相对位置关系准确性的关键，通常采用坐标测量法或综合检测法进行检测。3.4位置特征跳动特征是指产品旋转或移动过程中，表面或要素所呈现出的周期性变化，如径向跳动、轴向跳动等。跳动特征的检测与验证对于评估产品的动态性能和稳定性至关重要，通常采用专用测量仪器进行检测，如跳动检查仪等。3.5跳动特征3.6轮廓度特征轮廓度特征是指产品表面或要素所呈现出的宏观轮廓形状和微观轮廓细节的综合表现，如线轮廓度和面轮廓度等。轮廓度特征的检测与验证是确保产品外观质量和功能性能的重要手段，通常采用触针式轮廓仪或光学测量系统进行检测。044一般规定位置特征产品几何特征的位置，如对称度、同轴度等。方向特征产品几何特征的方向，如平行度、垂直度等。形状特征产品几何特征的形状，如平面度、圆柱度等。几何精度指产品几何特征的形状、方向、位置、跳动和轮廓度等参数的精确程度。检测与验证通过测量、计算、比较等方法，对产品的几何精度进行评定和确认的过程。4.1术语和定义准确性原则检测与验证应确保结果准确可靠，能够真实反映产品的几何精度。完整性原则检测与验证应涵盖产品所有相关的几何特征，确保全面评估产品的几何精度。可操作性原则检测与验证方法应简便易行，便于实际操作和应用。4.2检测与验证的原则选择检测与验证方法根据产品的特点和要求，选择合适的检测与验证方法。确定检测与验证对象明确需要检测与验证的产品及其几何特征。实施检测与验证按照选定的方法，对产品进行实际的检测与验证操作。出具检测与验证报告根据分析结果，出具详细的检测与验证报告，以供相关方参考和使用。分析检测与验证结果对检测与验证所得数据进行处理和分析，评定产品的几何精度。4.3检测与验证的流程055检验操作集检验操作集是指在特定条件下，为验证产品几何精度而实施的一系列有序操作的集合，旨在确保产品质量符合预设标准。定义与目的本部分规定的检验操作集适用于形状、方向、位置、跳动和轮廓度等几何特征的检测与验证。适用范围检验操作应遵循公正、科学、准确的原则，确保检验结果的真实性和可靠性。检验原则5.1检验操作集概述检验前准备包括检验设备选择、校准与调试，检验环境条件设置，以及被检产品的预处理等。检验实施步骤详细阐述各类几何特征的检验方法、测量技巧、数据处理及误差分析等关键环节。检验后处理涉及检验结果的判定、报告编制、不合格品处置，以及检验数据的归档与管理等方面。5.2检验操作集构成检验人员应具备相应的专业技能和资质，熟悉本规范及相关标准，确保检验操作的准确性。人员资质要求检验设备应定期进行维护保养，确保其处于良好工作状态，避免因设备故障导致检验失误。设备维护保养注意控制检验环境的温度、湿度、振动等关键因素，以减小其对检验结果的影响。环境因素影响检验过程中涉及的数据和信息应严格保密，防止泄露，确保企业知识产权安全。数据安全与保密5.3检验操作注意事项066测量不确定度评估测量不确定度是表征测量结果分散性的参数，反映了对测量结果不能肯定的程度。测量不确定度可分为标准不确定度和扩展不确定度，其中标准不确定度又可分为A类标准不确定度和B类标准不确定度。定义分类测量不确定度的定义与分类测量设备的不确定度包括测量设备的精度、稳定性、重复性等因素引入的不确定度。测量方法的不确定度测量方法的选择、测量原理的近似性、测量过程中的简化等因素均会引入不确定度。环境条件的不确定度温度、湿度、振动等环境条件的变化会对测量结果产生影响，从而引入不确定度。人员操作的不确定度测量人员的技能水平、视觉判断、读数习惯等因素也会对测量结果产生影响。测量不确定度的来源

测量不确定度的评估方法A类标准不确定度评估通过统计分析的方法，对测量数据进行处理，得到A类标准不确定度。常用的统计方法包括贝塞尔公式法、极差法等。B类标准不确定度评估根据测量设备的精度等级、检定证书等信息，采用概率分布的方法评估B类标准不确定度。常用的概率分布包括正态分布、均匀分布等。扩展不确定度评估在标准不确定度的基础上，乘以相应的包含因子，得到扩展不确定度。包含因子的大小取决于所需的置信水平和测量结果的分布情况。在轮廓度特征检测中，测量不确定度可用于评估轮廓度误差的范围，为产品的质量控制提供有力支持。在跳动特征检测中，通过评估测量不确定度，可以判断跳动量是否满足设计要求，进而保证产品的动态性能。在位置特征检测中，测量不确定度有助于分析位置误差的来源，为优化测量方法和提高测量精度提供依据。在形状特征检测中，测量不确定度可用于评估测量结果与实际形状之间的偏差，从而判断形状特征的合格性。在方向特征检测中，通过评估测量不确定度，可以确定方向特征的测量精度和可靠性，为后续的加工和装配提供指导。测量不确定度在形状、方向、位置、跳动和轮廓度特征检测与验证中的应用077合格评定根据产品几何技术规范的要求，对产品的形状、方向、位置、跳动和轮廓度特征进行逐项检测，确保每项特征均符合规定要求。符合性评定合格评定应涵盖产品几何技术规范的所有相关特征，确保产品的整体几何精度符合标准。完整性评定合格评定应基于客观的检测数据和标准要求进行，避免主观因素对评定结果的影响。客观性评定合格评定的基本原则根据产品特点和检测需求，制定详细的合格评定计划，包括检测项目、检测方法、检测设备等。制定评定计划实施检测评定结果判定按照评定计划，对产品进行逐项检测，记录检测数据，并对数据进行处理和分析。将检测数据与标准要求进行比对，判定产品是否合格，并形成书面评定报告。030201合格评定的程序与方法检测环境的控制保持检测环境的稳定，如温度、湿度等，以减少环境因素对检测结果的影响。检测人员的培训对检测人员进行专业培训，提高其检测技能和水平，确保检测工作的有效性。检测设备的选择与校准选用符合精度要求的检测设备，并定期进行校准，确保检测数据的准确性。合格评定的注意事项08附录A(资料性)提取策略根据产品的几何特征，如形状、方向、位置等，制定相应的提取策略。基于几何特征确保所提取的几何特征能够全面反映产品的精度状态，同时具备足够的代表性。全面性与代表性提取策略应便于实际操作，降低操作难度，提高检测效率。可操作性与便捷性提取原则针对产品的形状特征，采用适当的测量工具和手段，如卡尺、千分尺等，进行精确测量，并提取关键数据。形状特征的提取通过确定产品的基准面和方向，利用相关测量设备检测产品各方向上的偏差，从而提取方向特征。方向特征的提取根据产品的设计要求和实际安装位置，使用三维坐标测量仪等设备，对产品的关键位置进行精确定位和测量。位置特征的提取借助专业的轮廓测量仪或跳动检测仪，对产品的跳动和轮廓度进行细致检测，提取相关特征数据。跳动和轮廓度特征的提取提取方法提取流程明确提取目的和要求，准备相应的测量工具和设备，确保测量环境符合标准。按照提取方法逐步进行实际操作，记录测量数据，确保数据的真实性和准确性。对测量数据进行处理和分析，提取出反映产品几何精度的关键特征。整理提取结果，形成详细的报告或文档，为后续的产品开发和改进提供有力支持。准备阶段实施阶段分析阶段总结阶段09附录B(资料性)拟合操作拟合操作的定义拟合操作是指通过特定的算法，将一组离散的数据点近似表示为一个连续的数学模型或几何形状的过程。在产品几何技术规范中，拟合操作被广泛应用于形状、方向、位置和轮廓度等特征的检测与验证，以提高测量的准确性和可靠性。拟合操作的分类根据拟合目标的不同，拟合操作可分为形状拟合、方向拟合、位置拟合和轮廓度拟合等。形状拟合主要针对产品的形状特征进行拟合，如平面、圆柱、圆锥等。方向拟合则关注产品的方向特征，如垂直度、平行度等。位置拟合涉及产品在空间中的位置确定，如同心度、对称度等。轮廓度拟合则是对产品的轮廓形状进行拟合，以评估其符合设计要求的程度。拟合操作的方法包括最小二乘法、特征值法、迭代法等。特征值法主要利用数据的统计特性进行拟合，适用于处理大规模数据集。最小二乘法是一种常用的拟合方法，它通过最小化数据点与拟合形状之间的残差平方和来寻求最佳拟合效果。迭代法则通过不断迭代优化拟合参数，直至达到预设的拟合精度要求。拟合操作的方法123在进行拟合操作时，应确保所选用的拟合方法与数据类型和特征相匹配，以获得准确的拟合结果。同时，还需考虑拟合过程中的稳定性、鲁棒性和计算效率等因素，以提高拟合操作的实用性和可靠性。此外，对于复杂形状和特征的拟合，可能需要采用多种拟合方法相结合的策略，以充分发挥各种方法的优势并弥补其不足。拟合操作的注意事项10附录C(资料性)基准的建立基准定义在几何精度检测中，基准是用作参考的点、线或面，用于确定被测要素的方向、位置和尺寸。基准的重要性基准是确保几何精度检测准确性的基础，它直接影响到检测结果的可靠性和互换性。基准的概念与重要性统一性原则在同一检测任务中，应使用相同的基准，以确保检测结果的一致性和可比性。功能性原则基准的选择应考虑到产品的功能需求和使用场景，以确保检测的几何精度能满足产品的实际使用要求。稳定性原则基准应建立在稳定、可靠的元素上，以确保在检测过程中不会发生变化。基准的建立原则基准的建立方法点基准通过精确确定一个点的位置来建立基准，适用于小型或简单的几何形状。线基准通过一条具有确定方向和位置的线来建立基准，适用于长条形或需要沿特定方向进行检测的场合。面基准通过一个具有确定位置和方向的平面来建立基准，适用于大型或复杂的几何形状。为确保基准的稳定性和可靠性，应定期对基准进行检查和维护。定期检查当产品发生设计变更或生产工艺改进时，应及时更新和调整基准，以确保其与实际生产情况相符。更新与调整建立完善的基准记录和管理制度，以便在需要时能够快速准确地查找和使用基准信息。记录与管理基准的维护与更新11附录D(资料性)滤波操作滤波是从混合信号中提取出所需信号的过程，通过去除噪声或其他无用信号，增强有用信号的可靠性。滤波定义在几何精度检测中，滤波的主要目的是去除测量数据中的随机误差和系统误差，提取出反映被测要素真实几何特征的信号。滤波目的滤波的定义和目的线性滤波是指滤波器的输出与输入之间呈线性关系。常见的线性滤波器包括平均滤波器、高斯滤波器等。这些滤波器可以有效去除随机噪声，但对系统误差的抑制能力有限。线性滤波非线性滤波是指滤波器的输出与输入之间呈非线性关系。常见的非线性滤波器包括中值滤波器、形态学滤波器等。这些滤波器在处理特定类型的噪声（如脉冲噪声）时具有更好的效果。非线性滤波滤波操作的分类表面粗糙度滤波01在检测零件表面粗糙度时，需要去除表面微观不平度对测量结果的影响。通过选择合适的滤波器，可以提取出反映零件表面真实粗糙度特征的信号。形状误差滤波02形状误差是指被测要素的实际形状与理想形状之间的偏差。通过滤波操作，可以去除测量数据中的随机误差和系统误差，得到更接近真实形状误差的测量结果。轮廓度滤波03轮廓度是评价零件轮廓形状精度的重要指标。在轮廓度检测中，滤波操作可以有效去除轮廓信号中的干扰成分，突出反映轮廓形状的真实特征。滤波操作在几何精度检测中的应用12附录E(资料性)形状特征检测与验证操作及应用示例形状特征定义形状特征是指产品几何要素（如平面、圆柱面等）的宏观几何形态，是产品设计和制造中的重要参数。形状特征检测的意义形状特征检测是确保产品几何精度符合设计要求的关键环节，有助于提高产品质量和性能。形状特征检测的原则形状特征检测应遵循准确性、可重复性和可追溯性的原则，确保检测结果的可靠性和有效性。形状特征检测的基本概念形状特征检测的方法与技术将检测设备集成到生产线中，实现产品加工过程中的实时检测与监控，有助于提高生产效率和质量控制水平。在线检测技术包括量具测量、样板比较等，这些方法简单易行，但精度和效率相对较低。传统检测方法如三坐标测量机（CMM）检测，通过采集产品表面的坐标数据，利用软件对形状特征进行精确分析和评价。数字化检测技术具有高精度、高效率和高自动化的特点。数字化检测技术以某机械零件的加工平面为例，介绍如何使用三坐标测量机进行平面度检测，包括测量设备的选择、测量程序的编制、数据采集与处理以及结果分析等。平面度检测以某轴类零件为例，阐述圆柱度检测的具体操作步骤和注意事项，如测量设备的校准、被测要素的确定、测量数据的处理与圆柱度误差的评定等。圆柱度检测以某复杂曲面零件为例，探讨轮廓度检测的方法与技巧，包括测量策略的制定、测量路径的规划、轮廓数据的提取以及轮廓度误差的计算与分析等。轮廓度检测形状特征检测应用示例13附录F(资料性)方向特征检测与验证操作及应用示例方向特征定义方向特征是指产品几何形状中，具有特定方向要求的元素，如平面、直线等。检测目的确保产品的方向特征符合设计要求，提高产品的互换性和使用性能。检测方法采用量具、量仪等测量工具，对产品的方向特征进行检测。方向特征检测概述制定验证方案、实施验证、分析验证结果、出具验证报告。验证流程根据产品设计要求和实际生产情况，确定验证的具体内容、方法和判定准则。验证方案制定采用合适的测量工具和测量方法，对产品的方向特征进行逐一验证。验证实施对验证数据进行处理和分析，判断产品的方向特征是否满足设计要求。验证结果分析方向特征验证操作倾斜度检测与验证以某倾斜面的倾斜度为例，介绍倾斜度的定义、测量方法及误差来源，同时结合实际生产情况说明倾斜度的验证流程和注意事项。平面度检测与验证以某机械零件的平面为例，介绍平面度的检测方法和验证操作，包括选用合适的平面度测量仪器、确定测量点、进行测量和数据处理等步骤。直线度检测与验证以某导轨的直线度为例，阐述直线度的检测原理、常用的直线度测量方法及误差分析，并结合实际案例进行验证操作说明。垂直度检测与验证针对某箱体零件的垂直度要求，讲解垂直度的概念、检测方法及影响因素，并通过实例展示如何进行垂直度的验证操作。应用示例14附录G(资料性)位置特征检测与验证操作及应用示例位置特征定义确保零件或产品的位置精度，满足设计要求和装配性能。检测目的常用检测工具三坐标测量机、光学测量仪、气动量仪等。位置特征是指零件或产品上特定点、线、面相对于基准或坐标系的位置关系。位置特征检测的基本概念数据采集使用测量工具对位置特征进行数据采集，记录实际位置坐标。确定检测基准选择与设计要求相一致的基准面或基准线。安装与定位将被测零件或产品准确安装在检测设备上，确保其稳定性。数据处理与分析将采集的数据与设计要求进行比对，计算位置偏差。结果判定根据设计要求的公差范围，判定位置特征是否合格。位置特征检测的操作步骤示例一：轴孔位置度检测选择轴孔的中心线为检测基准。使用三坐标测量机对轴孔的实际位置进行数据采集。位置特征检测的应用示例通过软件分析，计算轴孔的位置度偏差。根据设计要求的公差范围，判定轴孔位置度是否合格。示例二：平面度与平行度检测位置特征检测的应用示例选择一个基准平面。同时，通过测量两个平面之间的距离变化，检测其平行度。使用光学测量仪检测被测平面的平面度。根据检测结果，分析平面度与平行度是否符合设计要求。位置特征检测的应用示例01020304设备校准定期对检测设备进行校准，确保其测量精度。环境控制保持检测环境的稳定性，减少温度、湿度等因素对检测结果的影响。操作规范严格按照操作规程进行检测，避免人为误差的产生。结果记录详细记录检测数据和分析结果，为后续产品改进提供参考依据。位置特征检测的注意事项15附录H(资料性)跳动特征检测与验证操作及应用示例跳动特征的定义与分类跳动特征是指在一定条件下，对被测实际要素绕基准轴线回转过程中，在某一测量平面内的变动量所进行的一种形状和位置公差的综合控制。根据其性质和应用，跳动特征可分为径向圆跳动、端面圆跳动和斜向圆跳动等。端面圆跳动的检测通常采用指示表法，将指示表测头垂直触及被测端面，在被测实际要素回转一周过程中，取指示表的最大与最小读数之差作为端面圆跳动的数值。径向圆跳动的检测一般使用百分表或千分表，将表架装在基准轴线上，使被测实际要素回转一周，取百分表或千分表的最大与最小读数之差作为径向圆跳动的数值。斜向圆跳动的检测需要结合径向和端面圆跳动的检测方法，同时考虑被测要素的倾斜角度。跳动特征的检测方法示例1在机械加工中，为保证某轴类零件的径向圆跳动在一定范围内，可采用上述径向圆跳动的检测方法，对加工过程中的轴进行实时检测和调整。示例2在端面磨削加工中，为确保工件的端面与基准轴线垂直度，可利用端面圆跳动的检测方法来控制磨削过程和工件质量。示例3在复杂曲面零件的加工中，斜向圆跳动的检测对于保证零件的形状精度和位置精度至关重要，通过合理的检测手段和工艺安排，可有效提高零件的加工质量。跳动特征的应用示例16附录I(资料性)轮廓度特征检测与验证操作及应用示例轮廓度定义轮廓度是描述实际轮廓与理想轮廓之间偏差的一种几何特征，用于评估产品的形状和位置精度。轮廓度分类根据检测需求，轮廓度可分为线轮廓度和面轮廓度，分别针对线性特征和平面特征进行检测。轮廓度公差轮廓度公差是允许实际轮廓与理想轮廓之间存在的最大偏差范围，用于控制产品的制造精度。轮廓度特征检测的基本概念检测方法轮廓度特征检测主要采用坐标测量法，通过采集实际轮廓上的坐标点，与理想轮廓进行对比分析，从而得出轮廓度偏差。3.采集数据使用测量设备对实际轮廓进行坐标点采集，确保数据的准确性和完整性。1.确定检测对象明确需要检测的轮廓特征，如线轮廓度或面轮廓度。4.数据处理与分析将采集的