Геометрическая спецификация и проверка продукта

Геометрическая спецификация и проверка продукта (GPS&V) представляет собой набор стандартов ISO , разработанный Техническим комитетом ISO 213. Целью этих стандартов является разработка общего языка для определения макрогеометрии (размера, формы, ориентации, местоположения) и микрогеометрии (текстуры поверхности) продуктов или частей продуктов, чтобы этот язык можно было последовательно использовать во всем мире.

Фон

Стандарты GPS и V охватывают:

• габаритные характеристики
• макрогеометрические характеристики (форма, ориентация, расположение и биение)
• характеристики текстуры поверхности
• измерительное оборудование и требования к калибровке
• управление неопределенностью для измерений и принятия спецификаций

Другие технические комитеты ISO тесно связаны с ISO TC 213.Технический комитет ИСО 10 отвечает за стандартизацию и согласование технической документации на продукцию (ТДТ).

Стандарты GPS&V описывают правила определения геометрических характеристик, которые далее включаются в DPT. DPT определяется как:

«средство передачи всего или части определения дизайна или спецификации продукта».

DPT может представлять собой либо обычную документацию, состоящую из двухмерных инженерных чертежей , либо документацию, основанную на автоматизированного проектирования моделях (САПР) с трехмерными аннотациями. Правила ISO по написанию документации в основном описаны в ISO 128 и ISO 129. series, а правила для 3RD-аннотаций описаны в ISO 16792.

Технический комитет ИСО 184 разрабатывает стандарты, тесно связанные со стандартами GPS&V. В частности, ISO TC 184/SC4. разрабатывает стандарт ISO 10303, известный как стандарт STEP.GPS&V не следует путать с использованием ASME Y.14.5 , который часто называют «Геометрическими размерами и допусками» (GD&T).

История и концепции

История

ISO TC 213 был создан в 1996 году в результате слияния трех предыдущих комитетов:

• Подкомитет 5 Технического комитета ISO 10 (ISO/TC 10/SC5) Геометрические допуски
• Технический комитет ISO 57 (ISO/TC 57) Текстура поверхности
• Технический комитет ISO 3 (ISO/TC 3) Ограничения и соответствия

Операция

Стандарты GPS&V основаны на нескольких основных операциях, определенных в ISO 17450-1:2011:

• модель кожи
• раздел
• добыча
• фильтрация
• ассоциация
• коллекция
• строительство
• реконструкция
• снижение

Предполагается, что эти операции полностью описывают процесс допусков с точки зрения проектирования и измерения. Они представлены в стандартной серии ISO 17450. Некоторые из них дополнительно описаны в других стандартах, например, в серии ISO 16610 по фильтрации. Эти концепции основаны на научных работах. Основная идея состоит в том, чтобы начать с реальной детали с ее несовершенной геометрией (модели кожи), а затем применить последовательность четко определенных операций для полного описания процесса допусков.Эти операции используются в стандартах GPS&V для определения значения размерных, геометрических характеристик или характеристик текстуры поверхности.

Модель скина

Модель кожи представляет собой представление поверхности реальной детали. Модель в САПР описывает номинальную геометрию деталей изделия. Номинальная геометрия идеальна. Однако геометрические допуски должны учитывать геометрические отклонения, которые неизбежно возникают в процессе производства, чтобы ограничить их тем, что проектировщик считает приемлемым для функциональности детали и всего продукта. Вот почему представление реальной детали с геометрическими отклонениями (скин-модель) вводится в качестве отправной точки в процессе допусков.

Раздел

Модель скина — это представление целой реальной части. Однако проектировщику очень часто, если не всегда, необходимо определить некоторые конкретные геометрические особенности детали, чтобы применить подходящие спецификации. Процесс идентификации геометрических особенностей модели кожи или номинальной модели называется разбиением. Стандартизация этой операции находится в стадии разработки в ISO TC 213 (серия ISO 18183).
Для получения раздела модели кожи можно использовать несколько методов, как описано в разделе

Добыча

Модель кожи и разделенные геометрические элементы обычно считаются непрерывными, однако часто при измерении детали необходимо учитывать только точки, извлеченные из линии или поверхности. Процесс, например, выбора количества точек, их распределения по реальному геометрическому элементу и способа их получения является частью операции извлечения.Эта операция описана в ISO 14406:2011.

Фильтрация

Фильтрация — это операция, которая полезна для выбора интересующих объектов среди других объектов в данных. Эта операция широко используется для спецификации текстуры поверхности, однако это общая операция, которую можно применять для определения других спецификаций. Эта операция хорошо известна в обработке сигналов, где ее можно использовать, например, для выделения волны определенной длины в необработанном сигнале.Фильтрация стандартизирована в серии ISO 16610 , где описано множество различных фильтров.

Ассоциация

Ассоциация полезна, когда нам нужно сопоставить идеальный (идеальный) геометрический элемент с реальным геометрическим элементом, например, чтобы найти идеальный цилиндр, который аппроксимирует облако точек, извлеченных из реального (несовершенного) цилиндрического геометрического элемента. Это можно рассматривать как процесс математической оптимизации . Необходимо определить критерий оптимизации. Таким критерием может быть, например, минимизация такой величины, как квадраты расстояний от точек до идеальной поверхности. Также могут быть добавлены ограничения, например, условие, чтобы идеальный геометрический элемент находился за пределами материала детали или имел определенную ориентацию или местоположение относительно другого геометрического элемента.Различные критерии и ограничения используются по умолчанию во всех стандартах GPS&V для разных целей, таких как, например, геометрическая спецификация геометрических элементов или установление исходной точки . Однако стандартизация ассоциации в целом находится в стадии разработки в ISO TC 213.

Коллекция

Коллекция — это операция группировки. Проектировщик может определить группу геометрических особенностей, выполняющих одну и ту же функцию. Его можно использовать для группировки двух или более отверстий, поскольку они составляют одну базу, используемую для сборки детали. Его также можно использовать для группировки номинально плоских геометрических элементов, которые должны находиться внутри одной и той же зоны допуска плоскостности . Эта операция описана в нескольких стандартах GPS&V. Он широко используется в ISO 5458:2018 для группировки плоских геометрических элементов и цилиндрических геометрических элементов (отверстий или штифтов).Операцию сбора можно рассматривать как применение ограничений ориентации и/или ограничений местоположения среди геометрических особенностей рассматриваемой группы.

Строительство

Построение описывается как операция, используемая для создания идеальных геометрических элементов с идеальной геометрией из других геометрических элементов. Примером, приведенным в ISO 17450-1:2011, является построение прямой линии, полученной в результате пересечения двух идеальных плоскостей.Никакой конкретный стандарт не описывает эту операцию, однако она используется и определяется во многих стандартах системы GPS&V.

Реконструкция

Реконструкция — это операция, позволяющая построить непрерывный геометрический элемент из дискретного геометрического элемента. Это полезно, например, когда необходимо получить точку между двумя извлеченными точками, как это может быть в случае определения размера между двумя противоположными точками в определенном сечении в процессе получения линейного размера цилиндра. Операция реконструкции еще не стандартизирована в системе GPS&V, однако операция описана в научных статьях.

Снижение

Приведение — это операция, позволяющая вычислить новый геометрический признак из существующего. Новый геометрический элемент является производным геометрическим элементом.

Размерная спецификация

Допуски на размеры рассматриваются в ISO 14405:

• ISO 14405-1:2016 Линейные размеры
• ISO 14405-2:2018 Размеры, отличные от линейных или угловых размеров.
• ISO 14405-3:2016 Угловые размеры

Линейный размер указывается над линией, заканчивающейся стрелками и числовыми значениями номинального размера и допуска. Линейный размер геометрического элемента размера определяется по умолчанию как расстояния между противоположными точками, взятыми с поверхности реальной детали. . Процесс построения как разрезов, так и направлений, необходимых для определения противоположных точек, определен в стандарте ISO 14405-1. Этот процесс включает определение связанного идеального геометрического элемента того же типа, что и номинальный геометрический элемент. По умолчанию наименьших квадратов используется критерий . Этот процесс определен только для геометрических элементов, в которых существуют противоположные точки.

ISO 14405-2 иллюстрирует случаи, когда спецификации размеров часто используются неправильно, поскольку противоположные точки не существуют. В этих случаях использование линейных размеров считается неоднозначным (см. пример ). Рекомендуется заменить размерные спецификации геометрическими спецификациями, чтобы правильно указать расположение геометрического элемента относительно другого геометрического элемента, базового элемента (см. примеры ).

Угловые размеры полезны для конусов, клиньев или противоположных прямых. Они определены в ISO 14405-3. Определение подразумевает сопоставление идеальных геометрических элементов, например, плоскостей для клина, и измерение угла между линиями этих идеальных геометрических элементов в различных сечениях. Угловые размеры указаны стрелкой и числовыми значениями номинального размера и допуска. Следует отметить, что спецификация углового размера отличается от спецификации угловатости. Спецификация угловости определяет форму элемента с допуском, но это не относится к спецификации углового размера.

Размер цилиндра

Здесь мы рассмотрим спецификацию размера цилиндра, чтобы проиллюстрировать определение размера в соответствии с ISO 14405-1. Предполагается, что номинальная модель представляет собой идеальный цилиндр с указанием диаметра без каких-либо модификаторов, изменяющих определение размера по умолчанию. В соответствии с приложением D к стандарту ISO 14405-1:2016 процесс определения размера между двумя противоположными точками, начиная с реальной поверхности изготовленной детали, которая номинально представляет собой цилиндр, выглядит следующим образом:

• разделение реальной поверхности для идентификации части всей поверхности детали, которая представлена ​​в спецификации
• извлекать точки из разделенной поверхности
• восстановить поверхность из извлеченных точек, если количество извлеченных точек не бесконечно
• фильтровать реконструированную поверхность
• свяжите идеальный цилиндр с фильтрованной поверхностью, используя критерий наименьших квадратов
• определить прямую линию, которая является осью соответствующего цилиндра
• построил плоскость, перпендикулярную соответствующей оси цилиндра, чтобы определить поперечное сечение
• рассмотрим линию сечения, которая является пересечением плоскости, перпендикулярной соответствующей оси цилиндра, с фильтруемой поверхностью.
• свяжите идеальный круг с линией сечения, используя критерий наименьших квадратов
• рассмотрим прямую линию в поперечном сечении, проходящую через центр связанной окружности
• две противоположные точки определяются как пересечение прямой и линии сечения.

См. пример ниже для иллюстрации.

Размер с учетом требований к конверту Ⓔ

Требование к конверту указывается путем добавления символа Ⓔ после значения допуска в спецификации размеров .Символ Ⓔ изменяет определение размерной спецификации следующим образом (ISO 14405-1 3.8):

• размерная спецификация применяется между двумя противоположными точками для наименьшей материальной стороны размерной спецификации,
• применяется спецификация максимального вписанного размера (для внутреннего геометрического элемента, такого как цилиндрическое отверстие) или минимального описанного размера (для внешнего геометрического элемента, такого как цилиндрический штифт).

Максимальный вписанный размер номинально цилиндрического отверстия определяется как максимальный диаметр идеального цилиндра, связанного с реальной поверхностью, с ограничением, приложенным к соответствующему цилиндру, чтобы он оставался вне материала детали.Минимальный описанный размер номинально цилиндрического штифта определяется как минимальный диаметр идеального цилиндра, связанного с реальной поверхностью, с ограничением, приложенным к соответствующему цилиндру, чтобы он оставался вне материала детали. См. пример ниже для иллюстрации.

Использование требования конверта

Использование символа конверта Ⓔ тесно связано с очень распространенной функцией соединения деталей. Спецификация размеров без конверта на двух устанавливаемых деталях недостаточна для обеспечения подгонки, поскольку отклонение формы деталей не ограничивается размерными спецификациями. Например, установка цилиндрического штифта внутри цилиндрического отверстия требует ограничения размеров обоих геометрических элементов, а также ограничения отклонения прямолинейности обоих геометрических элементов, поскольку это комбинация спецификации размера и геометрической спецификации (прямолинейности). это позволит соединить две части.

• Использование требования к огибающей для цилиндрического отверстия позволяет принимать только такие комбинации размера и формы, которые гарантируют минимальный проход для идеального цилиндра.
• Использование требования к размеру цилиндрического штифта позволяет принимать только такие комбинации размера и формы, которые гарантируют, что материал штифта находится внутри максимально идеального цилиндра.

Тогда цилиндрический штифт и цилиндрическое отверстие будут подходить даже в самых плохих условиях, не ограничивая детали конкретной формой.

Следует отметить, что использование габаритных размеров с оболочкой не ограничивает ориентацию и расположение деталей. Использование геометрической спецификации вместе с максимальной потребностью в материале (символ Ⓜ) позволяет обеспечить подгонку деталей, когда требуются дополнительные ограничения по ориентации или расположению. ИСО 2692:2021 описывает использование максимального модификатора материала.

Характеристики формы, ориентации, расположения и биения

Стандарты GPS&V, касающиеся геометрических характеристик, перечислены ниже:

• ISO 1101:2017 Допуски формы, ориентации, расположения и биения.
• ISO 5459:2011 Базы данных и системы баз данных.
• ISO 5458:2018 Модель и комбинированная геометрическая спецификация.
• ISO 1660:2017 Допуски профиля

Слово «геометрия», используемое в этом параграфе, следует понимать как макрогеометрию, в отличие от спецификаций текстуры поверхности, которые рассматриваются в других стандартах.Основным источником геометрических спецификаций в стандартах GPS&V является ISO 1101. ISO 5459 можно рассматривать как дополняющий стандарт ISO 1101, поскольку он определяет исходные данные, которые активно используются в ISO 1101.В стандартах ISO 5458 и ISO 1660 основное внимание уделяется только подмножествам ISO 1101. Однако эти стандарты очень полезны для пользователей систем GPS и V, поскольку они охватывают очень распространенные аспекты геометрических допусков, а именно группы цилиндров или плоскостей и характеристики профиля (линии и поверхности). .
Геометрическая спецификация позволяет определить три следующих объекта:

• допустимые характеристики
• данные , если они указаны
• зоны допуска

Шаги по чтению геометрической спецификации можно резюмировать следующим образом:

• определить элемент с допуском как часть модели кожи или элемент, который можно построить на основе модели кожи, например, несовершенную линию, представляющую ось,
• построить указанную базу данных, сначала связав идеальные геометрические элементы с (реальным) базовым элементом, а затем построив ситуационный объект на основе этих связанных базовых данных, чтобы получить указанную базу данных,
• построить зону допуска как идеальный объем или поверхность, ориентацию или местоположение которой можно ограничить от базовой точки
• проверьте, полностью ли лежит элемент допуска внутри зоны допуска.

Допускаемая функция

Допускаемые характеристики определены в ISO 1101.Допускаемый элемент — это реальный геометрический элемент с несовершенной геометрией, идентифицируемый либо непосредственно из модели кожи (интегральный элемент), либо в процессе, начинающемся с модели кожи (производный элемент).

• Неотъемлемой особенностью является часть модели кожи, непосредственно идентифицируемая перегородкой с экстракцией и, возможно, фильтрацией.
• Производный объект создается на основе модели скина в результате определенного процесса, который по умолчанию определен в стандартах GPS&V. Например, если ось цилиндра указана в геометрической спецификации (см. пример ), то допускаемый элемент представляет собой линию, состоящую из центров связанных кругов в каждом сечении. Сечения определяются как перпендикулярные оси цилиндра, связанного с составным элементом. По умолчанию используется критерий наименьших квадратов.

Является ли элемент с допуском составным элементом или производным элементом, зависит от точного написания соответствующей спецификации: если стрелка выноски спецификации находится в продолжении размерной линии, в противном случае это неотъемлемый элемент. Модификатор Ⓐ также может использоваться в спецификации для обозначения производного признака.

Номинальный элемент с допуском — это геометрический элемент с идеальной геометрией, определенный в TPD, соответствующий элементу с допуском.

Датам

Основная статья: Справочная информация § Инженерное дело

Базовые значения определены в ISO 5459 как моделирование контактного партнера в спецификации отдельной детали, где контактный партнер отсутствует. Контакты «плоское касание» и «подгонка линейного размера» включены по умолчанию. При таком моделировании появляется ошибка спецификации в отношении природной функции, которая появляется в ограничениях сборки.

По сути, база используется для связи элемента допуска (несовершенная реальная геометрия) с зоной допуска (идеальная геометрия). Таким образом, базовый объект представляет собой тройной сложенный объект:

• Базовый элемент — это геометрический элемент несовершенной геометрии, полученный из модели кожи (реальной части) путем разделения. Номинальная точка отсчета обозначена на номинальной модели треугольником, соединенным с рамкой, содержащей название базы (заглавная буква),
• связанный базовый объект получается путем привязки геометрического объекта с идеальной геометрией к базовому объекту (реальному). Процесс и критерий по умолчанию, которые будут применяться для ассоциации, определены в ISO 5459. Критерий может быть разным для разных геометрических элементов.
• указанный датум представляет собой объект ситуации, построенный на основе связанных датумов.

Связь между ориентацией, местоположением или спецификацией биения и базовыми данными указывается в рамке геометрической спецификации следующим образом:

• первичная база находится в третьей ячейке геометрической спецификации, если таковая имеется;
• вторичная база находится в четвертой ячейке геометрической спецификации, если таковая имеется;
• третичная база находится в пятой ячейке геометрической спецификации, если таковая имеется.

Некоторые геометрические спецификации могут вообще не иметь базового раздела (например, спецификация формы).

Содержимое каждой ячейки может быть:

• один элемент данных, обозначенный заглавной буквой, например «А» (или несколькими заглавными буквами без разделителей, например «АА» или «ААА»), или
• общий элемент данных, идентифицируемый последовательностью заглавных букв с разделителем-дефисом, например AB (или последовательностью нескольких заглавных букв, разделенных дефисами, например «AA-BBB»).

Сначала описывается процесс построения системы данных , а затем следует процесс построения общей системы данных .

Система дат

База данных идентифицируется не более чем тремя ячейками в рамке геометрической спецификации, соответствующими первичным, вторичным и третичным базам данных.Для первичной, вторичной и третичной базы данных — идеальный геометрический элемент одного и того же типа. поскольку номинальный признак связан с реальным признаком, как описано ниже:

• Первичная база данных создается путем связывания элемента идеальной геометрии с ассоциацией по умолчанию. В ISO 5459:2011 для плоскости ассоциация по умолчанию заключается в минимизации максимального расстояния между связанным элементом (идеальной плоскостью) и реальным элементом с ограничением, чтобы связанный элемент оставался за пределами материала детали.
• Вторичная база данных строится так же, как и первичная база данных, с дополнительным ограничением для ориентации связанного объекта. от первичной точки отсчета, как описано в номинальной модели.
• Третичная база данных строится так же, как и вторичная база данных, с дополнительным ограничением на ориентацию связанного объекта от вторичной базы данных, как описано в номинальной модели.

Результатом является набор связанных функций. Наконец, этот набор связанных признаков используется для построения ситуационного признака , который является заданным датумом.

Общее данное

Базовые элементы идентифицируются на модели кожи по компоненту базовых данных в списке номинальных базовых данных, разделенных тире, которые появляются в конкретной ячейке спецификации ориентации или местоположения. Общие данные могут использоваться в качестве первичных, вторичных или третичных данных. В любом случае процесс построения общей базы данных одинаков, однако должны быть добавлены дополнительные ограничения ориентации, когда общая база данных используется в качестве вторичной или третичной базы данных, как это делается для систем баз данных и поясняется ниже.

Критерий ассоциации общих данных применяется ко всем связанным объектам вместе со следующими ограничениями:

• внешние материальные ограничения
• ограничения ориентации и местоположения между связанными объектами общей базы данных
• добавление ограничения ориентации относительно предыдущего элемента данных в иерархии.

Результатом является набор связанных функций. Наконец, этот набор связанных признаков используется для построения ситуационного признака , который является заданным датумом.

Особенность ситуации

Последним шагом в процессе установления исходных данных является объединение связанных признаков для получения конечного объекта, определенного как признак ситуации, который идентифицируется по указанным исходным данным (ISO 5459:2011, таблица B.1). Он является членом следующего набора:

• точка
• прямая линия
• самолет
• прямая линия, содержащая точку
• плоскость, содержащая прямую линию
• плоскость, содержащая прямую линию и точку

Как построить характеристики ситуации и, следовательно, заданные данные, в настоящее время в основном определяется с помощью примеров в ISO 5459:2011. Более конкретные правила находятся в стадии разработки.Указанное понятие базы тесно связано с классами поверхностей, инвариантными при перемещениях. Показано, что поверхности можно классифицировать по перемещениям, которые делают их инвариантными. Количество классов – семь. Если смещение оставляет поверхность инвариантной, то это смещение не может быть зафиксировано соответствующей заданной базой данных. Таким образом, смещения, которые не являются инвариантными, используются для блокировки определенных степеней свободы зоны допуска.

Например, набор связанных баз, состоящих из трех взаимно перпендикулярных плоскостей, соответствует следующему признаку ситуации: плоскость, содержащая прямую линию, содержащую точку. Плоскость — это первая полученная связанная плоскость, линия — это пересечение второй связанной плоскости и первой, а точка — это пересечение прямой и третьей связанной плоскости. Таким образом, указанная база данных принадлежит к классу комплексной инвариантности ( $\mathbf {C} _{\mathbf {X} }$), и все степени свободы зоны допуска могут быть зафиксированы с помощью этой заданной точки отсчета.

Классы поверхности инвариантности и особенности ситуации

Графический символ класса инвариантности	Символ класса инвариантности	Имя класса инвариантности
	$\mathbf {C} _{\mathbf {X} }$	Сложный класс
	$\mathbf {C} _{\mathbf {C} }$	Цилиндрический класс
	$\mathbf {C} _{\mathbf {R} }$	Революционный класс
	$\mathbf {C} _{\mathbf {T} }$	Призматический класс (Перевод)
	$\mathbf {C} _{\mathbf {P} }$	Планарный класс
	$\mathbf {C} _{\mathbf {S} }$	Сферический класс

Графические символы класса инвариантности не определены в стандартах ISO, а используются в литературе только в качестве полезного напоминания.Геликоидальный класс ( $\mathbf {C} _{\mathbf {H} }$) также может быть определен, однако в реальных приложениях его обычно заменяют цилиндрическим классом.

Зона допуска

Зоны допуска определены в ISO 1101.Зона допуска — это поверхность или объем с идеальной геометрией. Это поверхность, если она должна содержать элемент допуска, который представляет собой линию. Это объем, если он должен содержать элемент допуска, который представляет собой поверхность. Его часто можно описать как твердое тело со следующими атрибутами:

• форма, в большинстве случаев это объем между двумя противоположными параллельными плоскостями (соответственно площадь между двумя параллельными линиями) или цилиндр, если символ ⌀ предшествует числовому значению во второй части рамки геометрической спецификации, или сфера, если символ S⌀ используется,
• размер, заданный числовым значением во второй части рамки геометрической спецификации
• ограничения ориентации относительно заданной базы из рамки геометрической спецификации, если геометрическая спецификация является спецификацией ориентации или местоположения,
• ограничения местоположения относительно заданной базы из рамки геометрической спецификации, если геометрическая спецификация является спецификацией местоположения,
• ограничения ориентации и расположения между зонами допуска, если во второй ячейке геометрической спецификации указан модификатор CZ («Объединенная зона»).

Теоретический точный размер (TED)

На номинальной модели ТЭД обозначаются по размерам с номинальным значением в рамке без каких-либо допусков. Эти размеры сами по себе не являются спецификацией, но необходимы при применении ограничений для построения базовой базы или для определения ориентации или местоположения зоны допуска. TED также можно использовать для других целей, например, для определения номинальной формы или размеров профиля.
При применении ограничений обычно следует принимать во внимание два типа TED:

• явные TED, которые записаны на инженерном чертеже или могут быть получены путем запроса модели CAD.
• неявный TED, который представляет собой расстояние 0 мм для двух совпадающих линий, 0 ° (по модулю 180 °) для параллельных линий или 90 ° (по модулю 180 °) для перпендикулярных линий.

Семейства геометрических спецификаций

Основная статья: Геометрические размеры и допуски § Символы

Геометрические характеристики делятся на три категории:

• форма
• ориентация
• расположение

Спецификация биения – это еще одно семейство, которое включает в себя как форму, так и местоположение.

Символы геометрических характеристик

семья	символ	значение	комментарии
Форма	⏤	прямолинейность	Номинальный допуск представляет собой прямую линию.
	⏥	плоскостность	Номинальным допуском является плоскость
	○	округлость	Номинальным допуском является окружная линия.
	⌭	цилиндричность	Номинальным допуском является цилиндрическая поверхность.
	⌒	профиль линии	Спецификация, содержащая этот символ, считается спецификацией формы, если не указаны данные. Номинальным допуском является линия
	⌓	профиль поверхности	Спецификация, содержащая этот символ, считается спецификацией формы, если не указаны данные. Номинальным допуском является поверхность
Ориентация	⫽	параллелизм	Номинальным допуском является плоскость или прямая линия.
	⟂	перпендикулярность	Номинальным допуском является плоскость или прямая линия.
	∠	угловатость	Номинальный допуск представляет собой плоскость или прямую линию.
	⌒	профиль линии	Спецификация, содержащая этот символ, считается спецификацией ориентации, когда указанная база данных фиксирует только вращательные степени свободы. Модификатор, такой как «Только ориентация» (><), можно использовать только для выбора ограничений ориентации. Допусковым элементом является линия
	⌓	профиль поверхности	Спецификация, содержащая этот символ, считается спецификацией ориентации, когда указанная база данных фиксирует только вращательные степени свободы. Модификатор, такой как «Только ориентация» (><), можно использовать только для выбора ограничений ориентации. Допускаемым элементом является поверхность.
Расположение	⌖	позиция	Номинальным допуском является плоская поверхность, прямая линия или точка.
	◎	концентричность	Номинальным допуском является точка
	◎	соосность	Номинальный допуск представляет собой прямую линию.
	⌯	симметрия	Номинальным элементом допуска является точка, прямая линия или плоскость.
	⌒	профиль линии	Спецификация, содержащая этот символ, рассматривается как допуск местоположения, когда указанная опорная точка фиксирует степени свободы вращения и перемещения. Номинальным допуском является линия.
	⌓	профиль поверхности	Спецификация, содержащая этот символ, рассматривается как допуск местоположения, когда указанная опорная точка фиксирует степени свободы вращения и перемещения. Допускаемым элементом является поверхность.
Закончиться	↗	круговое биение	Номинальным допуском является набор окружностей.
	⌰	полное исчерпание	Номинальным элементом допуска является плоскость или цилиндр.

Примеры

Презентация

В этом параграфе приведены примеры размерных и геометрических спецификаций, иллюстрирующие определение и использование размерных и позиционных спецификаций.Размеры и значения допусков (отображаемые на рисунках синим цветом) должны быть числовыми значениями на реальных чертежах. d, l1, l2 используются для значений длины. Δd используется для значения допуска по размеру, а t, t1, t2 — для значений допуска по положению. Для каждого примера мы представляем:

• чертеж, показывающий геометрию номинальной модели и технические характеристики
• рисунки, иллюстрирующие смысл спецификации на конкретную действительную часть с отклонениями

Отклонения увеличены по сравнению с реальными деталями, чтобы как можно яснее показать шаги, необходимые для построения операторов GPS&V. Первая угловая проекция используется в техническом чертеже.

Габаритные характеристики

Диаметр цилиндрической части

Цилиндрическая деталь с указанием размеров

Рисунок	Реальная часть	Один раздел реальной части

• На рисунке выше показана цилиндрическая деталь с указанием диаметра. Номинальное значение d и значение допуска Δd на реальном чертеже должны быть заменены числовыми значениями.
• Действительная часть выше (1) оранжевым цветом показана с ее отклонением. Зеленые линии (2) представляют соответствующий цилиндр. Красная осевая линия (3) представляет ось соответствующего цилиндра. Синие линии (4) представляют два отдельных участка. Все разделы (бесконечное количество) рассматриваются теоретически. На этапе проверки будут измеряться только некоторые участки, что вносит неопределенность в результат.
• Часть реальной части представлена ​​выше реальной линией оранжевого цвета (4). Синяя линия (3) представляет собой связанный круг. Синий крест (2) — это центр соответствующего круга. Зеленый крест (1) представляет собой ось соответствующего цилиндра, показанного зеленым цветом на рисунке реальной детали. Две точки (6) представляют две противоположные точки на реальной поверхности. Размер (5) является одним из локальных измеренных размеров.

Диаметр цилиндрической части с оболочкой Ⓔ

Цилиндрическая деталь с указанием размеров и требованиями к конверту

Рисунок	Реальная часть

• На чертеже изображена цилиндрическая деталь с указанием диаметра с модификатором Ⓔ по требованию оболочки. Номинальное значение d и значение допуска Δd на реальном чертеже должны быть заменены числовыми значениями.
• Действительная часть (1) оранжевым цветом показана с ее отклонением. Зеленые линии (2) представляют соответствующий цилиндр. Красная осевая линия (3) представляет ось соответствующего цилиндра. Синие линии (4) представляют два отдельных участка. Учитываются все разделы. Оранжевые размеры (6) обозначают размеры отдельных секций. Фиолетовая линия (5) представляет собой цилиндр-конверт (идеальный цилиндр). Размер, выделенный фиолетовым цветом (7), — это размер оболочки, а именно d+Δd/2.

Проверка двоякая:

• местные размеры должны быть больше d-Δd,
• поверхность реальной части должна входить в оболочку.

Неоднозначное измерение

Деталь с неоднозначными размерными характеристиками

Рисунок	Реальная часть

• На рисунке выше показана деталь с указанием размеров. Красный крест над этой спецификацией означает, что этот тип спецификации не рекомендуется в ISO 14405-2, поскольку невозможно найти противоположные точки по всей протяженности поверхности. Номинальное значение d и значение допуска Δd на реальном чертеже должны быть заменены числовыми значениями.
• Действительная часть выше оранжевым цветом показана с ее отклонением. Верхний размер (оранжевый) имеет две противоположные точки и, следовательно, может быть определен, однако в нижнем отсутствует противоположная точка, поэтому размерная спецификация считается неоднозначной и ее следует заменить геометрической спецификацией.

Этот пример часто удивляет новичков в области GPS&V. Однако это является прямым следствием определения линейного размера в ISO 14405-1.Целью здесь, вероятно, является определение местоположения двух плоскостей, поэтому указание местоположения на одной поверхности относительно другой поверхности или расположение двух поверхностей относительно друг друга считается правильным способом достижения этой функции. См. примеры .

Позиционные характеристики

Расположение плоскости относительно другой плоскости (случай 1)

Деталь со спецификацией местоположения (база на левой плоской поверхности)

Рисунок	Реальная часть

• На рисунке выше показана деталь со спецификацией местоположения относительно базовой точки с именем A, которая указана на левой плоской поверхности.
• Действительная часть ниже оранжевым цветом показана с ее отклонением. Процесс построения или определения допускаемого элемента, заданной базы и зоны допуска описан в таблице ниже.

Допускаемый элемент, заданная база и зона допуска

Допускаемая функция	Допусковым элементом является реальная поверхность (отрезок оранжевой линии), соответствующая плоскости, указанной выносной линией спецификации на номинальном чертеже.
Указанная база данных	Красная линия иллюстрирует связанную базовую плоскость, которая является минимально-максной плоскостью с внешними ограничениями по материалу, как определено в стандарте ISO 5459:2011. В этом случае указанная база является той же плоскостью, что и связанная плоскость. класс инвариантности заданной базы данных равен $\mathbf {C} _{\mathbf {P} }$ (класс планарной инвариантности)
зона допуска	Две зеленые линии иллюстрируют зону допуска, состоящую из двух параллельных противоположных плоскостей, расположенных на расстоянии друг от друга на величину допуска. Значение допуска t1 должно быть числовым значением на реальном чертеже. Зона допуска должна быть параллельна заданной базе и на расстоянии d от TED, указанного на чертеже. Применение ограничений оправдано использованием позиционной спецификации, принадлежащей к семейству спецификаций местоположения. Правило состоит в том, чтобы применить столько ограничений местоположения и ориентации к зоне допуска по отношению к базе данных, сколько это разрешено указанной базой данных. Здесь зафиксированы три смещения: одно перемещение и два вращения.

Эта спецификация может быть полезна, когда одна поверхность (в данном случае базовая плоскость) имеет более высокий приоритет в процессе сборки. Например, может потребоваться, чтобы вторая часть помещалась внутри паза, направляясь по плоскости, на которой была указана базовая точка.Деталь не соответствует спецификации для этой конкретной реальной детали, поскольку допускаемый элемент (отрезок оранжевой линии) не включен в зону допуска (зеленый).

Расположение плоскости относительно другой плоскости (случай 2)

Деталь со спецификацией местоположения (база на правой плоской поверхности)

Рисунок	Реальная часть

• На рисунке выше показана деталь со спецификацией местоположения относительно базовой точки с именем A, которая указана на правой плоской поверхности.
• Действительная часть ниже оранжевым цветом показана с ее отклонением. Процесс построения или идентификации элемента допуска, заданной базы и зоны допуска описан в таблице ниже.

Допускаемый элемент, заданная база и зона допуска

Допускаемая функция	Допусковым элементом является реальная поверхность (отрезок оранжевой линии), соответствующая плоскости, указанной выносной линией спецификации на номинальном чертеже.
Указанная база данных	Красная линия иллюстрирует связанную базовую плоскость, которая представляет собой плоскость minmax с внешними ограничениями материала, как определено в ISO 5459:2011. Указанная база находится в той же плоскости, что и связанная плоскость.
зона допуска	Две зеленые линии иллюстрируют зону допуска, состоящую из двух параллельных противоположных плоскостей, расположенных на расстоянии друг от друга значения допуска. Значение допуска t1 должно быть числовым значением на реальном чертеже. Зона допуска должна быть параллельна заданной базе и на расстоянии d от теоретического точного размера (TED), указанного на чертеже. Применение ограничений оправдано использованием спецификации положения, принадлежащей к семейству спецификаций местоположения. Правилом в этом случае является применение столько ограничений местоположения и ориентации к зоне допуска по отношению к базе данных, сколько это разрешено базой данных с учетом ее класса инвариантности. $\mathbf {C} _{\mathbf {P} }$ (класс планарной инвариантности). Зафиксированы три смещения: одно перемещение и два вращения.

Этот случай 2 аналогичен вышеописанному случаю 1, однако элемент допуска и опорная точка меняются местами, так что результат полностью отличается, как описано выше.Эта спецификация может быть полезна, когда одна поверхность (базовая плоскость) имеет более высокий приоритет над другой поверхностью в процессе сборки. Например, может потребоваться, чтобы вторая часть помещалась внутри паза, направляясь по плоскости, на которой была указана базовая точка.Деталь не соответствует спецификации для этой конкретной реальной детали, поскольку допускаемый элемент (отрезок оранжевой линии) не включен в зону допуска (зеленый).

Расположение плоскостей относительно друг друга (случай 3)

Деталь со спецификацией местоположения с символом CZ

Рисунок	Реальная часть

• На рисунке выше показана деталь с указанием местоположения с символом CZ. Никакие данные не указаны намеренно.
• Действительная часть выше оранжевым цветом показана с ее отклонением. Построение или идентификация допускаемого элемента и зоны допуска описаны в таблице ниже.

Допускаемый элемент, заданная база и зона допуска

Допускаемая функция	Элемент допуска состоит из двух сегментов линий (оранжевого цвета), соответствующих плоскостям, обозначенным выносной линией спецификации на номинальном чертеже.
Указанная база данных	В данной спецификации не определены никакие конкретные данные.
зона допуска	Зона допуска состоит из удвоенного пространства между двумя параллельными противоположными плоскостями, расположенными на расстоянии друг от друга на значение допуска. Обозначение CZ подразумевает, что мы должны применить ограничения местоположения и ориентации между зонами допуска. Значения ограничений следует брать из чертежа с использованием явных или неявных теоретических точных размеров. Следовательно, зона допуска должна быть параллельна, как указано на чертеже, и на теоретическом расстоянии d. d должно быть числовым значением на реальном чертеже.

Эта спецификация может быть полезна, когда две поверхности (в данном случае плоскость) имеют одинаковый приоритет в процессе сборки. Например, может потребоваться, чтобы вторая часть помещалась внутри паза, направляясь двумя плоскостями.Деталь соответствует спецификации для этой конкретной реальной детали, поскольку допускаемый элемент (два сегмента оранжевой линии) включен в зону допуска (зеленую).

Расположение отверстия относительно краев пластины

Деталь со спецификацией местоположения отверстия

Рисунок	Реальная часть

• На рисунке выше показана деталь с указанием местоположения отверстия относительно системы отсчета.
• Действительная часть ниже оранжевым цветом показана с ее отклонением. Процесс идентификации и построения допускаемого элемента, заданной базы и зоны допуска указан ниже.

Допускаемый элемент, заданная база и зона допуска

Допускаемая функция	Допусковой элемент является производным элементом. Грубо говоря, это «реальная ось дыры». Это линия, составленная из центров связанных кругов (кругов наименьших квадратов), построенных в каждой секции отверстия. Сечения перпендикулярны оси цилиндра, связанной критерием наименьших квадратов с поверхностью отверстия.
Указанная база данных	Красная линия иллюстрирует связанную базу A, которая представляет собой плоскость minmax с внешними материальными ограничениями. Это первичный элемент данных (Ap) системы данных. Линия извести иллюстрирует связанную вторичную базовую плоскость (Bs), которая представляет собой минмакс-плоскость с внешними ограничениями, но с дополнительным ограничением ориентации относительно первичной базовой плоскости. Ограничение ориентации имеет значение 90°, которое представляет собой угол между номинальными плоскими поверхностями A и B на чертеже. Эти 90° считаются неявным TED и должны учитываться при построении этой системы отсчета. В таком случае указанная база данных представляет собой плоскость (Ap) и линию (пересечение первичной связанной базы Ap и вторичной связанной базы Bs). Наконец, мы получаем указанную датум, принадлежащую $\mathbf {C} _{\mathbf {T} }$ класс инвариантности.
зона допуска	Поле допуска представляет собой цилиндр, поскольку в ячейке допуска рамки геометрического задания указан символ ⌀. Зона допуска ограничена по местоположению и ориентации относительно заданной базы. Следовательно, цилиндр параллелен указанной исходной точке и в месте, указанном двумя TED l1 и l2, которые должны быть числовыми значениями на реальном чертеже.

Эта спецификация может быть полезна, когда отверстия фактически расположены от краев пластин в процессе сборки и когда поверхность A имеет более высокий приоритет над B. Если процесс сборки изменен, то базовая спецификация должна быть адаптирована в соответствии с этим. Порядок данных важен в системе данных, поскольку результирующие заданные данные могут сильно отличаться.Деталь соответствует спецификации для этой конкретной реальной детали, поскольку допускаемый элемент (фиолетовая линия слева, фиолетовая точка справа) включен в зону допуска (зеленую).

Текстура поверхности

• ISO 1302:2002 Указание текстуры поверхности в технической документации на продукцию.

Измерительное оборудование и требования к калибровке

• ISO 14978:2018 Общие понятия и требования к измерительному оборудованию GPS.
• ISO 10360 Приемочные и повторные поверочные испытания координатно-измерительных машин (КИМ)

Управление неопределенностью при измерении и приемке спецификаций

• ISO 14253-1:2017 Контроль путем измерения заготовок и измерительного оборудования. Часть 1. Правила принятия решений для проверки соответствия или несоответствия спецификациям.
• ISO 18391:2016 Спецификация популяции

Внешние ссылки

• GPS-буклет
• Веб-сайт ТК 213