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《华中科技大学》 2006年
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新一代产品几何量技术规范(GPS)理论框架体系及关键技术研究

马利民  
【摘要】: 产品几何量技术规范与认证(Geometrical Product Specification and Verification,简称GPS)是一套有关产品几何量技术参数的技术标准体系,包括工件尺度、几何形状和位置以及表面形貌等诸方面的标准,涉及几何产品从研发、制造、检验、销售、使用到维修的整个过程。GPS应用于所有几何产品,既包括汽车、机床、家用电器等传统机电产品,也包括计算机、通讯、航天等高新技术产品。随着CAD/CAM/CAQ的发展和新的测量原理、技术、仪器以及先进制造技术的应用,一套基于计量数学的新一代GPS标准体系正在国际上形成。本文在总结国内外GPS最新研究成果的基础上,系统地探讨了建立我国新一代GPS标准的综合模型、理论体系框架、关键技术及实施的基本策略,以便为中国新一代GPS标准制定、推广应用和促进其在现代制造业的发展,提供理论基础和技术策略。主要研究内容和创新点如下: 提出了新一代GPS标准的综合模型、理论框架体系及应用模式。将几何产品的设计规范与检验认证构成一个物像对偶系统,通过基于计量学的“表面模型”、“几何要素”、“操作及操作链”、“规范及认证”、“扩展不确定度”等理论及应用模式,为产品的功能描述、规范设计、生产制造与检验认证之间的相关信息准确表达和传递提供统一平台。 提出了新一代GPS要素几何特征和图论的公差表达模型。基于群论的刚体运动分析方法,定义了几何要素的位置约束关系。给出了有关公差关系矩阵、公差设计约束方程和公差模型应用的原型系统,为新一代GPS的精度设计提供理论基础。提出了新一代GPS标准智能数据库系统的总体方案。利用UML建模软件分析了GPS知识库与CAX软件集成的业务流程,界定了GPS知识库的边界,初步建立了新一代GPS标准的应用软件平台,并在AutoCAD中进行了测试。该系统为我国新一代GPS标准的实施提供了一条可行的途径。 提出了我国工业界实施新一代GPS标准的建议,以加快其在我国的实施,促进我国先进制造业的发展。
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