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

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 新一代GPS 标准体系的提出
• 1.3 新一代GPS 标准体系的研究现状
• 1.4 我国研究新一代GPS 标准的必要性及意义
• 1.5 课题来源和本文主要研究工作及创新
• 2 新一代GPS 标准体系模型
• 2.1 引言
• 2.2 新一代GPS 标准的综合模型
• 2.3 新一代GPS 标准体系模型
• 2.4 我国新一代GPS 标准体系
• 2.5 本章小结
• 3 新一代GPS 标准理论框架体系
• 3.1 引言
• 3.2 新一代GPS 标准的理论框架体系
• 3.3 表面模型
• 3.4 几何要素
• 3.5 几何要素获取的数学工具——操作
• 3.6 规范操作与认证操作
• 3.7 操作链
• 3.8 新一代GPS 的管理工具——不确定度
• 3.9 基于新一代GPS 理论的应用实例
• 3.10 本章小结
• 4 基于新一代GPS 的数据库系统设计研究
• 4.1 引言
• 4.2 GPS 知识库系统的基本框架
• 4.3 GPS 数据库建模分析
• 4.4 GPS 数据库系统的设计初探
• 4.5 GPS 知识库运行实例
• 4.6 本章小结
• 5 我国实施新一代GPS 标准体系管理的策略
• 5.1 引言
• 5.2 新一代GPS 标准体系特点分析
• 5.3 我国建立新一代GPS 标准体系的意义
• 5.4 对我国实施新一代GPS 标准体系管理策略的建议
• 5.5 本章小结
• 6 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表的学术论文
• 附录2 攻读学位期间参与编著的教材及专著
• 附录3 攻读学位期间完成的国家标准提案
• 附录4 攻读学位期间完成的课题及验收结论