第四节　产品几何技术规范GPS简介

一、产品几何技术规范GPS概述

产品几何技术规范（Dimensional Geometrical Product Specification and Verification，GPS）是机电产品技术标准和计量规范的基础，根据产品的微观和宏观几何特征建立的一个几何技术标准体系，覆盖产品开发、设计、制造、质检、使用以及维修、报废等全生命周期，其应用涉及国民经济的各个部分和学科。GPS体系由涉及产品几何特征及其特征量的诸多技术标准所组成，目前分为四类标准：GPS基础标准、GPS综合标准、GPS通用标准和GPS补充标准，这些标准涵盖尺寸、距离、角度、形状、位置、方向、表面粗糙度等微、宏观几何特征，并形成相应的标准链，还包括工件的特定工艺公差标准和典型的机械零件几何要素标准，是一个非常完备的标准体系。

新一代GPS基于新的公差理论和概念，提出了GPS的总体规划（GPS矩阵模型），明确了各标准在GPS矩阵模型中的位置以及与其他标准的关系，并以标准链的形式实现了产品尺寸、距离、角度、形状、位置、方向等宏观几何特征的尺寸公差与形位公差和涉及表面粗糙度等微观几何特征的表面结构的全面结合，通过对产品几何精度的“实时”与“在线”控制，充分保证了产品在设计、制造、质检、使用、维修等阶段各项技术要求的协调与统一。同时，通过与计算机技术高度融合，实现了与现代设计方法和制造技术的有机结合，是对传统标准几何精度控制思想的一次重大变革。

二、GPS体系框架

根据GB/Z 20308—2006《产品几何技术规范（GPS）总体规划》，GPS矩阵模型（GPS Matrix Model）包括GPS基础标准、GPS综合标准、GPS通用标准和GPS补充标准，如图1-6所示。GPS的标准化工作应遵循明确性原则、全面性原则和互补性原则。

（1）GPS基础标准　它是确定GPS的基本原则和体现体系框架及结构的标准，是协调和规范GPS体系中各标准的依据，在GPS体系中，GPS基础标准是其他三类标准的基础，是最顶层的技术标准。

（2）GPS综合标准　它给出了综合概念和规则，涉及或影响所有几何特征标准链的全部链环或部分链环的标准，在GPS标准体系中起着统一各GPS通用标准链和GPS补充标准链技术规范的作用，它是高层次的技术标准。

（3）GPS通用标准　它是GPS标准体系的主体，为各种类型的几何特征建立了从图样标注、公差定义和检验要求到检验设备的计量校准等方面的技术规范。

（4）GPS补充标准　它是基于制造工艺和要素本身的类型，对GPS通用标准中各要素在特定范围内的补充规定。

通用标准中包含多个标准链，标准链是影响同一几何特征的一系列相关标准，按照相应的规范要求分成多个链环，每个链环至少包括一个标准，它们之间相互关联，并与其他链环形成有机联系，缺少任一链环的标准，都将影响该几何特征功能的实现。通用标准矩阵模型中行矩阵由18个表征产品几何特征的对象组成，列矩阵由6个表征产品几何定义和控制的对象组成（即链环），如图1-7所示。

图1-6　GPS总体规划框架

（1）链环1—产品文件表示（图样标注代号）　链环1所包含的GPS通用标准规定了为处理或表达工件特征，图样标注中使用的代号（代表几何特征的符号和代号的定义、使用、组合规则、代号之间的差异以及含义上的变化）。

（2）链环2—公差定义及其数值　链环2所包含的GPS通用标注定义了用相关代号表示的公差及其规范值、代号转换规则和具有关联公差的理论正确要素及其几何特征。

（3）链环3—实际要素的特征或参数定义　链环3所包含的GPS通用标准补充和扩展了理想要素的含义，以准确定义对应于公差标注的非理想几何要素。本链环中，实际要素特征的定义基于一系列数值点，为帮助使用者对定义的理解和实现计算机计算，实际要素的特征或参数以文字描述和数学表达的方式分别予以定义。

图1-7　GPS通用标准矩阵简图

（4）链环4—工件偏差评定　链环4所包含的GPS通用标准在兼顾链环2和链环3定义的同时，定义了工件偏差评定的详细要求。

（5）链环5—测量器具　链环5所包含的GPS标准描述了特定的或各种类型的测量（计量）器具，并定义了测量（计量）器具的特性。这些特性影响着测量过程及测量（计量）器具本身带来的不确定度。标准中还包括测量（计量）器具已定义特性的最大允许误差。

（6）链环6—测量器具校准　链环6所包含的GPS通用标准描述并规定了测量（计量）器具的计量、校准和校准程序，以及链环5中涉及的测量（计量）器具特性的技术要求（最大允许误差）。