新一代GPS标准理论与应用 [Theory and applications of new-generation geometrical product specifications] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

蒋向前 编

图书标签:

• GPS
• 几何尺寸与公差
• 产品规格
• 制造
• 质量控制
• 标准化
• 测量
• 工程制图
• 精密制造
• CAD/CAM

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040224894

版次：1

商品编码：10634573

包装：平装

丛书名： 长江学者论丛

外文名称：Theory and applications of new-generation geometrical product specifications

开本：16开

出版时间：2007-09-01###

内容简介

GPS是“产品几何技术规范（geometrical product specifications）” 的简称。新一代GPS是国际上近几年才提出的、正在研究与发展中的、引领世界制造业前进方向的、基础性的新型国际标准体系，是实现数字化制造和发展先进制造技术的关键。《新一代GPS标准理论与应用》汇集了作者在该研究方向上多年来的成果和进展，主要分析了现行产品几何技术规范（GPS）标准体系存在的问题，介绍了新一代GPS标准体系的提出背景与形成过程，阐述了自主创新研究新一代 GPS国际标准的重要意义，展望了新一代GPS国际标准的发展趋势，并分章重点论述了新一代GPS国际标准体系结构、理论体系、不确定度理论、系列国际标准技术要求及应用、表面滤波技术以及智能知识库系统等内容。
《新一代GPS标准理论与应用》为从旧GPS体系到新GPS体系概念和理论的转换搭建了一座桥梁，可作为设计、制造、计量、标准化等领域的大学生、研究生、科技工作者以及企业管理人员的参考用书。

作者简介

蒋向前，长江学者，华中科技大学教授、博士生导师，教育部制造技术国际标准研究中心主任，全国高校互换性与测量技术研究会理事长，英国哈德斯菲尔德大学精密技术中心终身教授。 具有14年从事汽车工业几何测量的经验，并具有近20年从事表面与几何形状测量研究的经历。先后承担英国皇家科学院重大基础研究项目，以及中国国家自然科学基金委员会“国家杰出青年基金”项目、科技部重大技术标准专项和教育部重大基础研究项目。系国际标准化组织ISO／TC 213（几何产品技术规范与认证）专家组成员、英国贸工部DTl测量顾问委员会成员、中国产品几何技术规范标准化技术委员会SACFrC 240委员。先后出席ISO／TC 213在法国、英国、西班牙、美国、墨西哥、波兰、德国等召开的第10次至22次全体会议。负责“样条小波标准软件和软件量规”及“高斯滤波器”等6项国际标准研究和制定工作，同时负责制定有关滤波技术的9项中国国家新标准提案。 在测量科学与表面计量领域发表学术论文150余篇。其中SCI收录31篇，EI收录26篇，ISTP收录26篇。主编学术著作1部，合著4部。担任英国物理学会2006年两期特刊的主编。 蒋向前的博士学位论文《曲面表面形貌检测理论与方法的研究》于1999年入选中国首届百篇“全国优秀博士论文”。因其在表面计量领域的杰出成就，于2006年3月荣膺英国皇家学会颁发的“Wolfson杰出研究成就奖”，同年还荣获英国国家奖“英国亚洲女性杰出成就奖”。成为第1位获此殊荣的华人，并被评选为2006年度“《中国妇女》时代人物”。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 现行产品几何技术规范标准体系及其存在的问题
1.2 新一代GPS标准体系的提出
1.3 新一代GPS标准体系的发展趋势与研究展望
1.4 中国制造业与标准化
1.5 自主创新开展新一代GPS国际标准研究的意义
1.6 对我国实施新一代GPS标准体系策略的建议

第2章 新一代GPS国际标准体系结构
2.1 新一代GPS国际标准的范围
2.2 新一代GPS国际标准构成原则
2.3 新一代GPS国际标准体系结构
2.3.1 基础GPS标准
2.3.2 通用GPS标准
2.3.3 补充GPS标准
2.3.4 综合GPS标准

第3章 新一代GPS的理论体系
3.1 新一代GPS系统模型
3.2 新一代GPS的理论体系框架
3.3 新一代GPS的关键理论与应用技术
3.3.1 表面模型
3.3.2 几何要素
3.3.3 几何要素获取的数学工具
3.3.4 规范与认证操作
3.3.5 操作算子
3.3.6 不确定度

3.4 新一代GPS理论的应用实例
3.4.1 规范操作实例
3.4.2 产品几何功能、设计、制造与检验表达规范
3.5 新一代GPS国际标准体系特点

第4章 新一代GPS不确定度理论
4.1 新一代GPS不确定度概述
4.1.1 新一代GPS不确定度基本概念
4.1.2 新一代GPS不确定度的影响

4.2 基于新一代GPS不确定度的判定原则
4.2.1 基于测量不确定度的判定原则
4.2.2 基于依从不确定度的判定原则
4.2.3 基于总体不确定度的判定原则

4.3 新一代GPS标准链依从不确定度的计算框架
4.3.1 标准链的建模
4.3.2 依从不确定度的计算流程

4.4 实例研究——最小二乘拟合不确定度的传递规律
4.4.1 平面度最小二乘拟合的基本原理
4.4.2 平面度最小二乘拟合的依从不确定度计算
4.4.3 实验分析

第5章 新一代GPS系列国际标准的技术内容及应用
5.1 概述
5.I.1 尺寸公差
5.1.2 几何公差
5.1.3 表面结构

5.2 Iso极限与配合标准及应用
5.2.1 基本术语
5.2.2 标准公差值的计算
5.2.3 基本偏差的计算
5.2.4 公差与配合的表示
5.2.5 尺寸公差的标注

5.3 几何公差标准及应用
5.3.1 概述
5.3.2 几何公差项目及其定义
5.3.3 几何公差的标注
5.3.4 几何公差原则

5.4 表面结构标准及应用
5.4.1 二维表面结构的基本术语与定义
5.4.2 二维表面粗糙度的选用与标注
5.4.3 表面轮廓参数符号的等价表示与评定流程
5.4.4 三维表面结构标准的研究与现状

第6章 新一代GPS表面滤波技术
6.1 概述
6.2 表面滤波技术的发展
6.2.1 多项式拟合法
6.2.2 2Rc滤波器滤波法
6.2.3 高斯滤波
6.2.4 样条滤波
6.2.5 小波滤波
6.2.6 Motif法
6.2.7 分形法

6.3 新一代GPS典型滤波器
6.3.1 线性轮廓滤波器
6.3.2 经典高斯滤波器
6.3.3 稳健高斯滤波器

第7章 新一代GPS智能知识库系统
7.1 概述
7.2 新一代GPS智能知识库系统的结构
7.2.1 基本框架
7.2.2 技术指标
7.2.3 数据信息流
7.2.4 知识表示方法的选择
7.2.5 系统与cAx的集成方案

7.3 新一代GPS智能知识库系统的设计
7.3.1 知识库系统框架逻辑视图
7.3.2 数据库设计
7.3.3 知识推理
7.3.4 数据流

7.4 实例研究——直径公差设计的智能知识库系统
7.4.1 直径公差设计
7.4.2 直径的评定算法
7.4.3 程序操作流程
参考文献

附录
附录A 新一代GPS标准体系框架
附录B 新一代GPS通用标准矩阵
附录C 新一代GPS标准清单
索引

前言/序言

当今世界，科学技术日新月异，知识经济方兴未艾，综合国力竞争日趋激烈。面对日益激烈的国际竞争，立足国情，我国只能走建设创新型国家的发展道路，把提高自主创新能力作为调整经济结构、转变增长方式、提高国家竞争力的中心环节。而科技和人才，特别是创新人才是建设创新型国家和提高自主创新能力的关键。实施科教兴国、人才强国战略，建设创新型国家，构建社会主义和谐社会，高等学校肩负着重大历史使命。教育大计，人才为本。人才问题，始终是高等学校改革与发展的核心问题和头等大事。加快建设高等学校高层次人才队伍，努力培养和造就一批在国际上有重要影响的学术大师、战略科学家和学科带头人，是发展我国高等教育事业的必然要求，也是关系社会主义现代化建设全局的重要任务。
为贯彻落实科教兴国和人才强国战略，推进我国高等学校高层次人才队伍建设，教育部与香港李嘉诚基金会于1998年共同启动了“长江学者奖励计划”。该计划自实施以来，在党和国家领导人的高度重视和关心下，在国家财政等有关部门、高等学校和社会各界的大力支持下，取得了显著成效，在海内外引起了强烈反响。诺贝尔物理学奖获得者杨振宁评价“长江学者奖励计划”是“一个非常了不起的壮举”，“是20世纪末21世纪初中国实施科教兴国战略的一个非常重要的环节。”
长江学者群英荟萃，硕果累累。“长江学者奖励计划”的实施吸引、汇聚和造就了一大批优秀拔尖人才。目前全国88所高等学校聘任727位长江学者，先后有6位优秀学者获得“长江学者成就奖”，31位长江学者被聘为“973”首席科学家，24位长江学者当选为中国科学院、中国工程院院士。

新一代GPS标准理论与应用 [Theory and applications of new-generation geometrical product specifications] 精确制造的基石：理解与实践新一代GPS标准 在现代制造业飞速发展的浪潮中，产品的精度和性能已成为企业核心竞争力的关键。从航空航天到精密仪器，从汽车制造到医疗设备，每一款产品的成功都离不开对其尺寸和几何特征进行严苛的控制。几何尺寸公差（Geometrical Product Specifications, GPS）作为这一控制体系的核心，其重要性不言而喻。然而，随着科技的进步和产业的升级，传统的GPS理论和实践正面临着前所未有的挑战。为了适应日益复杂和精密的制造需求，一套全新的、更具前瞻性和系统性的GPS标准应运而生。 本书《新一代GPS标准理论与应用》正是应时代之需，深入探讨这一全新GPS体系的理论基础、核心概念、技术方法及其在实际工程中的广泛应用。它并非对现有GPS标准的简单罗列或更新，而是从根本上重塑了我们对产品几何尺寸控制的认知，旨在为工程师、技术人员、质量管理专家以及相关领域的学生提供一套全面、系统且实用的知识体系。 理论深度：构建坚实的GPS认知框架 本书在理论层面，对新一代GPS标准的核心理念进行了深入的剖析。它着重阐释了GPS标准从“尺寸链”到“产品定义”的思维转变，强调了GPS不仅仅是关于单个特征的尺寸限制，更是关于整个产品的完整定义。这意味着GPS标准需要从更宏观、更系统的角度来考量产品的功能性、装配性以及性能要求。本书会详细介绍新一代GPS标准如何通过引入“功能性”和“性能”的概念，将几何特征的公差要求与产品的实际功能和工作环境紧密联系起来。 在数学模型和验证方法方面，本书将揭示新一代GPS标准在理论上的重大突破。它将详细阐述基于实体模型（如CAD模型）的GPS定义方式，以及如何通过多重参照系（Multiple Datum Systems）来精确描述特征之间的相对位置和方向。读者将了解到，新一代GPS标准不再局限于基于投影和符号的二维图纸表达，而是通过三维实体模型和高级测量技术，实现对复杂几何特征的精确定义和验证。本书将深入探讨坐标测量机（CMM）、光学测量技术以及扫描技术在新一代GPS验证中的核心作用，并介绍相关的算法和数据处理方法，以确保测量结果的准确性和可靠性。 此外，本书还将深入讲解“公差分析”在新一代GPS中的深化和扩展。传统的公差分析往往侧重于线性尺寸的累积，而新一代GPS标准则引入了更复杂的三维公差分析，能够全面考虑表面粗糙度、材料状态、形状误差等多种因素对产品功能和装配的影响。读者将学习到如何利用先进的仿真软件和统计方法，对复杂装配体的性能进行预测和优化，从而在设计阶段就规避潜在的装配问题和功能失效。 应用广度：赋能各行各业的精密制造 本书的另一大亮点在于其对新一代GPS标准在各行各业中的具体应用进行了详尽的阐述。它并非空谈理论，而是通过大量实际案例，展示了如何将新一代GPS标准应用于不同领域，以解决实际的制造难题。 在航空航天领域，本书将重点介绍新一代GPS标准如何在飞机结构件、发动机部件等高精度、关键性零件的设计与制造中发挥作用。例如，如何通过精密的形位公差定义来保证翼型表面的精度，如何利用多重参照系来确保发动机叶片的准确装配，以及如何运用先进的测量技术来验证复杂曲面的精度。 在汽车制造领域，本书将探讨新一代GPS标准如何助力汽车零部件的标准化、模块化和集成化。例如，在发动机缸体、底盘悬挂系统以及电子控制单元等关键部件的生产中，如何通过精确的GPS定义来提高零件的互换性，降低装配成本，并提升整车的性能和可靠性。 在精密仪器和医疗设备领域，本书将重点关注对微小尺寸、高精度要求以及生物相容性等特殊需求的满足。例如，显微镜物镜、光学镜头、微流控芯片以及植入式医疗器械等，其制造精度直接关系到产品的性能和安全性。本书将通过案例展示，说明新一代GPS标准如何为这些领域提供更加精细和可靠的几何尺寸控制解决方案。 此外，本书还将探讨新一代GPS标准在模具设计与制造、电子产品生产以及新能源汽车部件等领域的应用。无论是在需要超精密加工的微纳尺度，还是在需要大批量生产且注重成本效益的领域，新一代GPS标准都能提供有效的指导和支持。 核心内容概览： 第一部分：新一代GPS标准的理论基础 GPS的演进与发展历程：从传统公差到现代产品定义。 核心概念的重塑：功能性、性能、实体模型、多重参照系。 数学模型与几何定义：基于CAD模型的GPS定义，参数化定义，高级曲面表示。 公差分析的深化：三维公差分析，蒙特卡洛模拟，统计公差分析。 测量不确定性与验证方法：CMM测量理论，光学测量与扫描技术，数据采集与处理。 第二部分：新一代GPS标准的关键技术与应用 特征控制框架：对特征的全面控制，包括尺寸、形状、方向、位置、轮廓和表面粗糙度。 独立原则与包容原则：在不同应用场景下的灵活应用。 表面纹理与粗糙度控制：新一代标准下的表面属性定义与测量。 形位公差（GD&T）的新解读与实践：针对复杂特征的精确控制。 直接数模GPS（MBD/PMI）：将GPS信息嵌入三维模型。 标准化与互操作性：跨平台、跨企业的数据交换与共享。 第三部分：新一代GPS标准在各行业的应用案例 航空航天： 结构件、发动机部件、飞行器传感器。 汽车制造： 发动机、底盘、车身、电子电器。 精密仪器与医疗设备： 光学镜头、手术器械、诊断设备。 模具设计与制造： 高精度模具、复杂模具。 电子产品： 芯片封装、PCB板、微型连接器。 新能源汽车： 电池组、电机、电控系统。 本书的价值与意义： 《新一代GPS标准理论与应用》不仅是一本技术手册，更是一次思维的启迪。它将帮助读者： 深刻理解新一代GPS标准的核心理念和理论基础，构建系统性的知识体系。 掌握将理论知识转化为实际操作的关键技能，熟练运用新的定义和验证方法。 解决在精密制造过程中遇到的实际问题，提高产品质量和性能。 提升企业在精密制造领域的竞争力，适应行业发展的最新趋势。 为未来制造业的发展提供理论指导和技术支持。 对于任何致力于追求卓越品质、挑战制造极限的工程师、设计师、质量管理人员以及学术研究者而言，本书都将是您不可或缺的宝贵资源。它将引导您穿越复杂的理论迷雾，直击实践核心，最终助力您在激烈的市场竞争中脱颖而出，成为新一代精密制造的引领者。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我购买这本书的初衷，是希望能够找到一些关于如何解决实际工程中遇到的尺寸链计算难题的思路。我的工作经常需要进行复杂的尺寸链分析，以确保最终产品的尺寸精度。在阅读《新一代GPS标准理论与应用》之前，我对尺寸链的理解还停留在比较基础的“加减法”阶段，往往在面对复杂的多变量问题时显得力不从心。 这本书在这方面的内容，虽然不是直接提供现成的计算公式，但它从根本上颠覆了我对尺寸控制的认知。它强调了“功能性要求”在尺寸设计中的核心地位，并且详细阐述了如何通过GPS标注，将这些功能性要求转化为可执行的制造和检验标准。书中关于“尺寸链分析与公差综合”的章节，提供了许多非常实用的方法论。 作者通过大量的图表和模型，清晰地展示了如何在一个复杂装配体中，将各个零件的公差进行有效分配，以达到整体的功能要求。我特别欣赏书中对于“偏差分析”和“统计公差”的讲解，这让我认识到，仅仅依靠经验来估算公差是远远不够的，必须要有科学的理论作为支撑。读完这部分，我感觉自己解决尺寸链问题的能力得到了质的飞跃，能够更自信地应对各种复杂的尺寸设计挑战。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我最先被它严谨的学术氛围所吸引。厚重的篇幅、细致的章节划分，都预示着这是一本内容扎实的参考书。我曾在一个工程项目中遇到过因设计图纸上的公差标注不清而导致的返工，当时就深感GD&T知识的重要性。这次拜读《新一代GPS标准理论与应用》，正是希望能够系统地梳理和深入理解这方面的理论。 书中的理论推导过程严谨而详尽，从基础的测量学原理出发，逐步构建起GPS理论的宏大框架。作者在讲解每个概念时，都引用了大量的国内外标准规范，并对不同标准之间的异同进行了深入分析，这对于需要与国际接轨的工程实践者来说，价值巨大。例如，在讲解“基准参照架”（Datum Reference Frame, DRF）时，作者通过多个实际案例，详细阐述了如何建立一个稳定、精确的基准系统，以确保零件在三维空间中的精确位置和姿态。 我尤其对书中关于“测量不确定度”的章节印象深刻。它不仅仅停留在概念的介绍，而是深入探讨了如何量化和控制测量过程中的不确定性，这对于保证产品质量至关重要。作者还分析了不同测量设备对测量结果的影响，并提出了相应的应对策略。这种将理论与实践紧密结合，并强调细节和严谨性的写作风格，让我对这本书的专业性有了极高的评价。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实吸引了我，深邃的蓝色背景搭配简洁而现代的字体，传递出一种专业、前沿的感觉。我原本对“几何尺寸和公差”（Geometric Dimensioning and Tolerancing, GD&T）这个概念只有模糊的印象，认为它大概就是工程图纸上的一些标注，但这次翻阅《新一代GPS标准理论与应用》让我对它有了全新的认识。 书中开篇便以引人入胜的案例，巧妙地将抽象的理论与实际的工业生产紧密联系起来。比如，它详细讲解了如何通过精确的GPS标注来避免在汽车制造过程中因零件配合问题导致的装配困难，甚至引发安全隐患。这种“从问题出发，再引出解决方案”的叙事方式，让我这个非专业读者也能迅速抓住重点。书中的图示也非常清晰，将复杂的形位公差概念以可视化的方式呈现出来，例如如何理解基准的定义和应用，以及不同类型的形位公差（如平面度、直线度、平行度、垂直度、角度、位置度、同轴度、对称度、轮廓度等）在实际产品设计中的具体作用。 更令我惊喜的是，作者并没有止步于对现有标准的介绍，而是深入探讨了“新一代”GPS的理念。我理解这不仅仅是技术的更新，更是一种思维方式的转变，强调了从产品功能需求出发，反向推导和定义公差。这种“以功能为导向”的设计理念，显然更能适应现代复杂产品日益精密的制造要求。读完这部分，我感觉自己仿佛窥见了未来制造业的模样，对如何实现更高效、更可靠的产品制造有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我眼前一亮的著作。我原本的认知里，“尺寸和公差”似乎是枯燥乏味的工程制图内容，但《新一代GPS标准理论与应用》这本书，却以一种全新的视角，将这一领域呈现得生动有趣且充满智慧。我一直认为，一个优秀的产品，背后一定有精妙的设计和严谨的制造作为支撑，而GPS正是实现这一切的关键。 书中的“理论”部分，并没有让我感到晦涩难懂。作者巧妙地将抽象的数学模型与具体的工程实践相结合，使得理解起来事半功倍。例如，在讲解“基准系统”时，作者用了一个汽车发动机缸体的例子，清晰地展示了如何建立一个多基准的参照系，以确保所有后续的加工和测量都能在一个稳定可靠的框架下进行。这让我深刻理解了基准的重要性，以及它对整个产品精度控制的影响。 更让我惊喜的是“应用”部分。它列举了大量不同行业的实际案例，从航空航天到汽车制造，再到精密仪器，都展示了GPS标准是如何被成功应用的。我尤其对书中关于“形位公差在产品可靠性分析中的应用”的讨论很感兴趣。它揭示了形位公差不仅仅是“尺寸大小”的控制，更是对零件“形状和位置”的精确约束，而这些约束直接关系到产品的长期性能和可靠性。这本书让我对GPS有了更加全面和深入的理解，也让我意识到了它在现代工业中的不可替代的地位。

评分☆☆☆☆☆

我一直对制造业的精细化管理和质量控制很感兴趣，尤其关注那些能够提升产品可靠性和降低成本的技术。《新一代GPS标准理论与应用》这本书，正好触及了我感兴趣的领域。在翻阅之前，我对GPS的认知仅限于知道它是一种技术标准，但具体如何运作、又如何影响产品质量，却知之甚少。 这本书的视角非常独特，它不仅仅是简单地介绍GPS的各种符号和规则，而是深入剖析了GPS在整个产品生命周期中的作用。从产品设计、制造、检验到装配，GPS都扮演着至关重要的角色。作者通过生动的案例，展示了GPS如何帮助工程师精确地表达设计意图，如何指导生产人员高效地制造，以及如何协助质检人员准确地判断产品是否合格。 令我印象深刻的是书中关于“公差分析”的章节。它不仅仅讲解了如何计算公差，更强调了如何通过合理的公差分配，实现“既能满足功能要求，又不会过度设计”的目标。这对于降低制造成本，提高产品竞争力具有非常现实的指导意义。作者还提到了GPS在数字化制造和智能制造中的应用前景，这让我对这本书的价值有了更深一层次的认识。它是一本既有理论深度，又有实践指导意义的好书。