新一代GPS標準理論與應用 [Theory and applications of new-generation geometrical product specifications] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

蔣嚮前 編

圖書標籤:

• GPS
• 幾何尺寸與公差
• 産品規格
• 製造
• 質量控製
• 標準化
• 測量
• 工程製圖
• 精密製造
• CAD/CAM

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040224894

版次：1

商品編碼：10634573

包裝：平裝

叢書名： 長江學者論叢

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

開本：16開

齣版時間：2007-09-01###

內容簡介

GPS是“産品幾何技術規範（geometrical product specifications）” 的簡稱。新一代GPS是國際上近幾年纔提齣的、正在研究與發展中的、引領世界製造業前進方嚮的、基礎性的新型國際標準體係，是實現數字化製造和發展先進製造技術的關鍵。《新一代GPS標準理論與應用》匯集瞭作者在該研究方嚮上多年來的成果和進展，主要分析瞭現行産品幾何技術規範（GPS）標準體係存在的問題，介紹瞭新一代GPS標準體係的提齣背景與形成過程，闡述瞭自主創新研究新一代 GPS國際標準的重要意義，展望瞭新一代GPS國際標準的發展趨勢，並分章重點論述瞭新一代GPS國際標準體係結構、理論體係、不確定度理論、係列國際標準技術要求及應用、錶麵濾波技術以及智能知識庫係統等內容。
《新一代GPS標準理論與應用》為從舊GPS體係到新GPS體係概念和理論的轉換搭建瞭一座橋梁，可作為設計、製造、計量、標準化等領域的大學生、研究生、科技工作者以及企業管理人員的參考用書。

作者簡介

蔣嚮前，長江學者，華中科技大學教授、博士生導師，教育部製造技術國際標準研究中心主任，全國高校互換性與測量技術研究會理事長，英國哈德斯菲爾德大學精密技術中心終身教授。 具有14年從事汽車工業幾何測量的經驗，並具有近20年從事錶麵與幾何形狀測量研究的經曆。先後承擔英國皇傢科學院重大基礎研究項目，以及中國國傢自然科學基金委員會“國傢傑齣青年基金”項目、科技部重大技術標準專項和教育部重大基礎研究項目。係國際標準化組織ISO／TC 213（幾何産品技術規範與認證）專傢組成員、英國貿工部DTl測量顧問委員會成員、中國産品幾何技術規範標準化技術委員會SACFrC 240委員。先後齣席ISO／TC 213在法國、英國、西班牙、美國、墨西哥、波蘭、德國等召開的第10次至22次全體會議。負責“樣條小波標準軟件和軟件量規”及“高斯濾波器”等6項國際標準研究和製定工作，同時負責製定有關濾波技術的9項中國國傢新標準提案。 在測量科學與錶麵計量領域發錶學術論文150餘篇。其中SCI收錄31篇，EI收錄26篇，ISTP收錄26篇。主編學術著作1部，閤著4部。擔任英國物理學會2006年兩期特刊的主編。 蔣嚮前的博士學位論文《麯麵錶麵形貌檢測理論與方法的研究》於1999年入選中國首屆百篇“全國優秀博士論文”。因其在錶麵計量領域的傑齣成就，於2006年3月榮膺英國皇傢學會頒發的“Wolfson傑齣研究成就奬”，同年還榮獲英國國傢奬“英國亞洲女性傑齣成就奬”。成為第1位獲此殊榮的華人，並被評選為2006年度“《中國婦女》時代人物”。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1.1 現行産品幾何技術規範標準體係及其存在的問題
1.2 新一代GPS標準體係的提齣
1.3 新一代GPS標準體係的發展趨勢與研究展望
1.4 中國製造業與標準化
1.5 自主創新開展新一代GPS國際標準研究的意義
1.6 對我國實施新一代GPS標準體係策略的建議

第2章 新一代GPS國際標準體係結構
2.1 新一代GPS國際標準的範圍
2.2 新一代GPS國際標準構成原則
2.3 新一代GPS國際標準體係結構
2.3.1 基礎GPS標準
2.3.2 通用GPS標準
2.3.3 補充GPS標準
2.3.4 綜閤GPS標準

第3章 新一代GPS的理論體係
3.1 新一代GPS係統模型
3.2 新一代GPS的理論體係框架
3.3 新一代GPS的關鍵理論與應用技術
3.3.1 錶麵模型
3.3.2 幾何要素
3.3.3 幾何要素獲取的數學工具
3.3.4 規範與認證操作
3.3.5 操作算子
3.3.6 不確定度

3.4 新一代GPS理論的應用實例
3.4.1 規範操作實例
3.4.2 産品幾何功能、設計、製造與檢驗錶達規範
3.5 新一代GPS國際標準體係特點

第4章 新一代GPS不確定度理論
4.1 新一代GPS不確定度概述
4.1.1 新一代GPS不確定度基本概念
4.1.2 新一代GPS不確定度的影響

4.2 基於新一代GPS不確定度的判定原則
4.2.1 基於測量不確定度的判定原則
4.2.2 基於依從不確定度的判定原則
4.2.3 基於總體不確定度的判定原則

4.3 新一代GPS標準鏈依從不確定度的計算框架
4.3.1 標準鏈的建模
4.3.2 依從不確定度的計算流程

4.4 實例研究——最小二乘擬閤不確定度的傳遞規律
4.4.1 平麵度最小二乘擬閤的基本原理
4.4.2 平麵度最小二乘擬閤的依從不確定度計算
4.4.3 實驗分析

第5章 新一代GPS係列國際標準的技術內容及應用
5.1 概述
5.I.1 尺寸公差
5.1.2 幾何公差
5.1.3 錶麵結構

5.2 Iso極限與配閤標準及應用
5.2.1 基本術語
5.2.2 標準公差值的計算
5.2.3 基本偏差的計算
5.2.4 公差與配閤的錶示
5.2.5 尺寸公差的標注

5.3 幾何公差標準及應用
5.3.1 概述
5.3.2 幾何公差項目及其定義
5.3.3 幾何公差的標注
5.3.4 幾何公差原則

5.4 錶麵結構標準及應用
5.4.1 二維錶麵結構的基本術語與定義
5.4.2 二維錶麵粗糙度的選用與標注
5.4.3 錶麵輪廓參數符號的等價錶示與評定流程
5.4.4 三維錶麵結構標準的研究與現狀

第6章 新一代GPS錶麵濾波技術
6.1 概述
6.2 錶麵濾波技術的發展
6.2.1 多項式擬閤法
6.2.2 2Rc濾波器濾波法
6.2.3 高斯濾波
6.2.4 樣條濾波
6.2.5 小波濾波
6.2.6 Motif法
6.2.7 分形法

6.3 新一代GPS典型濾波器
6.3.1 綫性輪廓濾波器
6.3.2 經典高斯濾波器
6.3.3 穩健高斯濾波器

第7章 新一代GPS智能知識庫係統
7.1 概述
7.2 新一代GPS智能知識庫係統的結構
7.2.1 基本框架
7.2.2 技術指標
7.2.3 數據信息流
7.2.4 知識錶示方法的選擇
7.2.5 係統與cAx的集成方案

7.3 新一代GPS智能知識庫係統的設計
7.3.1 知識庫係統框架邏輯視圖
7.3.2 數據庫設計
7.3.3 知識推理
7.3.4 數據流

7.4 實例研究——直徑公差設計的智能知識庫係統
7.4.1 直徑公差設計
7.4.2 直徑的評定算法
7.4.3 程序操作流程
參考文獻

附錄
附錄A 新一代GPS標準體係框架
附錄B 新一代GPS通用標準矩陣
附錄C 新一代GPS標準清單
索引

前言/序言

當今世界，科學技術日新月異，知識經濟方興未艾，綜閤國力競爭日趨激烈。麵對日益激烈的國際競爭，立足國情，我國隻能走建設創新型國傢的發展道路，把提高自主創新能力作為調整經濟結構、轉變增長方式、提高國傢競爭力的中心環節。而科技和人纔，特彆是創新人纔是建設創新型國傢和提高自主創新能力的關鍵。實施科教興國、人纔強國戰略，建設創新型國傢，構建社會主義和諧社會，高等學校肩負著重大曆史使命。教育大計，人纔為本。人纔問題，始終是高等學校改革與發展的核心問題和頭等大事。加快建設高等學校高層次人纔隊伍，努力培養和造就一批在國際上有重要影響的學術大師、戰略科學傢和學科帶頭人，是發展我國高等教育事業的必然要求，也是關係社會主義現代化建設全局的重要任務。
為貫徹落實科教興國和人纔強國戰略，推進我國高等學校高層次人纔隊伍建設，教育部與香港李嘉誠基金會於1998年共同啓動瞭“長江學者奬勵計劃”。該計劃自實施以來，在黨和國傢領導人的高度重視和關心下，在國傢財政等有關部門、高等學校和社會各界的大力支持下，取得瞭顯著成效，在海內外引起瞭強烈反響。諾貝爾物理學奬獲得者楊振寜評價“長江學者奬勵計劃”是“一個非常瞭不起的壯舉”，“是20世紀末21世紀初中國實施科教興國戰略的一個非常重要的環節。”
長江學者群英薈萃，碩果纍纍。“長江學者奬勵計劃”的實施吸引、匯聚和造就瞭一大批優秀拔尖人纔。目前全國88所高等學校聘任727位長江學者，先後有6位優秀學者獲得“長江學者成就奬”，31位長江學者被聘為“973”首席科學傢，24位長江學者當選為中國科學院、中國工程院院士。

新一代GPS標準理論與應用 [Theory and applications of new-generation geometrical product specifications] 精確製造的基石：理解與實踐新一代GPS標準 在現代製造業飛速發展的浪潮中，産品的精度和性能已成為企業核心競爭力的關鍵。從航空航天到精密儀器，從汽車製造到醫療設備，每一款産品的成功都離不開對其尺寸和幾何特徵進行嚴苛的控製。幾何尺寸公差（Geometrical Product Specifications, GPS）作為這一控製體係的核心，其重要性不言而喻。然而，隨著科技的進步和産業的升級，傳統的GPS理論和實踐正麵臨著前所未有的挑戰。為瞭適應日益復雜和精密的製造需求，一套全新的、更具前瞻性和係統性的GPS標準應運而生。 本書《新一代GPS標準理論與應用》正是應時代之需，深入探討這一全新GPS體係的理論基礎、核心概念、技術方法及其在實際工程中的廣泛應用。它並非對現有GPS標準的簡單羅列或更新，而是從根本上重塑瞭我們對産品幾何尺寸控製的認知，旨在為工程師、技術人員、質量管理專傢以及相關領域的學生提供一套全麵、係統且實用的知識體係。 理論深度：構建堅實的GPS認知框架 本書在理論層麵，對新一代GPS標準的核心理念進行瞭深入的剖析。它著重闡釋瞭GPS標準從“尺寸鏈”到“産品定義”的思維轉變，強調瞭GPS不僅僅是關於單個特徵的尺寸限製，更是關於整個産品的完整定義。這意味著GPS標準需要從更宏觀、更係統的角度來考量産品的功能性、裝配性以及性能要求。本書會詳細介紹新一代GPS標準如何通過引入“功能性”和“性能”的概念，將幾何特徵的公差要求與産品的實際功能和工作環境緊密聯係起來。 在數學模型和驗證方法方麵，本書將揭示新一代GPS標準在理論上的重大突破。它將詳細闡述基於實體模型（如CAD模型）的GPS定義方式，以及如何通過多重參照係（Multiple Datum Systems）來精確描述特徵之間的相對位置和方嚮。讀者將瞭解到，新一代GPS標準不再局限於基於投影和符號的二維圖紙錶達，而是通過三維實體模型和高級測量技術，實現對復雜幾何特徵的精確定義和驗證。本書將深入探討坐標測量機（CMM）、光學測量技術以及掃描技術在新一代GPS驗證中的核心作用，並介紹相關的算法和數據處理方法，以確保測量結果的準確性和可靠性。 此外，本書還將深入講解“公差分析”在新一代GPS中的深化和擴展。傳統的公差分析往往側重於綫性尺寸的纍積，而新一代GPS標準則引入瞭更復雜的三維公差分析，能夠全麵考慮錶麵粗糙度、材料狀態、形狀誤差等多種因素對産品功能和裝配的影響。讀者將學習到如何利用先進的仿真軟件和統計方法，對復雜裝配體的性能進行預測和優化，從而在設計階段就規避潛在的裝配問題和功能失效。 應用廣度：賦能各行各業的精密製造 本書的另一大亮點在於其對新一代GPS標準在各行各業中的具體應用進行瞭詳盡的闡述。它並非空談理論，而是通過大量實際案例，展示瞭如何將新一代GPS標準應用於不同領域，以解決實際的製造難題。 在航空航天領域，本書將重點介紹新一代GPS標準如何在飛機結構件、發動機部件等高精度、關鍵性零件的設計與製造中發揮作用。例如，如何通過精密的形位公差定義來保證翼型錶麵的精度，如何利用多重參照係來確保發動機葉片的準確裝配，以及如何運用先進的測量技術來驗證復雜麯麵的精度。 在汽車製造領域，本書將探討新一代GPS標準如何助力汽車零部件的標準化、模塊化和集成化。例如，在發動機缸體、底盤懸掛係統以及電子控製單元等關鍵部件的生産中，如何通過精確的GPS定義來提高零件的互換性，降低裝配成本，並提升整車的性能和可靠性。 在精密儀器和醫療設備領域，本書將重點關注對微小尺寸、高精度要求以及生物相容性等特殊需求的滿足。例如，顯微鏡物鏡、光學鏡頭、微流控芯片以及植入式醫療器械等，其製造精度直接關係到産品的性能和安全性。本書將通過案例展示，說明新一代GPS標準如何為這些領域提供更加精細和可靠的幾何尺寸控製解決方案。 此外，本書還將探討新一代GPS標準在模具設計與製造、電子産品生産以及新能源汽車部件等領域的應用。無論是在需要超精密加工的微納尺度，還是在需要大批量生産且注重成本效益的領域，新一代GPS標準都能提供有效的指導和支持。 核心內容概覽： 第一部分：新一代GPS標準的理論基礎 GPS的演進與發展曆程：從傳統公差到現代産品定義。 核心概念的重塑：功能性、性能、實體模型、多重參照係。 數學模型與幾何定義：基於CAD模型的GPS定義，參數化定義，高級麯麵錶示。 公差分析的深化：三維公差分析，濛特卡洛模擬，統計公差分析。 測量不確定性與驗證方法：CMM測量理論，光學測量與掃描技術，數據采集與處理。 第二部分：新一代GPS標準的關鍵技術與應用 特徵控製框架：對特徵的全麵控製，包括尺寸、形狀、方嚮、位置、輪廓和錶麵粗糙度。 獨立原則與包容原則：在不同應用場景下的靈活應用。 錶麵紋理與粗糙度控製：新一代標準下的錶麵屬性定義與測量。 形位公差（GD&T）的新解讀與實踐：針對復雜特徵的精確控製。 直接數模GPS（MBD/PMI）：將GPS信息嵌入三維模型。 標準化與互操作性：跨平颱、跨企業的數據交換與共享。 第三部分：新一代GPS標準在各行業的應用案例 航空航天： 結構件、發動機部件、飛行器傳感器。 汽車製造： 發動機、底盤、車身、電子電器。 精密儀器與醫療設備： 光學鏡頭、手術器械、診斷設備。 模具設計與製造： 高精度模具、復雜模具。 電子産品： 芯片封裝、PCB闆、微型連接器。 新能源汽車： 電池組、電機、電控係統。 本書的價值與意義： 《新一代GPS標準理論與應用》不僅是一本技術手冊，更是一次思維的啓迪。它將幫助讀者： 深刻理解新一代GPS標準的核心理念和理論基礎，構建係統性的知識體係。 掌握將理論知識轉化為實際操作的關鍵技能，熟練運用新的定義和驗證方法。 解決在精密製造過程中遇到的實際問題，提高産品質量和性能。 提升企業在精密製造領域的競爭力，適應行業發展的最新趨勢。 為未來製造業的發展提供理論指導和技術支持。 對於任何緻力於追求卓越品質、挑戰製造極限的工程師、設計師、質量管理人員以及學術研究者而言，本書都將是您不可或缺的寶貴資源。它將引導您穿越復雜的理論迷霧，直擊實踐核心，最終助力您在激烈的市場競爭中脫穎而齣，成為新一代精密製造的引領者。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我購買這本書的初衷，是希望能夠找到一些關於如何解決實際工程中遇到的尺寸鏈計算難題的思路。我的工作經常需要進行復雜的尺寸鏈分析，以確保最終産品的尺寸精度。在閱讀《新一代GPS標準理論與應用》之前，我對尺寸鏈的理解還停留在比較基礎的“加減法”階段，往往在麵對復雜的多變量問題時顯得力不從心。 這本書在這方麵的內容，雖然不是直接提供現成的計算公式，但它從根本上顛覆瞭我對尺寸控製的認知。它強調瞭“功能性要求”在尺寸設計中的核心地位，並且詳細闡述瞭如何通過GPS標注，將這些功能性要求轉化為可執行的製造和檢驗標準。書中關於“尺寸鏈分析與公差綜閤”的章節，提供瞭許多非常實用的方法論。 作者通過大量的圖錶和模型，清晰地展示瞭如何在一個復雜裝配體中，將各個零件的公差進行有效分配，以達到整體的功能要求。我特彆欣賞書中對於“偏差分析”和“統計公差”的講解，這讓我認識到，僅僅依靠經驗來估算公差是遠遠不夠的，必須要有科學的理論作為支撐。讀完這部分，我感覺自己解決尺寸鏈問題的能力得到瞭質的飛躍，能夠更自信地應對各種復雜的尺寸設計挑戰。

評分☆☆☆☆☆

我一直對製造業的精細化管理和質量控製很感興趣，尤其關注那些能夠提升産品可靠性和降低成本的技術。《新一代GPS標準理論與應用》這本書，正好觸及瞭我感興趣的領域。在翻閱之前，我對GPS的認知僅限於知道它是一種技術標準，但具體如何運作、又如何影響産品質量，卻知之甚少。 這本書的視角非常獨特，它不僅僅是簡單地介紹GPS的各種符號和規則，而是深入剖析瞭GPS在整個産品生命周期中的作用。從産品設計、製造、檢驗到裝配，GPS都扮演著至關重要的角色。作者通過生動的案例，展示瞭GPS如何幫助工程師精確地錶達設計意圖，如何指導生産人員高效地製造，以及如何協助質檢人員準確地判斷産品是否閤格。 令我印象深刻的是書中關於“公差分析”的章節。它不僅僅講解瞭如何計算公差，更強調瞭如何通過閤理的公差分配，實現“既能滿足功能要求，又不會過度設計”的目標。這對於降低製造成本，提高産品競爭力具有非常現實的指導意義。作者還提到瞭GPS在數字化製造和智能製造中的應用前景，這讓我對這本書的價值有瞭更深一層次的認識。它是一本既有理論深度，又有實踐指導意義的好書。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我最先被它嚴謹的學術氛圍所吸引。厚重的篇幅、細緻的章節劃分，都預示著這是一本內容紮實的參考書。我曾在一個工程項目中遇到過因設計圖紙上的公差標注不清而導緻的返工，當時就深感GD&T知識的重要性。這次拜讀《新一代GPS標準理論與應用》，正是希望能夠係統地梳理和深入理解這方麵的理論。 書中的理論推導過程嚴謹而詳盡，從基礎的測量學原理齣發，逐步構建起GPS理論的宏大框架。作者在講解每個概念時，都引用瞭大量的國內外標準規範，並對不同標準之間的異同進行瞭深入分析，這對於需要與國際接軌的工程實踐者來說，價值巨大。例如，在講解“基準參照架”（Datum Reference Frame, DRF）時，作者通過多個實際案例，詳細闡述瞭如何建立一個穩定、精確的基準係統，以確保零件在三維空間中的精確位置和姿態。 我尤其對書中關於“測量不確定度”的章節印象深刻。它不僅僅停留在概念的介紹，而是深入探討瞭如何量化和控製測量過程中的不確定性，這對於保證産品質量至關重要。作者還分析瞭不同測量設備對測量結果的影響，並提齣瞭相應的應對策略。這種將理論與實踐緊密結閤，並強調細節和嚴謹性的寫作風格，讓我對這本書的專業性有瞭極高的評價。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實吸引瞭我，深邃的藍色背景搭配簡潔而現代的字體，傳遞齣一種專業、前沿的感覺。我原本對“幾何尺寸和公差”（Geometric Dimensioning and Tolerancing, GD&T）這個概念隻有模糊的印象，認為它大概就是工程圖紙上的一些標注，但這次翻閱《新一代GPS標準理論與應用》讓我對它有瞭全新的認識。 書中開篇便以引人入勝的案例，巧妙地將抽象的理論與實際的工業生産緊密聯係起來。比如，它詳細講解瞭如何通過精確的GPS標注來避免在汽車製造過程中因零件配閤問題導緻的裝配睏難，甚至引發安全隱患。這種“從問題齣發，再引齣解決方案”的敘事方式，讓我這個非專業讀者也能迅速抓住重點。書中的圖示也非常清晰，將復雜的形位公差概念以可視化的方式呈現齣來，例如如何理解基準的定義和應用，以及不同類型的形位公差（如平麵度、直綫度、平行度、垂直度、角度、位置度、同軸度、對稱度、輪廓度等）在實際産品設計中的具體作用。 更令我驚喜的是，作者並沒有止步於對現有標準的介紹，而是深入探討瞭“新一代”GPS的理念。我理解這不僅僅是技術的更新，更是一種思維方式的轉變，強調瞭從産品功能需求齣發，反嚮推導和定義公差。這種“以功能為導嚮”的設計理念，顯然更能適應現代復雜産品日益精密的製造要求。讀完這部分，我感覺自己仿佛窺見瞭未來製造業的模樣，對如何實現更高效、更可靠的産品製造有瞭更深刻的理解。

評分☆☆☆☆☆

這是一本讓我眼前一亮的著作。我原本的認知裏，“尺寸和公差”似乎是枯燥乏味的工程製圖內容，但《新一代GPS標準理論與應用》這本書，卻以一種全新的視角，將這一領域呈現得生動有趣且充滿智慧。我一直認為，一個優秀的産品，背後一定有精妙的設計和嚴謹的製造作為支撐，而GPS正是實現這一切的關鍵。 書中的“理論”部分，並沒有讓我感到晦澀難懂。作者巧妙地將抽象的數學模型與具體的工程實踐相結閤，使得理解起來事半功倍。例如，在講解“基準係統”時，作者用瞭一個汽車發動機缸體的例子，清晰地展示瞭如何建立一個多基準的參照係，以確保所有後續的加工和測量都能在一個穩定可靠的框架下進行。這讓我深刻理解瞭基準的重要性，以及它對整個産品精度控製的影響。 更讓我驚喜的是“應用”部分。它列舉瞭大量不同行業的實際案例，從航空航天到汽車製造，再到精密儀器，都展示瞭GPS標準是如何被成功應用的。我尤其對書中關於“形位公差在産品可靠性分析中的應用”的討論很感興趣。它揭示瞭形位公差不僅僅是“尺寸大小”的控製，更是對零件“形狀和位置”的精確約束，而這些約束直接關係到産品的長期性能和可靠性。這本書讓我對GPS有瞭更加全麵和深入的理解，也讓我意識到瞭它在現代工業中的不可替代的地位。