第四節　產品幾何技術規范GPS簡介

一、產品幾何技術規范GPS概述

產品幾何技術規范（Dimensional Geometrical Product Specification and Verification，GPS）是機電產品技術標準和計量規范的基礎，根據產品的微觀和宏觀幾何特征建立的一個幾何技術標準體系，覆蓋產品開發、設計、制造、質檢、使用以及維修、報廢等全生命周期，其應用涉及國民經濟的各個部分和學科。GPS體系由涉及產品幾何特征及其特征量的諸多技術標準所組成，目前分為四類標準：GPS基礎標準、GPS綜合標準、GPS通用標準和GPS補充標準，這些標準涵蓋尺寸、距離、角度、形狀、位置、方向、表面粗糙度等微、宏觀幾何特征，并形成相應的標準鏈，還包括工件的特定工藝公差標準和典型的機械零件幾何要素標準，是一個非常完備的標準體系。

新一代GPS基于新的公差理論和概念，提出了GPS的總體規劃（GPS矩陣模型），明確了各標準在GPS矩陣模型中的位置以及與其他標準的關系，并以標準鏈的形式實現了產品尺寸、距離、角度、形狀、位置、方向等宏觀幾何特征的尺寸公差與形位公差和涉及表面粗糙度等微觀幾何特征的表面結構的全面結合，通過對產品幾何精度的“實時”與“在線”控制，充分保證了產品在設計、制造、質檢、使用、維修等階段各項技術要求的協調與統一。同時，通過與計算機技術高度融合，實現了與現代設計方法和制造技術的有機結合，是對傳統標準幾何精度控制思想的一次重大變革。

二、GPS體系框架

根據GB/Z 20308—2006《產品幾何技術規范（GPS）總體規劃》，GPS矩陣模型（GPS Matrix Model）包括GPS基礎標準、GPS綜合標準、GPS通用標準和GPS補充標準，如圖1-6所示。GPS的標準化工作應遵循明確性原則、全面性原則和互補性原則。

（1）GPS基礎標準　它是確定GPS的基本原則和體現體系框架及結構的標準，是協調和規范GPS體系中各標準的依據，在GPS體系中，GPS基礎標準是其他三類標準的基礎，是最頂層的技術標準。

（2）GPS綜合標準　它給出了綜合概念和規則，涉及或影響所有幾何特征標準鏈的全部鏈環或部分鏈環的標準，在GPS標準體系中起著統一各GPS通用標準鏈和GPS補充標準鏈技術規范的作用，它是高層次的技術標準。

（3）GPS通用標準　它是GPS標準體系的主體，為各種類型的幾何特征建立了從圖樣標注、公差定義和檢驗要求到檢驗設備的計量校準等方面的技術規范。

（4）GPS補充標準　它是基于制造工藝和要素本身的類型，對GPS通用標準中各要素在特定范圍內的補充規定。

通用標準中包含多個標準鏈，標準鏈是影響同一幾何特征的一系列相關標準，按照相應的規范要求分成多個鏈環，每個鏈環至少包括一個標準，它們之間相互關聯，并與其他鏈環形成有機聯系，缺少任一鏈環的標準，都將影響該幾何特征功能的實現。通用標準矩陣模型中行矩陣由18個表征產品幾何特征的對象組成，列矩陣由6個表征產品幾何定義和控制的對象組成（即鏈環），如圖1-7所示。

（1）鏈環1—產品文件表示（圖樣標注代號）　鏈環1所包含的GPS通用標準規定了為處理或表達工件特征，圖樣標注中使用的代號（代表幾何特征的符號和代號的定義、使用、組合規則、代號之間的差異以及含義上的變化）。

（2）鏈環2—公差定義及其數值　鏈環2所包含的GPS通用標注定義了用相關代號表示的公差及其規范值、代號轉換規則和具有關聯公差的理論正確要素及其幾何特征。

（3）鏈環3—實際要素的特征或參數定義　鏈環3所包含的GPS通用標準補充和擴展了理想要素的含義，以準確定義對應于公差標注的非理想幾何要素。本鏈環中，實際要素特征的定義基于一系列數值點，為幫助使用者對定義的理解和實現計算機計算，實際要素的特征或參數以文字描述和數學表達的方式分別予以定義。

（4）鏈環4—工件偏差評定　鏈環4所包含的GPS通用標準在兼顧鏈環2和鏈環3定義的同時，定義了工件偏差評定的詳細要求。

（5）鏈環5—測量器具　鏈環5所包含的GPS標準描述了特定的或各種類型的測量（計量）器具，并定義了測量（計量）器具的特性。這些特性影響著測量過程及測量（計量）器具本身帶來的不確定度。標準中還包括測量（計量）器具已定義特性的最大允許誤差。

（6）鏈環6—測量器具校準　鏈環6所包含的GPS通用標準描述并規定了測量（計量）器具的計量、校準和校準程序，以及鏈環5中涉及的測量（計量）器具特性的技術要求（最大允許誤差）。