ICS 17.040.40 CCS J 42
GE
中华人民共和国宝家标准
GB/T 40742.4—2021
产品几何技术规范（GPS）几何精度的检测与验证
第4部分：尺寸和几何误差评定、
最小区域的判别模式
Geometrical product specifications (GPS)Geometrical precision verification-Part 4 : Evaluation of dimension and geometrical error;
discriminant pattern of minimum zone
2022-05-01实施
2021-10-11 发布
国家市场监督管理总局 发布
国家标准化管理委员会 GB/T 40742.4—2021
目 次
前言引言 1 范围
规范性引用文件术语和定义尺寸验收判别模式
2
3
4
过程中的工序尺寸判定
5
6几何误差评定及最小区域的判别模式 7过程中的几何误差评定附录A（资料性) 尺寸验收极限方式及选择附录B（资料性） 量规公差及其型式附录（资料性） 最小区域判别法附录D(资料性) 与 GPS矩阵模型的关系参考文献
8
10 12 15
21
22 GB/T 40742.4—2021
前言
本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是GB/T 40742《产品几何技术规范（GPS） 几何精度的检测与验证》的第 4部分， GB/T 40742 已经发布了以下部分:
第 1部分：基本概念和测量基础符号、术语、测量条件和程序； -第2部分:形状、方向、位置、跳动和轮廓度特征的检测与验证; 第3部分：功能量规与夹具应用最大实体要求和最小实体要求时的检测与验证； -第 4部分：尺寸和几何误差评定、最小区域的判别模式； -第5部分：几何特征检测与验证中测量不确定度的评估。
本文件由全国产品几何技术规范标准化技术委员会（SAC/TC 240)提出并归口本文件起草单位：许昌远东传动轴股份有限公司、郑州大学、浙江大学、中国航发西安航空发动机有
限公司、中机生产力促进中心、上海市计量测试技术研究院、中机研标准技术研究院(北京)有限公司。
本文件主要起草人：郑鹏、马喜岭、杨将新、张丽、傅云霞、朱悦、陈云升。
1 GB/T 40742.4—2021
引言
针对生产过程中产品的尺寸、形状、方向、位置等几何精度的数字化测控方法不完善、几何精度的数
字化检验方法和测量不确定度评估方法缺失、过程质量精度测控手段被动落后等关键问题，重点研究产品几何精度的数字化测量理论、方法和技术，构建符合新一代GPS 的几何精度检验操作规范体系和控制策略。
GB/T 40742《产品几何技术规范（GPS）几何精度的检测与验证》是基于新一代GPS产品几何规范体系，运用数字化在线测量技术、统计学习及分析理论、先进制造技术、系统集成及管理技术等，通过理论分析、模型映射和仿真模拟/实验验证等手段开展制定的几何精度的检测与验证推荐性国家标准。 标准基于所提出的检验算子规范，分析实际测量过程中所涉及到的测量设备、测量方法、测量原理和测量条件等影响因素，给出了要素在提取、滤波、拟合等操作中的不确定度构成及传递规律,建立了不确定度评定模型。通过生产过程中产品质量参数的在线采集、数据处理和系统评价的研究，有效地解决了生产过程中质量精度数字化测量的数据提取、误差分离、拟合评定、质量分析等操作及过程精度控制的规范统一问题。
GB/T 40742主要用于规范关键要素操作及规范策略，建立相应的几何精度检验操作模型和检验操作算子，为产品生产质量的分析和改进提供技术支持。为了方便读者使用,将标准分为 5个部分进行编写，5部分内容相互关联又各自独立,共同构成了几何精度检测与验证的内容。
GB/T 40742由5部分构成。
第1部分：基本概念和测量基础符号、术语、测量条件和程序。规定了几何精度检测与验证的基本概念、测量基础、术语、符号、测量条件和测量程序等内容。 第2部分:形状、方向、位置、跳动和轮廓度特征的检测与验证。规定了形状、方向、位置、跳动和轮廓度特征检测与验证的一般规定、检验操作集、测量不确定度评估和合格评定等内容
一第3部分：功能量规与夹具应用最大实体要求和最小实体要求时的检测与验证。规定了应
用最大实体要求和最小实体要求的检测与验证过程一般规定及检测用夹具设计的一般要求一第 4部分：尺寸和几何误差评定、最小区域的判别模式。规定了尺寸验收及几何误差的评定操作。针对不同的目标任务（离线、在线检验），给出了产品尺寸合格性评定、几何误差评定方法
以及相关缺省原则和形状误差、方向误差、位置误差的最小区域判别法。 第5部分：几何特征检测与验证中测量不确定度的评估。规定了测量结果的不确定度评估的操作。提供了针对产品尺寸和几何公差检测与验证过程中不确定度的评估方法，给出了根据不确定度管理程序(PUMA)对检验验证过程优化的应用规范
I GB/T 40742.4—2021
注1：工序余量是指在一道工序中，从某一加工表面切除的材料层,其大小等于相邻两工序之间的工序尺寸之差。 注2：对于非对称的加工表面,加工余量是单边余量。对于外尺寸要素(被包容面)Z=α一b,而对于内尺寸要素（包
容面)Z=b一α,如图 la)和图 1b)所示。 式中:Z— 一本工序余量；α一 一前工序的工序尺寸；b一 一本工序的工序尺寸。
注 3：对于回转表面,其加工余量是双边余量，即相邻两工序的直径差。其中对于外圆 2Zd。一db，而对于内孔
2Z=db一d。，如图 lc)和图 ld)所示。 式中:Z- 直径上的加工余量；da一 前工序加工直径；db- 本工序加工直径。
1
a)
b)
d
Z
da
db
d)
c)
图1工序余量
3.3
尺寸要素　feature of size 拥有一个或多个本质特征的几何要素,其本质特征中只有一个可作为变量参数,其余的则是“单
一
参数族”的一部分，且遵守此参数的单一约束属性。
［来源:GB/T 16671—2018,3.2,有修改
3.4
最小包容区域least envelope zone 用理想要素包容被测要素的提取要素时，具有最小宽度或直径的包容区域。
3.5
评估evaluation 用于确定某一特征值或其公称值和其极限值的操作。 ［来源:GB/T 24637.1—2020,3.4.2]
4　尺寸验收判别模式
4.1通用计量器具 4.1.1概述
通用计量器具通常用于测量尺寸，对遵循包容要求的尺寸要素，工件的检验还应测量工件的形状误
2 GB/T 40742.4—2021
差（如圆度、直线度等）,并把这些形状误差的测量结果与尺寸的测量结果综合起来，以判定工件表面各部位是否超出最大实体边界。另外，在实际生产中，由于受到温度、压陷效应等的影响,或存在计量器具和标准器的系统误差未修正的情况，因此，任何验收方法都可能发生一定的误判和误收。
测量误差引起的误判概率、工件形状误差引起的误收率均可以计算。为保证验收质量，标准规定了
工件尺寸验收极限。
4.1.2尺寸验收极限方式及选择
验收极限是判断工件尺寸合格与否的尺寸界限,验收极限方式包括以下三种：非内缩验收极限，双边内缩验收极限，单边内缩验收极限。详细的尺寸验收极限方式及选择方法参见附录 A。 4.1.3尺寸仲裁
对于测量结果的争议，可以采用更精确的计量器具或按事先双方商定的方法解决，一般情况下按 GB/T 18779.1进行合格或不合格判定。 4.1.4验收质量
影响误判概率的因素主要有测量能力、工艺能力指数Cp、验收极限、工件尺寸在公差带内的分布情况等。
当采用内缩方案,计量器具的测量不确定度允许值选用I档时，A=u（测量不确定度100%内缩）;；
选用IⅡ档时,A=号" u（60%内缩);选用Ⅲ档时,A=号α（40%内缩)。在其他条件相同的情况下,误收率
随着内缩量的增大而减小,误废率则提高。
工件的形状误差会引起误收,其误收率随着验收极限的内缩而降低。 误判概率及误收率按照 GB/T 3177一2009 附录 A 和附录 B给出的公式计算。
4.2专用计量器具(光滑极限量规） 4.2.1光滑极限量规设计原则
光滑极限量规的设计符合极限尺寸判断原则（即泰勒原则）。 通规用于控制工件的作用尺寸，其测量对象是与孔或轴形状相对应的完整表面,通规的公称尺寸等
于被测要素的最大实体尺寸，且长度不小于配合长度。止规用于控制被测要素的实际尺寸，其测量面是点状的，止规的两测量面之间的公称尺寸等于被测要素的最小实体尺寸。
若在某些场合下应用符合极限尺寸判断原则的量规不方便时，可在保证被检验工件的形状误差不致影响配合性质的条件下，使用偏离极限尺寸判断原则的量规，按照GB/T 1957一2006附录C进行判定。 4.2.2量规公差及量规型式
量规尺寸公差带及其位置要求，参见附录B。 合理的选择和使用光滑极限量规的型式，推荐的量规型式和应用尺寸范围参见附录B。
4.2.3采用光滑极限量规的判则
4.2.3.1合格性判则
用符合标准的量规检验工件（机后工件），如通规能通过且止规不能通过，则该工件为合格品，否则
3 GB/T 40742.4—2021
工件不合格。
注1：用于检验孔径的光滑极限量规即塞规,其测量面为外圆柱面，圆柱直径具有被检孔径最小极限尺寸的为孔用通
规，具有被检孔径最大极限尺寸的为孔用止规。使用时，通规可通过被检孔，表示孔径不小于最小极限尺寸，止规不通过被检孔，表示孔径不大于最大极限尺寸。如此，说明被检孔径在规定的极限尺寸范围内，是合格的。
注2：用于检验轴径的光滑极限量规即卡规或环规，其测量面为内圆环面，圆环直径具有被检轴径最大极限尺寸的
为轴用通规，具有被检轴径最小极限尺寸的为轴用止规。使用时，通规通过被检轴，表示轴径不大于最大极限尺寸，止规不通过被检轴，表示轴径不小于最小极限尺寸。如此，则说明被检轴径在规定的极限尺寸范围内，是合格的。
4.2.3.2工序中检验
可以根据工序要求设计量规,并在位检验某一工序后的工件合格性，,检验原则符合该工序的极限尺寸判断原则。
4.3虚拟量规及应用 4.3.1虚拟量规及分类
壶拟量规是根据被测工件的功能要求和结构形状特征设计的数字化量规，其分为虚拟极限量规和
虚拟功能量规。虚拟极限量规的应用场合与光滑极限量规相同，虚拟功能量规适用于有最大实体要求或最小实体要求的场合。
虚拟极限量规遵守极限尺寸判断原则要求,详细判则见 4.3.2,其中，虚拟通规用于控制被测要素的作用尺寸，该尺寸为直接全局尺寸，可根据不同的要求采用不同的拟合准则得到（如，对于外尺寸要素而言，为最小外接直径），虚拟止规用于控制被测要素的实际尺寸（任意两点式提取尺寸）。虚拟功能量规遵守相关要求（最大实体或最小实体要求）及尺寸公差要求，详细判则见4.3.2。用于获得直接全局尺寸的不同拟合准则的数学模型参见附录B
4.3.2应用虚拟量规的判则
对于虚拟极限量规，在检验认证阶段要求使直接全局尺寸不超越其最大实体尺寸（MMS），且任一
局部实际尺寸不超越其最小实体尺寸（LMS）。
对于虚拟功能量规，当用于最大实体要求时，要求直接全局尺寸不超越其最大实体实效边界尺寸 (MMVS），且任一局部实际尺寸不超越其最小实体尺寸（LMS)和最大实体尺寸（MMS）。当用于最小实体要求时,要求直接全局尺寸不超越其最小实体实效边界尺寸（LMVS），且任一局部实际尺寸不超越其最小实体尺寸（LMS)和最大实体尺寸（MMS)
依据虚拟量规的判则对工件的作用尺寸和局部实际尺寸进行数字化比较认证，由此判断工件是否合格。
5过程中的工序尺寸判定
5.1过程中的尺寸控制界限
尺寸控制界限是指加工过程中的工序尺寸允许值的上控制限（UCLd）和（或）下控制限（LCLd），其
控制限的中心值为 CLd;其上控制限(UCLα)和下控制限（LCLd)所界定的范围即为工序尺寸公差。
注：工序尺寸公差是指加工过程中允许的工序尺寸变动量对于某一工序加工中的连续变化尺寸的控制,其上控制限值和下控制限值是连续变化的上、下边界
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