GB/T 40742.3-2021 产品几何技术规范（GPS） 几何精度的检测与验证 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

　　ICS 17 . 040 . 40 CCS J 42

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 40742 . 3—2021

　　产品几何技术规范(GPS)

　　几何精度的检测与验证

　　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

　　Geometricalproductspecifications(GPS)—Geometricalprecisionverification—

　　Part3：Functionalgaugesandfixtures—verificationwhenapplyingmaximum

　　materialrequirementsandminimum materialrequirements

　　2021-10-1 1 发布 2022-05-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 40742 . 3—202 1

　　GB/T 40742 . 3—202 1

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 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 3 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：安吉亚太制动系统有限公司、郑州大学、中机生产力促进中心、上海市计量测试技术研究院、陕西省计量科学研究院、浙江省计量科学研究院、中机研标准技术研究院(北京)有限公司。

　　本文件主要起草人：赵凤霞、施瑞康、邵力、朱悦、刘莹、叶怀储。

　　GB/T 40742 . 3—202 1

　　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。

　　— 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。

　　— 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。

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　　产品几何技术规范(GPS)

　　几何精度的检测与验证

　　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

　　1 范围

　　本文件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。

　　本文件适用于采用功能量规和夹具对应用最大实体要求、最小实体要求时的被测要素和/或基准要素的检测与验证。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注 日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 1182 产品几何技术规范(GPS) 几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注

　　GB/T 8069 功能量规

　　GB/T 16671 产品几何技术规范 (GPS) 几何公差 最大实体要求( MMR)、最小实体要求(LMR)和可逆要求(RPR)

　　GB/T 17851 产品几何技术规范(GPS) 几何公差 基准和基准体系

　　GB/T 24637 . 1 产品几何技术规范(GPS) 通用概念 第 1 部分：几何规范和验证的模型

　　GB/T 24637 . 2 产品几何技术规范(GPS) 通用概念 第 2 部分：基本原则、规范、操作集和不确定度

　　GB/T 38762 . 1 产品几何技术规范(GPS) 尺寸公差 第 1 部分：线性尺寸

　　3 术语和定义

　　GB/T 1182、GB/T 8069、GB/T 16671、GB/T 17851、GB/T 24637 . 1、GB/T 24637 . 2 和 GB/T 38762 . 1 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　尺寸要素 featureofsize

　　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]

　　3.2

　　局部尺寸 localsize

　　沿着和/或绕着尺寸要素的方向上，尺寸要素的尺寸特征会有不唯一的评定结果。

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　　注 1 ：对于给定要素，存在多个局部尺寸。

　　注 2：两相对平面的两点尺寸可称为“两点厚度”或“两点宽度”。

　　[来源：GB/T 38762 . 1—2020,3 . 6]

　　3.3

　　体外作用尺寸 externalfunctionsize

　　采用带实体外部约束的拟合准则从提取组成要素中获得的拟合组成要素的直接全局尺寸，该拟合组成要素与尺寸要素(见 3 . 1)的形状类型相同，且与提取组成要素在实体外相接触。

　　注 1 ：直接全局尺寸的定义见 GB/T 38762 . 1—2020 的 3 . 7 . 1 。

　　注 2：对提取组成要素进行拟合操作时，可用的拟合准则有最小二乘、最大内切、最小外接和最小区域准则，直接全局尺寸分别有最小二乘尺寸(见 GB/T 38762 . 1—2020 的 3 . 7 . 1 . 1)、最大内切尺寸(见 GB/T 38762 . 1—2020 的

　　3 . 7 . 1 . 2)、最小外接尺寸(见 GB/T 38762 . 1—2020 的 3 . 7 . 1 . 3)和最小区域尺寸(见 GB/T 38762 . 1—2020 的

　　3 . 7 . 1 . 4) 。

　　注 3：对于外尺寸要素而言，其体外作用尺寸类型有：带实体外部约束的最小二乘尺寸、最小区域尺寸和最小外接尺寸。 对于内尺寸要素而言，其体外作用尺寸类型有：带实体外部约束的最小二乘尺寸、最小区域尺寸和最大内切尺寸。

　　3.4

　　体内作用尺寸 internalfunctionsize

　　采用带实体内部约束的拟合准则从提取组成要素中获得的拟合组成要素的直接全局尺寸，该拟合组成要素与尺寸要素(见 3 . 1)的形状类型相同，且与提取组成要素在实体外相接触。

　　注：对于外尺寸要素而言，其体内作用尺寸类型有：带实体内部约束的最小二乘尺寸、最小区域尺寸和最大内切尺寸 。对于内尺寸要素而言，其体内作用尺寸类型有：带实体内部约束的最小二乘尺寸、最小区域尺寸和最小外接尺寸。

　　3.5

　　最大实体要求 maximum materialrequirement;MMR

　　尺寸要素的非理想要素不得违反其最大实体实效状态(MMVC)的一种尺寸要素要求，也即尺寸要素的非理想要素不得超越其最大实体实效边界(MMVB)的一种尺寸要素要求。

　　[来源：GB/T 16671—2018,3 . 12]

　　3.6

　　最小实体要求 leastmaterialrequirement;LMR

　　尺寸要素的非理想要素不得违反其最小实体实效状态(LMVC)的一种尺寸要素要求，也即尺寸要素的非理想要素不得超越其最小实体实效边界(LMVB)的一种尺寸要素要求。

　　[来源：GB/T 16671—2018,3 . 13]

　　3.7

　　功能量规 functionalgauge

　　当最大实体要求或最小实体要求应用于被测要素和(或)基准要素时，用来确定它们的实际轮廓是否超出边界(最大实体实效边界、最大实体边界、最小实体实效边界或最小实体边界)的全形通规。

　　注 1 ：功能量规按空间存在状态可分为实体功能量规和虚拟功能量规两种。 实体功能量规是一种物理实物功能量规，虚拟功能量规是一种数字化的功能量规。

　　注 2：实体功能量规主要用于检验最大实体要求应用于被测要素和(或)基准要素时的场合，实体功能量规可以有四种结构型式：整体型、组合型、插入型和活动型(见 GB/T 8069 的 3 . 1) 。各种型式的实体功能量规的示例参见附录 A。

　　注 3：虚拟功能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，其实质是一种数字化处理测

　　量数据的方法，可用于检验最大实体要求或最小实体要求应用于被测要素和(或)基准要素时的场合。

　　[来源：GB/T 8069—1998,3 . 1,有修改]

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　　3.8

　　〈检测用〉夹具 fixture

　　在检测过程中，用来固定零件，使之具有规定的位置，以接受检测的装置。

　　4 一般规定

　　4 . 1 概述

　　最大实体要求和最小实体要求可用于属于尺寸要素的被测要素和基准要素，规定了尺寸要素的尺寸及其导出要素几何特征(形状、方向或位置)之间的综合要求。 应用最大实体要求或最小实体要求时的尺寸要素的检测与验证，可采用功能量规检验被测要素和(或)基准要素的实际轮廓是否超越其最大实体实效边界、最大实体边界、最小实体实效边界或最小实体边界。

　　4 . 2 应用最大实体要求时的检验

　　4 . 2 . 1 最大实体要求应用于被测要素的检验

　　4 . 2 . 1 . 1 当最大实体要求应用于被测要素时，应先检验被测要素的局部尺寸的合格性，再用功能量规检验被测要素的实际轮廓是否超出最大实体实效边界。 合格的局部尺寸应位于其允许的极限尺寸范围内。

　　注 1 ：采用实体功能量规检验时，实体功能量规的检验部位为一个全形通规。 实体功能量规检验部位的尺寸、形状、方向和位置应与被测要素的边界(最大实体实效边界或最大实体边界)的尺寸、形状、方向和位置相同。实体功能量规的尺寸公差、形位公差和允许磨损量见 GB/T 8069 。实体功能量规的设计原则参见附录 A。

　　注 2：采用虚拟功能量规检验外尺寸被测要素时，被测要素合格的判则为：

　　1) 被测要素的体外作用尺寸(见 3 . 3)等于或小于最大实体实效尺寸 MMVS;

　　2) 被测要素任一位置的局部尺寸(见 3 . 2) 等于或小于最大实体尺寸 MMS 且等于或 大 于 最 小 实 体 尺寸 LMS。

　　注 3：采用虚拟功能量规检验内尺寸被测要素时，被测要素合格的判则为：

　　1) 被测要素的体内作用尺寸(见 3 . 4)等于或大于最大实体实效尺寸 MMVS;

　　2) 被测要素任一位置的局部尺寸(见 3 . 2) 应等于或大于最大实体尺寸 MMS 且等于或小于最小实体尺寸 LMS。

　　4 . 2 . 1 . 2 当被测要素采用可逆的最大实体要求时，用功能量规检验被测要素的实际轮廓是否超出最大实体实效边界。

　　4 . 2 . 1 . 3 当最大实体要求的零形位公差应用于被测要素时，功能量规用于检验被测要素的实际轮廓是否超出最大实体边界。

　　4 . 2 . 2 最大实体要求应用于基准要素的检验

　　4.2.2. 1 当基准要素没有注出的几何规范，或者有注出的几何规范，但几何公差值后面没有符号时，需要检验基准要素的局部尺寸是否合格，同时检验基准要素实际轮廓是否超越其最大实体边界。

　　4.2.2.2 当基准要素有注出的几何规范，且在几何公差值后面有符号时，需要检验基准要素的局部尺寸是否合格，同时检验基准要素实际轮廓是否超越其最大实体实效边界。

　　注：采用实体功能量规检验时，基准要素作为实体功能量规的定位部位，其尺寸、形状、方向和位置应与基准要素的边界(最大实体边界或最大实体实效边界)的尺寸、形状、方向和位置相同。 当采用共同检验方式检验时，基准要素视同为被测要素。 实体功能量规的尺寸公差、形位公差和允许磨损量见 GB/T 8069 。实体功能量规的设计原则参见附录 A。

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　　4 . 3 应用最小实体要求时的检验

　　4 . 3 . 1 最小实体要求应用于被测要素的检验

　　4 . 3 . 1 . 1 当最小实体要求应用于被测要素时，应先检验被测要素的局部尺寸的合格性，再用检验被测要素的实际轮廓是否超出最小实体实效边界。

　　注 1 ：当最小实体要求应用于被测要素时，无法采用实体功能量规检验其实际轮廓。

　　注 2：采用虚拟功能量规检验外尺寸被测要素时，被测要素合格的判则为：

　　1) 被测要素的体外作用尺寸(见 3 . 3)等于或大于最小实体实效尺寸 LMVS;

　　2) 被测要素任一位置的局部尺寸(见 3 . 2) 等于或小于最大实体尺寸 MMS 且等于或 大 于 最 小 实 体 尺寸 LMS。

　　注 3：采用虚拟功能量规检验内尺寸被测要素时，被测要素合格的判则为：

　　1) 被测要素的体内作用尺寸(见 3 . 4)等于或小于最小实体实效尺寸 LMVS;

　　2) 被测要素任一位置的局部尺寸(见 3 . 2) 应等于或大于最大实体尺寸 MMS 且等于或小于最小实体尺寸 LMS。

　　4 . 3 . 1 . 2 当被测要素采用可逆的最小实体要求时，用虚拟功能量规检验被测要素的实际轮廓是否超出最小实体实效边界。

　　4 . 3 . 1 . 3 当最小实体要求的零形位公差应用于被测要素时，虚拟功能量规用于检验被测要素的实际轮廓是否超出最小实体边界。

　　4 . 3 . 2 最小实体要求应用于基准要素的检验

　　4.3.2. 1 当基准要素没有注出的几何规范，或者有注出的几何规范，但几何公差值后面没有符号 ○L时，需要检验基准要素的局部尺寸是否合格，同时检验基准要素实际轮廓是否超越其最小实体边界。

　　4.3.2.2 当基准要素有注出的几何规范，且在几何公差值后面有符号 ○L时，需要检验基准要素的局部尺寸是否合格，同时检验基准要素实际轮廓是否超越其最小实体实效边界。

　　4 . 4 检验规定

　　检验工件时，操作者应使用新制的或磨损较少的实体功能量规。

　　注 1 ：一般地，检验者应使用与操作者使用的相同型式的实体功能量规;用户代表应使用与操作者使用的相同型式但接近最大实体实效边界(MMVB)的实体功能量规。

　　注 2 ：当使用实体功能量规检验工件出现异议时，应使用接近最大实体实效边界(MMVB)的实体功能量规进行仲裁。

　　4 . 5 检验条件

　　除非指定了其他检验条件，理想的检验条件为：

　　— 标准温度为 20 ℃ ;

　　— 标准测量力为 0 N ;

　　— 相对湿度：过度潮湿会导致金属表面腐蚀而使测量元件的劣化，并且还会引起测量人员的不适，这两个因素都可能对测量精度产生负面影响，因此，建议相对湿度不得超过 45% ;

　　— 污染：测量环境的污染会对量具精度产生不利影响，因此，测量时要保证没有油脂、污垢等的影响，保持一个清洁的测量环境;

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　　— 被测要素的表面划痕、擦伤以及塌边等其他外观缺陷，应排除在外;

　　— 量规的测量面不应有锈蚀、毛刺、黑斑、划痕等明显影响外观使用质量的缺陷，其他表面不应有锈蚀和裂纹。

　　5 〈检测用〉夹具

　　夹具通常由定位装置、夹紧装置、传递装置、运动导向装置以及其他辅助元件所组成。

　　一般夹具与量规共用相同的基准要素，设计夹具时，应考虑与零件基准要素接触的夹具元件的形状和方向以及夹具定位基准表面的形状误差对测量精度的影响。

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　　附 录 A

　　(资料性)

　　实体功能量规

　　A.1 概述

　　当最大实体要求和最小实体要求应用于被测要素时，用功能量规的检验部位检验被测要素的实际轮廓是否超出最大实体实效边界或最小实体实效边界。

　　A.2 实体功能量规的工作部位

　　A.2 . 1 概述

　　实体功能量规的工作部位包括：检验部位、定位部位和导向部位。

　　A.2 . 2 检验部位

　　检验部位为实体功能量规上用于模拟被测要素的边界的部位。

　　检验部位的尺寸、形状、方向和位置应与被测要素的边界(最大实体实效边界或最大实体边界)的尺寸、形状、方向和位置相同。

　　A.2 . 3 定位部位

　　实体功能量规上用于模拟基准要素的边界或基准、基准体系的部位。

　　若基准要素为导出要素，且最大实体要求应用于基准要素，则定位部位的尺寸、形状、方向和位置应与基准要素的边界(最大实体边界或最大实体实效边界)的尺寸、形状、方向和位置相同。

　　若基准要素为导出要素，且最大实体要求不应用于基准要素，则定位部位的尺寸、形状、方向和位置应由基准要素的实际轮廓确定，并保证定位部位相对于实际基准要素不能浮动。

　　若基准要素为轮廓要素，则定位部位的尺寸、形状、方向和位置应与实际基准要素的理想要素相同。

　　A.2 . 4 导向部位

　　实体功能量规上便于检验部位和(或)定位部位进入被测要素和(或)基准要素的部位。

　　导向部位的形状、方向和位置应与检验部位或定位部位的形状、方向和位置相同。

　　由检验部位或定位部位兼作导向部位时(无台阶式)，导向部位的尺寸由检验部位或定位部位确定。台阶式导向部位的尺寸由设计者确定，但应标准化。

　　A.3 实体功能量规基准的建立

　　当最大实体要求应用于工件的基准要素时，应根据基准要素的边界(最大实体边界或最大实体实效边界)确定的定位部位建立实体功能量规的基准。

　　当最大实体要求不应用于工件的基准要素时，应根据实际基准要素确定的定位部位建立基准。

　　A.4 检验方式

　　实体功能量规可采用依次检验和共同检验两种方式，依次检验主要用于工序检验，共同检验主要用于最终检验。

　　依次检验是用不同的实体功能量规依次检验基准要素的形位误差和(或)尺寸及被测要素的定向或

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　　定位误差的方式。

　　共同检验是用同一实体功能量规检验被测要素的定向或定位误差及基准要素的形位误差和(或)尺寸的方式。

　　A.5 实体功能量规的技术要求

　　实体功能量规的技术要求如下：

　　a) 实体功能量规工作部位为尺寸要素时，尺寸公差应采用包容要求;

　　b) 实体功能量规工作部位的定向或定位公差一般应遵循独立原则，如有必要和可能，校对量规工作部位的定向或定位公差可采用最大实体要求;

　　c) 实体功能量规的线性尺寸的未注公差一般为 m 级，未注形位公差一般为 H 级;

　　d) 实体功能量规的各工作表面不应有锈迹、毛刺、黑斑、划痕、裂纹等明显影响外观和使用质量的缺陷，非工作表面不应有锈蚀和裂纹;

　　e) 实体功能量规各零件的装配应正确，联接应牢固可靠，在使用过程中不松动;

　　f) 实体功能量规的材料应具有长期的尺寸稳定性;

　　g) 钢制实体功能量规工作表面的硬度应不低于 700 HV(60 HRC) ;

　　h) 实体功能量规应经稳定性处理;

　　i) 实体功能量规工作表面的表面粗糙度 Ra值应不大于 0.2 μm,非工作表面的 Ra值应不大于

　　3.2 μm。(用不去除材料获得的表面除外。)

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　　附 录 B

　　(资料性)

　　与 GPS矩阵模型的关系

　　B.1 概述

　　关于 GPS矩阵模型的完整细则，见 GB/T 20308 。

　　GB/T 20308 中的 GPS矩阵模型对 GPS体系进行了综述，本文件是该体系的一部分。 除非另有说明，GB/T 4249 给出的 GPS基本规则适用于本文件，GB/T 18779 . 1 给出的缺省规则适用于按照本文件制定的规范。

　　B.2 关于标准及其使用的信息

　　本文件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，给出了功能量规和夹具设计的一般要求。

　　B.3 在 GPS矩阵模型中的位置

　　本文件是一项 GPS 通用标准。 本文件给出的规则和原则适用于 GPS矩阵中所有标有实心点( · )的部分。 见表 B. 1 。

　　表 B.1 GPS标准矩阵模型

　　B.4 相关的标准

　　表 B. 1 所示标准链涉及的标准为相关的标准。

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 4249 产品几何技术规范(GPS) 基础 概念、原则和规则

　　[2] GB/T 18779 . 1 产品几何技术规范(GPS) 工件与测量设备的测量检验 第 1 部分：按规范验证合格或不合格的判定规则

　　[3] GB/T 20308 产品几何技术规范(GPS) 矩阵模型