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1、华中科技大学博士学位论文新一代产品几何量技术规范（GPS）理论框架体系及关键技术研究姓名：马利民申请学位级别：博士专业：机械制造及其自动化指导教师：蒋向前;李柱20060318华中科技大学博士学位论文摘要产品几何量技术规范与认证(GeometricalProductSpecificationandVerification，简称GPS)是一套有关产品几何量技术参数的技术标准体系，包括工件尺度、几何形状和位置以及表面形貌等诸方面的标准，涉及几何产品从研发、制造、检验、销售、使用到维修的整个过程。GPS应用于所有几何产品，既包括汽车、机床、家用电器等传统机电产品，也包括计
2、算机、通讯、航天等高新技术产品。随着CAD/CAM/CAQ的发展和新的测量原理、技术、仪器以及先进制造技术的应用，一套基于计量数学的新一代GPS标准体系正在国际上形成。本文在总结国内外GPS最新研究成果的基础上，系统地探讨了建立我国新一代GPS标准的综合模型、理论体系框架、关键技术及实施的基本策略，以便为中国新一代GPS标准制定、推广应用和促进其在现代制造业的发展，提供理论基础和技术策略。主要研究内容和创新点如下：提出了新一代GPS标准的综合模型、理论框架体系及应用模式。将几何产品的设计规范与检验认证构成一个物像对偶系统，通过基于计量学的“表面模型”、“几何要素”、
3、“操作及操作链”、“规范及认证”、“扩展不确定度”等理论及应用模式，为产品的功能描述、规范设计、生产制造与检验认证之间的相关信息准确表达和传递提供统一平台。提出了新一代GPS要素几何特征和图论的公差表达模型。基于群论的刚体运动分析方法，定义了几何要素的位置约束关系。给出了有关公差关系矩阵、公差设计约束方程和公差模型应用的原型系统，为新一代GPS的精度设计提供理论基础。提出了新一代GPS标准智能数据库系统的总体方案。利用UML建模软件分析了GPS知识库与CAX软件集成的业务流程，界定了GPS知识库的边界，初步建立了新一代GPS标准的应用软件平台，并在AutoCAD中进
4、行了测试。该系统为我国新一代GPS标准的实施提供了一条可行的途径。提出了我国工业界实施新一代GPS标准的建议，以加快其在我国的实施，促进我国先进制造业的发展。关键词：产品几何量技术规范与认证(GPS)表面模型几何要素操作及操作链不确定度数据库I华中科技大学博士学位论文AbstractDimensionalandGeometricalProductSpecificationandVerification(GPS)isatechnicalstandardsystemfortheproductgeometry,whichcoversthestandardsofthesiz
5、e,dimension,geometricaltolerancingandsurfacetextureofgeometricalproduct.TheGPSlinksthewholecourseofageometricalproductfromtheresearch,development,design,manufacturingandverificationtoitsrelease,utilization,andmaintenance.TheapplicationfieldsoftheGPScoverallgeometricalproducts,suchasmac
6、hine,automobile,homeappliances,computer,mobiletelephone,spaceshuttle,etc..WiththedevelopmentandapplicationofCAD/CAM/CAQ,theavailabilityofnewmeasuringprinciples,technologiesandinstruments,theuseofadvancedmanufacturingtechnology,anewgenerationofGPSlanguageandtechnicalstandardsystemiscomi
7、ngintobeingintheworld.OnthebasisofsummarizingcurrentresearchsituationsanddevelopmentsaboutGPSataboardandhome,thisdissertationproposestobuilduptheintegrationmodel,theframeworkofthetheory,keytechnologiesforthenewgenerationofGPSandtheimplementstrategiesinChina.Thepurposeofthisdissertati
