Metrologia

wielkości geometrycznych

Geometryczna Specyfikacja Wyrobów

GPS

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Wstęp

Konstruktor projektując część maszynową

wyobraża ją sobie jako idealny, doskonały przedmiot

2

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Wstęp

Efektem procesu wytwarzania jest wyrób

obarczony szeregiem efektów błędów wykonania

3

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Wstęp

Niewłaściwe wymiary liniowe i kątowe

4

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Wstęp

Błędy odległości

5

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Wstęp

Błędy kształtu

6

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Wstęp

Błędy położenia

7

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Wstęp

Struktura geometryczna powierzchni

8

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Wstęp

Skazy powierzchni

9

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Wstęp

Niewłaściwie wykonane krawędzie

10

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Wstęp

Gotowy wyrób,

zestawiony z niedoskonałych części

jest także obciążony błędami montażu

11

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Wstęp

Utrzymanie błędów wykonania

oraz błędów montażu

we właściwych granicach

pozwala na uzyskanie

w pełni funkcjonalnego wyrobu

12

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Definicja

Zbiór wymagań dotyczących geometrii części

lub zespołu zmontowanych elementów

nosi nazwę:

Specyfikacji Geometrii Wyrobu

ang.

Geometrical Product Specifications

GPS

13

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Cel stosowania

Zastosowanie GPS

pozwala na uzyskanie wyrobów

o pewnych ściśle określonych właściwościach

14

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Cel stosowania

Funkcjonalność

Przykład:

Jeżeli elementy obrabiarki nie spełniają
określonych tolerancji geometrycznych (np.
prowadnice nie są prostoliniowe) jej
działanie jest nieprawidłowe

15

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Cel stosowania

Bezpieczeństwo

Przykład:

Jeżeli

czop

wału

korbowego

został

oszlifowany zgodnie z wymaganiami i
posiada odpowiednią chropowatość, nie
grozi pęknięcie zmęczeniowe i zniszczenie
silnika

16

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Cel stosowania

Niezawodność

Przykład:

Poprawnie dobrane tolerancje geometryczne
(np.

okrągłość

cylindrów

sprężarki)

zapewniają długi okres eksploatacji maszyny
bez konieczności wykonywania remontów

17

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Cel stosowania

Zamienność

Przykład:

Możliwość

montażu

bez

konieczności

indywidualnego

dopasowania

seryjnie

produkowanych

części,

ma

znaczenie

podczas montażu nowej maszyny jak i
podczas jej naprawy

18

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Norma ISO 8015 wyróżnia 13 zasad

stosowania norm ISO GPS

Najważniejsze z nich, to:

19

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada powołania

Uznaje cały system ISO GPS za domyślny –
jeżeli w dokumentacji nie wskazano inaczej,
użycie dowolnej specyfikacji ISO GPS jest
równoznaczne z powołaniem całego systemu
ISO GPS

20

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada hierarchii norm GPS

Ustala 4 poziomy norm, zgodnie z planem
głównym GPS (Masterplan) – reguły podane
w danym poziomie hierarchii stosowane są
na wszystkich poziomach niższych, jeśli nie
postanowiono inaczej

21

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada definitywnego rysunku

Uznaje „rysunek” (rozumiany szeroko jako
ogół dokumentacji) za jedyne miejsce
umieszczania wszystkich specyfikacji GPS, a
także dodatkowych reguł oraz powołań
dokumentów (np. norm innych niż ISO)

22

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada elementów geometrycznych

Przedstawia przedmiot jako złożony z
określonej liczby elementów geometry-
cznych (walców, płaszczyzn, sfer,…). Każda
specyfikacja dotycząca danego elementu alo
zależności między elementami odnosi
domyślnie do całego elementu (elementów),
chyba, że inaczej zaznaczono na rysunku

23

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada niezależności

Mówi o wzajemnej niezależności różnych
specyfikacji GPS odniesionych do tego
samego przedmiotu (np. niezależność
tolerancji średnicy i prostoliniowości osi
wałka).

Jest to prawdopodobnie najważniejsza

z zasad GPS

24

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada domyślności

Mówi o tym, że normy ISO GPS definiują
specyfikacje w najprostszej formie i są domyślne.
Można je zmieniać korzystając z modyfikatorów.
Np. Ø36H6 oznacza użycie operatora domyślnego –
definicji wymiaru lokalnego wg ISO 14450-1.
Dodając modyfikatory, można uzyskać specyfikację
specjalną, np. z zastosowaniem operatora
definiującego największy wymiar wpisany

25

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada dwoistości

Dotyczy relacji specyfikacji i weryfikacji –
operatora

(procedury)

specyfikacji

i

operatora weryfikacji. Operator specyfikacji
definiuje wielkość mierzoną, niezależnie od
jakichkolwiek procedur pomiarowych i
sprzętu pomiarowego.

26

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada specyfikacji ogólnej

Specyfikacja ogólna jest zbiorem specyfikacji
indywidualnych odniesionych do charakterystyk
elementów geometrycznych, dla których nie
zdefiniowano

na

rysunku

specyfikacji

indywidualnych. Na rysunku należy zaznaczyć, że
stosowane są specyfikacje ogólne wg ISO 2768. W
przeciwnym przypadku są stosowane tylko
specyfikacje indywidualne

27

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Przywołanie specyfikacji ISO

Specyfikacje domyślne

Jeśli nie wskazano żadnej specyfikacji domyślnej
zmienionej, to operator specyfikacji jest zgodny z
aktualną normą definiującą specyfikację (ISO 1101
w przypadku tolerancji geometrycznych, ISO 286-1
w przypadku tolerancji wymiarów liniowych, czy
ISO 1302 w przypadku struktury geometrycznej
powierzchni, itd.)

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zmiana specyfikacji ISO

Specyfikacje domyślne zmienione

Operator specyfikacji domyślny (także specyfikacji
ogólnej) może być zmieniony z powołaniem na
odpowiedni dokument, który powinien zawierać
kompletną, jednoznaczną definicje operatora. Zmiana
jest sygnalizowana zapisem przy tabliczce rysunkowej
oznaczeniem zmienianej specyfikacji uzupełnionej o
modyfikator AD (skrót od

A

ltered

D

efeault -

zmieniony domyślny) i oznaczenie innej niż zgodna z
ISO specyfikacji

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zmiana specyfikacji ISO na inną

Tolerowanie ISO 8015 AD – XYZ 12345

Oznaczenie na rysunku zmiany specyfikacji ogólnej
domyślnej (na co wskazuje zmiana normy ISO 8015,
jako podstawy całego GPS) na operator zgodny z
innymi normami niż ISO (przykładowe oznaczenie
„XYZ 12345”)

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Ogólna koncepcja

31

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Łańcuch norm GPS (Masterplan) wg ISO/TR 14638:1995

32

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Łańcuch norm GPS – normy podstawowe GPS

33

Normy podstawowe GPS

Normy ustalające fundamentalne reguły
wymiarowania i tolerowania.

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Łańcuch norm GPS – normy podstawowe GPS

34

Normy podstawowe GPS

Do grupy należą tylko dwie normy:

ISO 8015:2013

–

Specyfikacje Geometrii Wyrobów

(GPS) - Podstawy - Pojęcia, zasady i reguły

ISO 14638:2015

–

Specyfikacje Geometrii

Wyrobów (GPS) - Model macierzowy

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Łańcuch norm GPS – normy podstawowe GPS

35

Normy podstawowe GPS

ISO 14638:2015

–

Specyfikacje Geometrii

Wyrobów (GPS) - Model macierzowy

W normie wyjaśniono koncepcję specyfikacji geometrii
wyrobów (ISO GPS) oraz zobrazowano w zarysie ramowym
jak obecne i przyszłe normy ISO są ukierunkowane na
wymagania systemu ISO GPS. Zarys ramowy ma być
przydatny dla użytkowników norm ISO GPS poprzez
pokazanie zakresu różnych norm i przedstawienie ich
wzajemnych relacji.

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Łańcuch norm GPS – normy globalne GPS

36

Normy globalne GPS

Ściśle powiązane z wieloma innymi normami
GPS. Wpływają na łańcuch norm ogólnych
GPS bezpośrednio (przez powołania w
normach) lub jako dokumenty domyślne.

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Łańcuch norm GPS – normy globalne GPS

37

Normy globalne GPS

Przykładowe normy:

ISO 1:2002

–

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

(GPS) – Standardowa temperatura odniesienia dla
geometrycznej specyfikacji wyrobu i sprawdzania
(…)
VIM – Międzynarodowy słownik podstawowych i
ogólnych terminów metrologii
GUM – Wyrażanie niepewności pomiaru Przewodnik
ISO

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Łańcuch norm GPS – normy uzupełniające GPS

38

Normy uzupełniające GPS

Zawierają reguły techniczne dotyczące
oznaczeń rysunkowych, definicji, podstaw
kontroli

dla

niektórych

elementów

geometrycznych, np. w zależności od
rodzaju zastosowanej obróbki czy też
typowych elementów maszyn: gwintów,
wielowypusty, uzębienia,…

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Łańcuch norm GPS – normy uzupełniające GPS

39

Normy uzupełniające GPS

Przykładowe normy

ISO 8062-2 - Specyfikacja Geometrii Wyrobów (GPS) -
Wymiary i tolerancje geometryczne dla części formowanych
- Cz.2 Wymiary, tolerancje geometryczne i naddatki na
obróbkę mechaniczną dla odlewów

ISO-14532-2 - Specyfikacje Geometrii Wyrobów (GPS) -
Kontrola wyrobów i sprzętu pomiarowego za pomocą
pomiarów - Część 2 Wytyczne szacowania niepewności
pomiarów w GPS, przy wzorcowaniu sprzętu pom. i
sprawdzaniu wyrobów

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny GPS - schemat (ang. GPS matrix model)

40

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny GPS – łańcuch norm

41

Ogniwo 1 - Kodowanie

W normach ogniwa zawarto symbole
rysunkowe (kody) i oznaczenia, ustalono
reguły ich stosowania i wyjaśniono jak
czytać i interpretować specyfikacje

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny GPS – łańcuch norm

42

Ogniwo 2 – Określenia tolerancji

W normach ogniwa zawarto teoretyczne
definicje tolerancji a także ich wartości
liczbowe („przetłumaczone” z oznaczeń
kodowych)

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny GPS – łańcuch norm

43

Ogniwo 3 – Określenia charakterystyk
elementów rzeczywistych

W normach ogniwa zawarto informacje
pozwalające jednoznacznie zdefiniować
geometrię rzeczywistego (nie idealnego)
wyrobu w relacji do symboli (kodów)
tolerancji na rysunku.

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny GPS – łańcuch norm

44

Ogniwo 4 – Oszacowanie odchyłek wyrobu
– porównanie z wartościami granicznymi

W normach ogniwa zawarto informacje jak
orzekać

zgodność

lub

niezgodność

rzeczywistego wyrobu ze specyfikacją,
uwzględniając

niepewność

procedur

kontrolnych

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny GPS – łańcuch norm

45

Ogniwo 5 – Wymagania dotyczące sprzętu
pomiarowego

W normach ogniwa zawarto informacje o
właściwościach (zwłaszcza metrologicznych)
różnych typów przyrządów pomiarowych.
Podano w nich definicje maksymalnych
dopuszczalnych błędów (MPE – ang.
Maximum Permissible Error)

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny GPS – łańcuch norm

46

Ogniwo 6 – Wymagania odnośnie do
wzorcowania – wzorce miar

W normach ogniwa zawarto informacje o
właściwościach wzorców stosowanych w
procedurach

wzorcowania

sprzętu

pomiarowego opisanego w ogniwie 5. Należy
zawsze zapewnić spójność pomiarową
względem jednostki długości SI (metr)

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny – przykład - struktura geometryczna powierzchni

47

Charakterystyka

geometryczna

Ogniwo

1

Ogniwo

2

Ogniwo

3

Ogniwo

4

Ogniwo

5

Ogniwo

6

Profil
chropowatości

ISO
1302

ISO
4287
11562
12085
13565-1
13565-2
13565-3

ISO
4287
11562
12085
13565-2

ISO
4288
12085

ISO
3274
11562

ISO
5436
12179

Profil
falistości

ISO
1302

ISO
4287
11562
12085

ISO
11562
12085

ISO
4288
12085

ISO
3274
11562

ISO
5436
12179

Profil
pierwotny

ISO
1302

ISO
4287
11562

ISO
4288

ISO
3274
11562

ISO 1302 – GPS - Oznaczanie struktury geometrycznej
powierzchni w dokumentacji technicznej wyrobu

ISO 4287 - GPS - Struktura geometryczna powierzchni
metoda profilowa - Terminy, definicje i parametry
struktury geometrycznej powierzchni

ISO 11562 – GPS - Struktura geometryczna powierzchni:
metoda profilowa - Charakterystyki metrologiczne filtrów z
korekcją fazy

ISO 12085 – GPS - Struktura geometryczna powierzchni:
metoda profilowa - Parametry metody motywów

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny – przykład - struktura geometryczna powierzchni

ISO 1302 – GPS - Oznaczanie struktury geometrycznej
powierzchni w dokumentacji technicznej wyrobu

ISO 4287 - GPS - Struktura geometryczna powierzchni
metoda profilowa - Terminy, definicje i parametry
struktury geometrycznej powierzchni

ISO 11562 – GPS - Struktura geometryczna powierzchni:
metoda profilowa - Charakterystyki metrologiczne filtrów z
korekcją fazy

ISO 12085 – GPS - Struktura geometryczna powierzchni:
metoda profilowa - Parametry metody motywów

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny – przykład - struktura geometryczna powierzchni

ISO 13565-1 – GPS - Struktura geometryczna powierzchni -
Metoda profilowa - Powierzchnie o warstwowych
właściwościach funkcjonalnych - Filtrowanie i ogólne
warunki pomiaru

ISO 13565-2 - GPS - Metoda profilowa - Powierzchnie o
warstwowych właściwościach funkcjonalnych - Opis
wysokości za pomocą linearyzacji krzywej udziału
materiałowego

ISO 13565-3 - GPS - Metoda profilowa - Struktura
geometryczna powierzchni: metoda profilowa - Opis
wysokości za pomocą dystrybuanty udziału materiałowego

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny – przykład - struktura geometryczna powierzchni

ISO 4288 – GPS - Struktura geometryczna powierzchni -
Metoda profilowa - Zasady i procedury oceny struktury
geometrycznej powierzchni metodą profilową

ISO 3274 - GPS - Metoda profilowa - Charakterystyki
nominalne

przyrządów

stykowych

(z

ostrzem

odwzorowującym)

ISO 5436 - GPS - Metoda profilowa - Struktura
geometryczna powierzchni - Wzorce - Wzorce materialne

ISO 12179 - GPS - Metoda profilowa - Wzorcowanie
przyrządów stykowych (z ostrzem odwzorowującym)

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny – przykład - struktura geometryczna powierzchni