表面模型

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表面模型

新一代产品几何技术规范（GeometricalProduct Specification and Verification，简称 GPS）是通过参数化几何学及计量数学的方法，实现几何产品的功能规范、设计规范及认证规范的统一。产品是由零件来组成，而零件由一些表面来组成。新一代的 GPS 标准体系中定义了在整个产品的生命周期中都适用的表面模型的概念。根据 GPS 中“检验认证、规范设计、功能描述”三个不同的阶段，把表面模型分为三种类型，即认证表面模型、规范表面模型以及公称表面模型。

（1）公称表面模型（Nominal Surface Model）是由设计人员根据功能要求所设计的具有完美形状和尺寸的表面模型，是一种由无穷个点所组成的连续性的表面，也就是一个理想几何模型，在实际中无法通过加工制造获得。

（2）规范表面模型（Specification Surface Model）是设计人员构思的几何规范表达形式，是一个不具有完美形状但能够模拟真实表面的模型。它是具有一定几何偏差的非理想几何表面模型，与零件真实表面和零件理想表面都不同，是二者之间连接的桥梁。在产品规范设计的阶段，设计人员不可能用实际工件来检验所设计的零件能否满足产品的功能要求，所以这个时候设计人员就根据零件的制造工艺，在保证零件功能要求的前提下模仿实际零件情况，进而获得该零件的非理想几何表面模型，即为规范表面模型。然后，通过对规范表面模型进行模拟仿真操作，来确定零件在满足功能要求条件下几何要素的变动范围，即几何要素特征规范的极限值，进而来设计零件的制造规范。

（3）认证表面模型（Verification Surface Model）是借助测量器材对实际零件表面进行测量采样，然后由这些获得的采样点所共同组成的非理想表面模型。它实际上就是一系列有限离散采样点的集合，并用它来代替实际零件表面。可以通过对认证表面模型进行操作，来获得实际零件要素的几何特征值，即实际偏差值，从而来评定所获得几何特征值。

综上所述可知，公称表面模型是一个完美的理想几何模型，没有任何尺寸和形状误差，并且表面光滑。但由于零件制造过程中存在误差，实际零件不可能是理想的，所以设计人员根据零件功能要求，考虑零件制造工艺，进行仿真模拟形成规范表面模型，利用该模型在概念上估计实际零件表面的公差值，为零件的制造与认证检验提供了依据。认证表面模型则是通过检测和拟合形成的实际零件的替代模型，可以用来评定实际工件的几何偏差，从而来确定实际零件是否合格。