Geometrisk produktspecifikation och verifiering

Geometrisk produktspecifikation och verifiering (GPS&V) . standards är en uppsättning ISO- standarder utvecklade av ISO Technical Committee 213. Syftet med dessa standarder är att utveckla ett gemensamt språk för att specificera makrogeometri (storlek, form, orientering, plats) och mikrogeometri (ytstruktur) för produkter eller delar av produkter så att att den kan användas konsekvent över hela världen.

Bakgrund

GPS&V-standarder omfattar:

dimensionella specifikationer
makrogeometriska specifikationer (form, orientering, plats och utlopp)
specifikationer för ytstruktur
mätutrustning och kalibreringskrav
osäkerhetshantering för mätning och specifikationsacceptans

Andra tekniska ISO-kommittéer är starkt relaterade till ISO TC 213. ISO Technical Committee 10 ansvarar för standardisering och samordning av teknisk produktdokumentation (TPD).

GPS&V-standarderna beskriver reglerna för att definiera geometriska specifikationer som vidare ingår i TPD. TPD definieras som:

"medel för att förmedla hela eller delar av en designdefinition eller specifikation av en produkt".

TPD kan antingen vara en konventionell dokumentation gjord av tvådimensionella tekniska ritningar eller en dokumentation baserad på datorstödd design (CAD)-modeller med 3D-kommentarer. ISO-reglerna för att skriva dokumentationen beskrivs huvudsakligen i ISO 128- och ISO 129-serien medan reglerna för 3D-kommentarer beskrivs i ISO 16792.

ISO Technical Committee 184 utvecklar standarder som är nära relaterade till GPS&V-standarder. I synnerhet utvecklar ISO TC 184/SC4 ISO 10303- standarden känd som STEP-standard. GPS&V ska inte förväxlas med användningen av ASME Y.14.5 som ofta kallas Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T).

Historia och begrepp

Historia

ISO TC 213 föddes 1996 genom att slå samman tre tidigare kommittéer:

ISO tekniska kommitté 10 underkommitté 5 (ISO/TC 10/SC5) Geometrisk tolerans
ISO Technical Committee 57 (ISO/TC 57) Ytstruktur
ISO Technical Committee 3 (ISO/TC 3) Gränser och passningar

Drift

GPS&V-standarder bygger på flera grundläggande funktioner definierade i ISO 17450-1:2011:

hudmodell
dela
extraktion
filtrering
förening
samling
konstruktion
rekonstruktion
minskning

Dessa operationer är tänkta att fullständigt beskriva processen att tolerera ur designsynpunkt och ur mätningssynpunkt. De presenteras i ISO 17450-standardserien. Några av dem beskrivs ytterligare i andra standarder, t.ex. ISO 16610- serien för filtrering. Dessa koncept är baserade på akademiska arbeten. Nyckelidén är att utgå från den verkliga delen med dess ofullkomliga geometri (hudmodell) och sedan tillämpa en sekvens av väldefinierade operationer för att fullständigt beskriva toleransprocessen. Operationerna används i GPS&V-standarderna för att definiera innebörden av dimensionella, geometriska eller yttexturspecifikationer.

Hudmodell

Hudmodellen är en representation av ytan på den verkliga delen. Modellen i CAD-system beskriver den nominella geometrin för delarna i en produkt. Den nominella geometrin är perfekt. Den geometriska toleransen måste dock ta hänsyn till de geometriska avvikelser som oundvikligen uppstår från tillverkningsprocessen för att begränsa dem till vad som anses vara acceptabelt av konstruktören för att delen och hela produkten ska vara funktionella. Det är därför som en representation av den verkliga delen med geometriska avvikelser (hudmodell) introduceras som utgångspunkt i toleransprocessen.

Dela

Hudmodellen är en representation av en hel verklig del. Men designern behöver ofta, om inte alltid, identifiera några specifika geometriska egenskaper hos delen för att tillämpa väl lämpade specifikationer. Processen att identifiera geometriska egenskaper från hudmodellen eller från den nominella modellen kallas en partition. Standardiseringen av denna operation är ett pågående arbete i ISO TC 213 (ISO 18183-serien). Flera metoder kan användas för att erhålla en partition från en hudmodell som beskrivs i

Extraktion

Hudmodellen och de uppdelade geometriska särdragen betraktas vanligtvis som kontinuerliga, men det är ofta nödvändigt att t.ex. för att mäta delen endast beakta punkter som extraherats från en linje eller en yta. Processen att t.ex. välja antal punkter, deras fördelning över den verkliga geometriska egenskapen och sättet att erhålla dem är en del av extraktionsoperationen. Denna operation beskrivs i ISO 14406:2011

Filtrering

Filtrering är en operation som är användbar för att välja funktioner av intresse från andra funktioner i data. Denna operation används flitigt för yttexturspecifikationer, men det är en allmän operation som kan användas för att definiera andra specifikationer. Denna operation är välkänd inom signalbehandling där den kan användas till exempel för att isolera någon specifik våglängd i en råsignal. Filtreringen är standardiserad i ISO 16610- serien där en mängd olika filter beskrivs.

Förening

Association är användbart när vi behöver anpassa ett idealiskt (perfekt) geometriskt särdrag till ett verkligt geometriskt särdrag, t.ex. för att hitta en perfekt cylinder som approximerar ett moln av punkter som har extraherats från ett verkligt (imperfekt) cylindriskt geometriskt särdrag. Detta kan ses som en matematisk optimeringsprocess . Ett kriterium för optimering måste definieras. Detta kriterium kan vara minimeringen av en kvantitet såsom kvadraterna på avstånden från punkterna till den ideala ytan till exempel. Restriktioner kan också läggas till såsom ett villkor för att det ideala geometriska särdraget ska ligga utanför delens material eller ha en specifik orientering eller placering från en annan geometrisk egenskap. Olika kriterier och begränsningar används som standard i GPS&V-standarderna för olika ändamål, till exempel geometrisk specifikation av geometriska egenskaper eller datumfastställelse . Standardisering av föreningen som helhet är dock ett pågående arbete i ISO TC 213.

Samling

Insamling är en grupperingsoperation. Designern kan definiera en grupp av geometriska egenskaper som bidrar till samma funktion. Den skulle kunna användas för att gruppera två eller flera hål eftersom de utgör ett datum som används för montering av en del. Den kan också användas för att gruppera nominellt plana geometriska särdrag som är begränsade till att ligga inom samma planhetstoleranszon . Denna operation beskrivs i flera GPS&V-standarder. Det används flitigt i ISO 5458:2018 för att gruppera plana geometriska särdrag och cylindriska geometriska särdrag (hål eller stift). Insamlingsoperationen kan ses som att tillämpa begränsningar av orientering och/eller begränsningar av plats bland de geometriska särdragen i den betraktade gruppen.

Konstruktion

Konstruktion beskrivs som en operation som används för att bygga idealiska geometriska särdrag med perfekt geometri från andra geometriska särdrag. Ett exempel som ges i ISO 17450-1:2011 är konstruktionen av en rät linje som är resultatet av skärningen av två perfekta plan. Ingen specifik standard adresserar denna operation, men den används och definieras i många standarder i GPS&V-system.

Rekonstruktion

Rekonstruktion är en operation som gör det möjligt att bygga ett kontinuerligt geometriskt särdrag från ett diskret geometriskt särdrag. Det är användbart till exempel när det finns ett behov av att erhålla en punkt mellan två extraherade punkter, vilket kan vara fallet när man identifierar en dimension mellan två motsatta punkter i en viss sektion i processen att erhålla en linjär storlek på en cylinder. Återuppbyggnadsoperationen är ännu inte standardiserad i GPS&V-systemet men operationen har beskrivits i akademiska artiklar

Minskning

Reduktion är en operation som gör det möjligt att beräkna en ny geometrisk egenskap från en befintlig. Den nya geometriska egenskapen är en härledd geometrisk egenskap.

Måttspecifikation

Dimensionstoleranser behandlas i ISO 14405:

ISO 14405-1:2016 Linjära storlekar
ISO 14405-2:2018 Andra mått än linjära eller vinkelstorlekar
ISO 14405-3:2016 Vinkelstorlekar

Den linjära storleken indikeras ovanför en linje som avslutas med pilar och numeriska värden för den nominella storleken och toleransen. Den linjära storleken för ett geometriskt kännetecken av storlek definieras som standard, som avstånden mellan motsatta punkter tagna från ytan av den verkliga delen . Processen för att bygga både sektionerna och de riktningar som behövs för att identifiera de motsatta punkterna definieras i ISO 14405-1-standarden. Denna process inkluderar definitionen av en associerad perfekt geometrisk egenskap av samma typ som den nominella geometriska egenskapen. Som standard används ett minsta kvadraters kriterium. Denna process definieras endast för geometriska särdrag där det finns motsatta punkter.

ISO 14405-2 illustrerar fall där dimensionsspecifikationer ofta missbrukas eftersom motsatta punkter inte existerar. I dessa fall anses användningen av linjära dimensioner vara tvetydig (se exempel ). Rekommendationen är att ersätta dimensionella specifikationer med geometriska specifikationer för att korrekt specificera platsen för en geometrisk egenskap i förhållande till en annan geometrisk egenskap, datum-funktionen (se exempel ).

Vinkelstorlekar är användbara för koner, kilar eller motsatta raka linjer. De definieras i ISO 14405-3. Definitionen innebär att associera perfekta geometriska egenskaper t.ex. plan för en kil och att mäta vinkeln mellan linjerna för dessa perfekta geometriska egenskaper i olika sektioner. Vinkelstorlekarna indikeras med en pil och numeriska värden för den nominella storleken och toleransen. Det bör noteras att vinkelstorleksspecifikationen skiljer sig från vinkelspecifikationen. Vinkelspecifikationen styr formen på den toleranserade egenskapen men det är inte fallet för vinkelstorleksspecifikationen.

Storleken på en cylinder

Vi betraktar här specifikationen av en storlek på en cylinder för att illustrera definitionen av en storlek enligt ISO 14405-1. Den nominella modellen antas vara en perfekt cylinder med en dimensionsspecifikation av diametern utan att några modifierare ändrar standarddefinitionen av storlek. Enligt ISO 14405-1:2016 bilaga D är processen för att fastställa en dimension mellan två motsatta punkter med utgångspunkt från den verkliga ytan på den tillverkade delen som nominellt är en cylinder som följer:

partition av den verkliga ytan för att identifiera den del av hela ytan av delen som underkastas specifikationen
extrahera punkter från den uppdelade ytan
rekonstruera ytan från extraherade punkter om antalet extraherade punkter inte är oändligt
filtrera den rekonstruerade ytan
associera en perfekt cylinder till den filtrerade ytan med ett minsta kvadraters kriterium
identifiera den räta linjen som är axeln för den tillhörande cylindern
byggde ett plan vinkelrätt mot den tillhörande cylinderaxeln för att identifiera ett tvärsnitt
betrakta snittlinjen som är skärningen av planet vinkelrätt mot den tillhörande cylinderaxeln, med den filtrerade ytan
associera en perfekt cirkel till snittlinjen med ett minsta kvadraters kriterium
betrakta en rät linje i tvärsnittet som går genom mitten av den tillhörande cirkeln
två motsatta punkter definieras som skärningspunkten mellan den räta linjen och snittlinjen

Se exempel nedan för en illustration.

Mått med kuvertkrav Ⓔ

Kuvertkravet specificeras genom att lägga till symbolen Ⓔ efter toleransvärdet för en dimensionsspecifikation . Symbolen Ⓔ modifierar definitionen av dimensionsspecifikationen på följande sätt (ISO 14405-1 3.8):

dimensionsspecifikationen tillämpas mellan två motsatta punkter för den minsta materialsidan av dimensionsspecifikationen,
den maximala inskrivna dimensionsspecifikationen (för inre geometriska egenskaper som ett cylindriskt hål) eller den minsta omskrivna dimensionsspecifikationen (för externa geometriska egenskaper som en cylindrisk stift) tillämpas.

Den maximala inskrivna dimensionen för ett nominellt cylindriskt hål definieras som den maximala diametern för en perfekt cylinder som är associerad med den verkliga ytan med en begränsning som appliceras på den tillhörande cylindern för att stanna utanför delens material. Den minsta omskrivna dimensionen för en nominellt cylindrisk stift definieras som den minsta diametern för en perfekt cylinder som är associerad med den verkliga ytan med en begränsning som appliceras på den tillhörande cylindern för att stanna utanför delens material. Se exempel nedan för en illustration.

Användning av kuvertkravet

Användningen av kuvertsymbolen Ⓔ är nära besläktad med den mycket vanliga funktionen att passa ihop delar. En dimensionsspecifikation utan kuvert på de två delarna som ska monteras är inte tillräcklig för att säkerställa passningen eftersom formavvikelsen på delarna inte begränsas av dimensionsspecifikationerna. Monteringen av ett cylindriskt stift inuti ett cylindriskt hål kräver till exempel att man begränsar storlekarna på båda de geometriska särdragen men också att begränsa avvikelsen av rakhet hos båda geometriska särdragen eftersom det är kombinationen av storleksspecifikationen och den geometriska specifikationen (rakhet) som tillåter montering av de två delarna.

Användningen av kuvertkravet på ett cylindriskt hål tillåter endast att acceptera kombinationer av storlek och form som garanterar en minimal passage för en perfekt cylinder.
Användningen av kuvertkravet på en cylindrisk stift tillåter att endast de kombinationer av storlek och form accepteras som garanterar att stiftets material är inuti en maximal perfekt cylinder.

Då kommer den cylindriska tappen och det cylindriska hålet att passa även under de värsta förhållanden utan att överbegränsa delarna med specifika formspecifikationer.

Det bör noteras att användningen av dimensionsstorlek med kuvert inte begränsar orienteringen eller placeringen av delarna. Användningen av geometriska specifikationer tillsammans med det maximala materialkravet (symbol Ⓜ) gör det möjligt att säkerställa montering av delar när ytterligare restriktioner för orientering eller placering krävs. ISO 2692:2021 beskriver användningen av den maximala materialmodifieraren.

Form, orientering, plats och utloppsspecifikationer

GPS&V-standarder som handlar om geometriska specifikationer listas nedan:

ISO 1101:2017 Toleranser för form, orientering, placering och utlopp
ISO 5459:2011 Datum och datumsystem
ISO 5458:2018 Mönster och kombinerad geometrisk specifikation
ISO 1660:2017 Profiltolerans

Ordet geometri, som används i detta stycke, ska förstås som makrogeometri i motsats till yttexturspecifikationer som behandlas i andra standarder. Huvudkällan för geometriska specifikationer i GPS&V-standarder är ISO 1101. ISO 5459 kan betraktas som en kompletterande standard med ISO 1101 eftersom den definierar datum som används flitigt i ISO 1101. ISO 5458 och ISO 1660 fokuserar endast på delmängder av ISO 1101 Dessa standarder är dock mycket användbara för användare av GPS&V-system eftersom de täcker mycket vanliga aspekter av geometrisk tolerans, nämligen grupper av cylindrar eller plan och profilspecifikationer (linjer och ytor). En geometrisk specifikation gör det möjligt att definiera följande tre objekt:

toleransfunktioner
så småningom datum , om de är specificerade
toleranszoner

Stegen för att läsa en geometrisk specifikation kan sammanfattas enligt följande:

identifiera den toleransade egenskapen som en del av hudmodellen eller en egenskap som kan byggas från hudmodellen som en ofullständig linje som representerar en axel till exempel,
bygga det specificerade datumet genom att först associera perfekta geometriska särdrag till ett (riktigt) datumobjekt och sedan bygga ett situationsobjekt från de associerade datumen för att erhålla det specificerade datumet,
bygg toleranszonen som en perfekt volym eller yta som kan begränsas i orientering eller placering från datumet
kontrollera om den toleransade egenskapen ligger helt inom toleranszonen.

Toleransfunktion

Toleransegenskaper definieras i ISO 1101. Den toleranserade egenskapen är en verklig geometrisk egenskap med ofullständig geometri identifierad antingen direkt från hudmodellen (integrerad egenskap) eller genom en process som utgår från hudmodellen (härledd egenskap).

Den integrerade egenskapen är en del av hudmodellen som direkt identifieras av en partition med extraktion och eventuellt filtrering.
Den härledda funktionen är byggd från hudmodellen från en specifik process som definieras som standard i GPS&V-standarder. Till exempel, när en cylinders axel indikeras av den geometriska specifikationen (se exempel ) är den toleranserade egenskapen en linje gjord av mittpunkterna för tillhörande cirklar i varje sektion. Sektionerna är definierade att vara vinkelräta mot axeln för en cylinder som är associerad med den integrerade egenskapen. Kriteriet för minsta kvadrater används som standard.

Huruvida det toleranserade särdraget är ett integrerat särdrag eller ett härlett särdrag beror på den exakta skrivningen av motsvarande specifikation: om pilen i specifikationens ledarlinje är i förlängningen av en dimensionslinje annars är den en integrerad egenskap. En Ⓐ modifierare kan också användas i specifikationen för att ange en härledd egenskap.

Den nominella toleransfunktionen är en geometrisk egenskap med perfekt geometri definierad i TPD som motsvarar den toleranserade egenskapen.

Utgångspunkt

Datum definieras i ISO 5459. I huvudsak används datumet för att länka den toleranserade egenskapen (imperfekt verklig geometri) till den toleranserade zonen (perfekt geometri). Som sådant är datumobjektet ett trevikt objekt:

datumfunktionen är ett geometriskt särdrag av ofullkomlig geometri som erhålls från skalmodellen (verklig del) av en partition. Det nominella datumet identifieras på den nominella modellen av en triangel kopplad till en ram som innehåller namnet på datumet (versal).
det associerade datumsärdraget erhålls genom att associera ett geometriskt särdrag med perfekt geometri till datumsärdraget (verkligt). Standardprocessen och kriteriet som ska tillämpas för associationen definieras i ISO 5459. Kriteriet kan vara olika för olika geometriska egenskaper.
det specificerade datumet är en situationsfunktion byggd från de associerade datumen.

Länken mellan orienteringen, platsen eller utloppsspecifikationen och datumen specificeras i den geometriska specifikationsramen enligt följande:

det primära datumet är i den tredje cellen i en geometrisk specifikation, om någon;
det sekundära datumet är i den fjärde cellen i den geometriska specifikationen, om någon;
det tertiära datumet finns i den femte cellen i den geometriska specifikationen, om någon.

Vissa geometriska specifikationer kanske inte har någon datumsektion alls (t.ex. formulärspecifikation).

Innehållet i varje cell kan vara antingen:

ett enda datum identifierat med en stor bokstav som "A" (eller flera versaler utan separator som "AA" eller "AAA") eller
ett gemensamt datum identifierat av en sekvens av versaler med en bindestreckseparator som AB (eller en sekvens av flera versaler separerade med bindestreck som 'AA-BBB').

Processen för att bygga ett datumsystem beskrivs först och processen för att bygga ett gemensamt datum följer.

Datumsystem

Ett datum identifieras av högst tre celler i den geometriska specifikationsramen motsvarande primära, sekundära och tertiära datum. För det primära, sekundära och tertiära datumet är ett perfekt geometrisärdrag av samma slag som det nominella särdraget associerat med det verkliga särdraget som beskrivs nedan:

Det primära datumet byggs genom att associera en egenskap med perfekt geometri med standardassociationen. I ISO 5459:2011 för ett plan är standardassociationen att minimera det maximala avståndet mellan det associerade särdraget (ett perfekt plan) och det verkliga särdraget med en begränsning för den associerade särdragen att stanna utanför delens material.
Den sekundära utgångspunkten är uppbyggd på samma sätt som den primära utgångspunkten med en ytterligare begränsning för att den tillhörande funktionen ska orienteras från den primära utgångspunkten enligt beskrivningen på den nominella modellen.
Den tertiära utgångspunkten är uppbyggd på samma sätt som den sekundära utgångspunkten med en ytterligare begränsning för att den tillhörande funktionen ska orienteras från den sekundära utgångspunkten enligt beskrivningen på den nominella modellen.

Resultatet är en uppsättning associerade funktioner. Slutligen används denna uppsättning associerade särdrag för att bygga en situationssärdrag som är det specificerade datumet.

Gemensamt datum

Datumfunktionerna identifieras på skalmodellen från datumkomponenten i den streckseparerade listan över nominellt datum som förekommer i en speciell cell med en orienterings- eller platsspecifikation. Det gemensamma datumet kan användas som primärt, sekundärt eller tertiärt datum. I båda fallen är processen för att bygga ett gemensamt datum densamma, men ytterligare orienteringsbegränsningar ska läggas till när det gemensamma datumet används som sekundärt eller tertiärt datum, vilket görs för datumsystem och förklaras nedan.

Kriteriet för association av gemensamt datum tillämpas på alla associerade egenskaper tillsammans med följande begränsningar:

yttre materiella begränsningar
orienterings- och platsbegränsningar mellan de associerade särdragen i det gemensamma datumet
additionsorienteringsbegränsning med avseende på föregående datum i hierarkin.

Resultatet är en uppsättning tillhörande funktioner. Slutligen används denna uppsättning associerade särdrag för att bygga en situationssärdrag som är det specificerade datumet.

Situationsfunktion

Det sista steget i datumetableringsprocessen är att kombinera de associerade egenskaperna för att erhålla ett slutligt objekt definierat som situationsegenskap som identifieras till den specificerade datumen (ISO 5459:2011 Tabell B.1). Det är medlem i följande uppsättning:

en poäng
en rak linje
ett plan
en rät linje som innehåller en punkt
ett plan som innehåller en rät linje
ett plan som innehåller en rät linje och en punkt

Hur man bygger situationsegenskaperna och därför det specificerade datumet, definieras för närvarande huvudsakligen genom exempel i ISO 5459:2011. Mer specifika regler är under utveckling. Det specificerade datumkonceptet är nära relaterat till klasser av ytor som är oföränderliga genom förskjutningar. Det har visat sig att ytor kan klassificeras efter de förskjutningar som låter dem invariera. Antalet klasser är sju. Om en förskjutning låter en yta invariera kan denna förskjutning inte låsas av motsvarande specificerade datum. Så förskjutningen som inte är invariant används för att låsa specifika frihetsgrader för toleranszonen.

Till exempel motsvarar en uppsättning associerade datum gjorda av tre ömsesidigt vinkelräta plan följande situationssärdrag: ett plan som innehåller en rät linje som innehåller en punkt. Planet är det första associerade planet som erhålls, linjen är skärningspunkten mellan det andra associerade planet och det första och punkten är skärningspunkten mellan linjen och det tredje associerade planet. Det angivna datumet tillhör därför den komplexa invariansklassen ( ${\displaystyle \mathbf {C} _{\mathbf {X} }} )$ och alla frihetsgrader för en toleranszon kan låsas med denna specificerade datum.

Invarians ytklasser och situationsdrag
Invarians klass grafisk symbol	Invarians klasssymbol	Invariansklassnamn
	$\mathbf {C} _{\mathbf {X} }$	Komplex klass
	$\mathbf {C} _{\mathbf {C} }$	Cylindrisk klass
	$\mathbf {C} _{\mathbf {R} }$	Revolutklass
	$\mathbf {C} _{\mathbf {T} }$	Prismatisk klass (översättning)
	$\mathbf {C} _{\mathbf {P} }$	Planar klass
	$\mathbf {C} _{\mathbf {S} }$	Sfärisk klass

Invariansklassens grafiska symboler är inte definierade i ISO-standarder utan används endast i litteraturen som en användbar påminnelse. En spiralformad klass ( $\mathbf {C} _{\mathbf {H} }$ ) kan också definieras, men den ersätts vanligtvis med en cylindrisk klass i verkliga tillämpningar

Toleranszon

Toleranszoner definieras i ISO 1101. Toleranszonen är en yta eller en volym med perfekt geometri. Det är en yta när den är avsedd att innehålla ett toleransdrag som är en linje. Det är en volym när den är avsedd att innehålla ett toleransdrag som är en yta. Det kan ofta beskrivas som en stel kropp med följande egenskaper:

formen, är i de flesta fall volymen mellan två motsatta parallella plan (resp. arean mellan två parallella linjer) eller en cylinder om symbolen ⌀ föregår det numeriska värdet i den andra delen av den geometriska specifikationsramen eller en sfär om symbolen S⌀ används,
storleken, given av ett numeriskt värde i den andra sektionen av den geometriska specifikationsramen
orienteringsbegränsningar med avseende på det specificerade datumet från den geometriska specifikationsramen om den geometriska specifikationen är en orientering eller en platsspecifikation,
platsbegränsningar med avseende på det specificerade datumet från den geometriska specifikationsramen om den geometriska specifikationen är en platsspecifikation,
orienterings- och lokaliseringsbegränsningar mellan toleranszoner om modifieraren CZ ('Combined Zone') indikeras i den andra cellen i den geometriska specifikationen.

Teoretisk exakt dimension (TED)

TED identifieras på en nominell modell av dimensioner med ett inramat nominellt värde utan någon tolerans. Dessa dimensioner är inte specifikation i sig utan behövs när man tillämpar begränsningar för att bygga datum eller för att bestämma orienteringen eller placeringen av toleranszonen. TED kan också användas för andra ändamål, t.ex. för att definiera den nominella formen eller dimensionerna på en profil. Vid tillämpning av begränsningar ska i allmänhet två typer av TED beaktas:

explicit TED som är skrivna på en teknisk ritning eller som kan erhållas genom att fråga en CAD-modell.
implicit TED som är avståndet 0 mm för två sammanfallande linjer, 0° (modulo 180°) för parallella linjer eller 90° (modulo 180°) för vinkelräta linjer

Geometriska specifikationsfamiljer

De geometriska specifikationerna är indelade i tre kategorier:

form
orientering
plats

Run-out specifikation är en annan familj som involverar både form och plats.

Symboler för geometriska specifikationer
familj	symbol	menande	kommentarer
Form	⏤	rakhet	Den nominella toleransen är en rak linje
	⏥	flathet	Den nominella toleransen är ett plan
	○	rundhet	Den nominella toleransen är en cirkellinje.
	⌭	cylindricitet	Den nominella toleransen är en cylindrisk yta
	⌒	profilen av en linje	Specifikationen som innehåller denna symbol betraktas som en formulärspecifikation när ingen datum anges. Den nominella toleransen är en linje
	⌓	profilen av en yta	Specifikationen som innehåller denna symbol betraktas som en formulärspecifikation när ingen datum anges. Den nominella toleransen är en yta
Orientering	⫽	parallellitet	Den nominella toleransen är ett plan eller en rak linje.
	⟂	vinkelräthet	Den nominella toleransen är ett plan eller en rak linje.
	∠	kantighet	Den nominella toleransen är ett plan eller en rak linje
	⌒	profilen av en linje	Specifikationen som innehåller denna symbol betraktas som en orienteringsspecifikation när den specificerade utgångspunkten endast låser rotationsfrihetsgrader. En modifierare som "Endast orientering" (><) kan endast användas för att välja orienteringsbegränsningar. Den toleranserade egenskapen är en linje
	⌓	profilen av en yta	Specifikationen som innehåller denna symbol betraktas som en orienteringsspecifikation när den specificerade utgångspunkten endast låser rotationsfrihetsgrader. En modifierare som "Endast orientering" (><) kan endast användas för att välja orienteringsbegränsningar. Den toleranserade egenskapen är en yta.
Plats	⌖	placera	Den nominella toleransen är en plan yta eller en rak linje eller en punkt.
	◎	koncentrisitet	Den nominella toleransen är en punkt
	◎	koaxialitet	Den nominella toleransen är en rak linje
	⌯	symmetri	Den nominella toleransen är en punkt, en rät linje eller ett plan.
	⌒	profilen av en linje	Specifikationen som innehåller denna symbol betraktas som en platstolerans när den specificerade utgångspunkten låser rotations- och translationsfrihetsgrader. Den nominella toleransen är en linje.
	⌓	profilen av en yta	Specifikationen som innehåller denna symbol betraktas som en platstolerans när den specificerade utgångspunkten låser rotations- och translationsfrihetsgrader. Den toleranserade egenskapen är en yta.
Utkörd	↗	cirkulär utlopp	Den nominella toleransfunktionen är en uppsättning cirklar.
Utkörd	⌰	totalt slut	Den nominella toleransen är ett plan eller en cylinder.

Exempel

Presentation

Detta stycke innehåller exempel på dimensionella och geometriska specifikationer för att illustrera definitionen och användningen av dimensions- och positionsspecifikationer. Måtten och toleransvärdena (visas i blått i figurerna) ska vara numeriska värden på verkliga ritningar. d, l1, l2 används för längdvärden. Δd används för ett dimensionellt toleransvärde och t, t1, t2 för positionstoleransvärden. För varje exempel presenterar vi:

ritningen som visar den nominella modellens geometri och en specifikation
figurer som illustrerar innebörden av specifikationen på en viss verklig del med avvikelser

Avvikelserna förstoras jämfört med faktiska delar för att så tydligt som möjligt visa de steg som krävs för att bygga GPS&V-operatörerna. Den första vinkelprojektionen används i teknisk ritning.

Måttspecifikationer

Diameter på en cylindrisk del

Cylindrisk del med dimensionsspecifikation
Teckning	Verklig del	En del av den verkliga delen

Ritningen ovan visar en cylindrisk del med specifikationen av diametern. Det nominella värdet d och toleransvärdet Δd ska ersättas med numeriska värden på en verklig ritning.
Den verkliga delen ovanför (1) i orange visas med dess avvikelse. De gröna linjerna (2) representerar en tillhörande cylinder. Den röda axellinjen (3) representerar den tillhörande cylinderns axel. De blå linjerna (4) representerar två speciella sektioner. Alla avsnitt (ett oändligt antal) ska betraktas teoretiskt. I verifieringsstadiet kommer endast vissa sektioner att mätas vilket skapar osäkerhet i resultatet.
En sektion av den verkliga delen representeras ovan med den verkliga linjen i orange (4). Den blå linjen (3) är en tillhörande cirkel. Det blå korset (2) är mitten av den tillhörande cirkeln. Det gröna krysset (1) representerar axeln för den tillhörande cylindern som visas i grönt i den verkliga delbilden. De två punkterna (6) representerar två motsatta punkter på den verkliga ytan. Dimensionen (5) är en av de lokala dimensionerna som mäts.

Diameter på en cylindrisk del med kuvert Ⓔ

Cylindrisk del med dimensionsspecifikation och kuvertkrav
Teckning	Verklig del

Ritningen visar en cylindrisk del med specifikationen av diametern med en modifierare Ⓔ för kuvertkravet. Det nominella värdet d och toleransvärdet Δd ska ersättas med numeriska värden på en verklig ritning.
Den verkliga delen (1) i orange visas med dess avvikelse. De gröna linjerna (2) representerar en tillhörande cylinder. Den röda axellinjen (3) representerar den tillhörande cylinderns axel. De blå linjerna (4) representerar två speciella sektioner. Alla avsnitt ska beaktas. De orange måtten (6) representerar dimensioner i vissa sektioner. Den lila linjen (5) representerar kuvertcylindern (perfekt cylinder). Måtten i lila (7) är dimensionen på kuvertet, närmare bestämt d+Δd/2.

Verifieringen är tvåfaldig:

de lokala måtten ska vara större än d-Δd,
ytan på den verkliga delen ska passa in i kuvertet.

Tvetydig dimension

En del med en tvetydig dimensionsspecifikation
Teckning	Verklig del

Ritningen ovan visar en del med dimensionsspecifikation. Det röda krysset över denna specifikation betyder att denna typ av specifikation avråds i ISO 14405-2 eftersom det inte är möjligt att hitta motsatta punkter över hela ytan. Det nominella värdet d och toleransvärdet Δd ska ersättas med numeriska värden på en verklig ritning.
Den verkliga delen ovan i orange visas med dess avvikelse. Den övre dimensionen (orange) har två motsatta punkter och kan därför definieras men den nedre saknar en motsatt punkt så att dimensionsspecifikationen anses vara tvetydig och bör ersättas med en geometrisk specifikation.

Detta exempel är ofta överraskande för nya utövare av GPS&V. Det är dock en direkt följd av definitionen av en linjär dimension i ISO 14405-1. Den här funktionen är troligen att lokalisera de två planen, därför anses en platsspecifikation på en yta i förhållande till den andra ytan eller placeringen av de två ytorna i förhållande till varandra vara det rätta sättet att uppnå funktionen. Se exempel .

Positionsspecifikationer

Plats för ett plan i förhållande till ett annat plan (fall 1)

En del med en platsspecifikation (datum på den vänstra plana ytan)
Teckning	Verklig del

Ritningen ovan visar en del med en platsspecifikation med avseende på datumet benämnt A som indikeras på den vänstra plana ytan.
Den verkliga delen nedan i orange visas med dess avvikelse. Processen för att bygga eller identifiera den toleransade egenskapen, den specificerade referensen och toleranszonen beskrivs i tabellen nedan.

Toleransfunktion, specificerad datum och toleranszon
Toleransfunktion	Den toleranserade egenskapen är den verkliga ytan (orange linjesegment) som motsvarar planet som indikeras av specifikationens inledande linje på den nominella ritningen.
Specificerat datum	Den röda linjen illustrerar det tillhörande referensplanet som är minmax-planet med externa materialbegränsningar enligt ISO 5459:2011. Det angivna datumet är i detta fall samma plan som det tillhörande planet. invariansklassen för det angivna datumet är ${\displaystyle \mathbf {C} _{\mathbf {P} }} ($ planar invariansklass)
toleranszon	De två gröna linjerna illustrerar toleranszonen gjord av två parallella motsatta plan åtskilda med toleransvärdet. Toleransvärdet t1 ska vara ett numeriskt värde i en verklig ritning. Toleranszonen är begränsad till att vara parallell med den specificerade utgångspunkten och på ett avstånd d som kommer från den TED som anges på ritningen. Tillämpningen av begränsningarna motiveras av användningen av en positionsspecifikation som tillhör familjen av platsspecifikationer. Regeln är att tillämpa så många plats- och orienteringsbegränsningar på toleranszonen med avseende på datumet som det tillåts av den specificerade datumen. Tre förskjutningar är låsta här: en translation och två rotationer.

Denna specifikation kan vara användbar när en yta (datumplan i detta fall) har högre prioritet i monteringsprocessen. Till exempel kan en andra del krävas för att passa inuti slitsen som styrs av planet där datumet har indikerats. Delen överensstämmer inte med specifikationen för just denna verkliga del, eftersom den toleransade egenskapen (orange linjesegment) inte ingår i toleranszonen (grön).

Plats för ett plan i förhållande till ett annat plan (fall 2)

En del med en platsspecifikation (datum på den högra plana ytan)
Teckning	Verklig del

Ritningen ovan visar en del med en platsspecifikation med avseende på datumet benämnt A som anges på den högra plana ytan.
Den verkliga delen nedan i orange visas med dess avvikelse. Processen för att bygga eller identifiera toleransfunktionen, det specificerade datumet och toleranszonen beskrivs i tabellen nedan.

Toleransfunktion, specificerad datum och toleranszon
Toleransfunktion	Den toleranserade egenskapen är den verkliga ytan (orange linjesegment) som motsvarar planet som indikeras av specifikationens inledande linje på den nominella ritningen.
Specificerat datum	Den röda linjen illustrerar det associerade datumplanet som är minmaxplanet med externa materialbegränsningar enligt definitionen i ISO 5459:2011. Det angivna datumet är samma plan som det tillhörande planet.
toleranszon	De två gröna linjerna illustrerar toleranszonen gjord av två parallella motsatta plan åtskilda av toleransvärdet. Toleransvärdet t1 ska vara ett numeriskt värde i en verklig ritning. Toleranszonen är begränsad till att vara parallell med den specificerade referensen och på ett avstånd d som kommer från den teoretiska exakta dimensionen (TED) som anges på ritningen. Tillämpningen av begränsningarna motiveras av användningen av en positionsspecifikation som tillhör familjen av platsspecifikationer. Regeln i detta fall är att tillämpa så många plats- och orienteringsbegränsningar på toleranszonen med avseende på datumet som det är tillåtet av datumet med hänsyn till dess invariansklass, $\mathbf {C} _{\mathbf { P} }$ (planar invariansklass). Tre förskjutningar är låsta: en translation och två rotationer.

Detta fall 2 liknar fall 1 ovan, men det toleranserade särdraget och datumet växlas så att resultatet blir helt annorlunda som förklarats ovan. Denna specifikation kan vara användbar när en yta (datumplan) har högre prioritet över den andra ytan i monteringsprocessen. Till exempel kan en andra del krävas för att passa inuti slitsen som styrs av planet där datumet har indikerats. Delen överensstämmer inte med specifikationen för just denna verkliga del, eftersom den toleranserade egenskapen (orange linjesegment) inte ingår i toleranszonen (grön)

Plats för plan i förhållande till varandra (fall 3)

En del med en platsspecifikation med CZ-symbol
Teckning	Verklig del

Ritningen ovan visar en del med en platsspecifikation med en CZ-symbol. Inga datum anges med avsikt.
Den verkliga delen ovan i orange visas med dess avvikelse. Byggnaden eller identifieringen av toleransdelen och toleranszonen beskrivs i tabellen nedan

Toleransfunktion, specificerad datum och toleranszon
Toleransfunktion	Den toleransade egenskapen är gjord av de två linjesegmenten (orange) som motsvarar planen som indikeras av den inledande linjen i specifikationen på den nominella ritningen.
Specificerat datum	Ingen specificerad datum definieras i denna specifikation
toleranszon	Toleranszonen är gjord av två gånger utrymmet mellan två parallella motsatta plan åtskilda med toleransvärde isär. Indikationen CZ innebär att vi ska tillämpa lokaliserings- och orienteringsbegränsningar mellan toleranszonerna. Värdet av begränsningarna ska tas från ritningen med explicita eller implicita teoretiska exakta dimensioner. Därför ska toleranszonen vara parallell som visas på ritningen och på ett teoretiskt avstånd av d. d ska vara ett numeriskt värde i en verklig ritning.

Denna specifikation kan vara användbar när de två ytorna (plan i detta fall) har samma prioritet i monteringsprocessen. Till exempel kan en andra del krävas för att passa inuti slitsen som styrs av de två planen. Delen överensstämmer med specifikationen för just denna verkliga del, eftersom den toleranserade funktionen (två orange linjesegment) ingår i toleranszonen (grön).

Placering av ett hål i förhållande till en plattas kanter

En del med en platsspecifikation för ett hål
Teckning	Verklig del

Ritningen ovan visar en del med en platsspecifikation för ett hål med avseende på ett system av referenspunkter.
Den verkliga delen nedan i orange visas med dess avvikelse. Processen för att identifiera och bygga den toleransade egenskapen, den specificerade utgångspunkten och toleranszonen anges nedan

Toleransfunktion, specificerad datum och toleranszon
Toleransfunktion	Den toleranserade egenskapen är en härledd egenskap. I stort sett "hålets verkliga axel". Det är en linje gjord av mittpunkterna för tillhörande cirklar (minst kvadratiska cirklar) byggda i varje sektion av hålet. Sektionerna är vinkelräta mot cylinderns axel associerade med minsta kvadraters kriterium mot hålets yta.
Specificerat datum	Den röda linjen illustrerar tillhörande datum A som är minmaxplanet med externa materialbegränsningar. Detta är referenssystemets primära datum (Ap). Kalklinjen illustrerar det associerade sekundära datumplanet (Bs) som är ett minmax-plan med externa begränsningar men med en ytterligare begränsning av orientering i förhållande till den primära utgångspunkten. Orienteringsbegränsningen har ett värde på 90° vilket är vinkeln mellan nominella plana ytor A och B på ritningen. Denna 90° betraktas som en implicit TED och ska beaktas när detta datumsystem byggs. Det specificerade datumet är då ett plan (Ap) och en linje (skärning mellan det primära associerade datumet Ap och det sekundära associerade datumet Bs). Slutligen får vi en specificerad datum som tillhör $\mathbf {C} _{\mathbf {T} }$ invariansklass.
toleranszon	Toleranszonen är en cylinder eftersom symbolen ⌀ visas i toleranscellen i den geometriska specifikationsramen. Toleranszonen är begränsad i läge och orientering med avseende på den specificerade utgångspunkten. Följaktligen är cylindern parallell med den specificerade utgångspunkten och på en plats som ges av de två TED:erna l1 och l2 som ska vara numeriska värden i en verklig ritning.

Denna specifikation kan vara användbar när hålen faktiskt är placerade från plåtarnas kanter i en monteringsprocess och där A-ytan har högre prioritet framför B. Om monteringsprocessen ändras ska datumspecifikationen anpassas i enlighet med detta. Ordningen på datumet är viktigt i ett datumsystem eftersom det resulterande specificerade datumet kan vara mycket olika. Delen överensstämmer med specifikationen för just denna verkliga del, eftersom den toleranserade delen (lila linje till vänster, lila prick till höger) ingår i toleranszonen (grön).

Yttextur

ISO 1302:2002 Angivelse av ytstruktur i teknisk produktdokumentation

Mätutrustning och kalibreringskrav

ISO 14978:2018 Allmänna koncept och krav för GPS-mätutrustning
ISO 10360 Acceptans- och omverifieringstester för koordinatmätmaskiner (CMM)

Osäkerhetshantering för mätning och specifikationsacceptans

ISO 14253-1:2017 Inspektion genom mätning av arbetsstycken och mätutrustning - Del 1: Beslutsregler för verifiering av överensstämmelse eller bristande överensstämmelse med specifikationer
ISO 18391:2016 Befolkningsspecifikation

Anteckningar

externa länkar