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皮模型

皮模型(skin model)说明如何把真实零件看成一张非理想的封闭表面。它不覆盖公差符号,只提供后面所有尺寸、几何、表面规范的几何对象。

要点

理想 CAD 实体是完美的面与边。真实零件是连续但不理想的「皮」:有波纹、粗糙、缺损、弯曲。GPS 不直接对 CAD 理想体下公差,而是对这张皮上分割出来的要素下公差。

皮模型回答三件事:

  • 对象是表面,不是材料内部金相。
  • 表面默认不理想,所以必须用 操作子 才能读出轴线、平面、直径。
  • 规范与检验都针对同一张皮,这是 几何模型 对偶的起点。

它不覆盖:材料缺陷的金相判定、涂层配方、SPC。表面缺陷的几何描述见 表面缺陷。

flowchart LR
  real[真实零件] --> skin[非理想封闭表面]
  skin --> feat[分割出的要素]
  feat --> spec[尺寸 / 几何 / 表面规范]

图样标注

图上不画皮模型。凡是指向「这个面」「这个孔」,都默认指向皮上的对应区域。剖面线、材料符号不改变皮模型,只说明材料。

未注时:完整表面都是皮的一部分;公差框格的指引线指定分割区域。破损、浇口、未加工面若要排除,必须写出来,否则检验有权纳入。

ISO GPS / GB

ISO 17450-1 给出非理想表面模型及名义 / 实际 / 提取 / 关联要素的层次。GB/T 24637 采用该思路。ISO 14638 矩阵的每一行特性,都作用在这张皮的某一类要素上。

相关分层:

  • 名义要素:设计的理想几何。
  • 实际要素:皮上的对应部分。
  • 提取要素:有限点或扫描得到的代表。
  • 关联要素:按准则拟合出的理想几何,供尺寸和基准使用。

温度默认 20 °C,见 标准温度,否则皮的几何会随膨胀改变。

ASME Y14.5

ASME 不用「皮模型」一词。它从理想几何加公差带来叙述,实际表面不得进入公差带之外。Y14.5.1 用数学集合描述允许的点集。思想相近——约束的是实际表面点——但词汇是「feature of size / considered feature」,不是操作子链。

读 ASME 图时,不要把 ISO 的提取与滤波默认塞进去,除非企业程序写明。

差异对照

项目 ISO GPS / GB ASME Y14.5
默认对象 非理想表面 + 操作子 实际表面相对公差带
基准 从皮上提取再拟合 模拟体与实际接触
实体 边界仍定义在皮上 实效边界同样约束表面
检测 提取是规范的一部分 测点由程序定

加工与误用

例子。 铸件只加工止口,其余保留黑皮。图上平面度指「底面」却不区分加工面与黑皮。检验扫到铸造波浪,平面度超差。皮模型把黑皮也算表面;设计若只要止口,应分割出加工区域或改用基准目标。

常见误用:

  • 把 CAD 理想面当成评定对象,对测点做「贴合到模型」后报偏差,却不声明是对名义还是对关联要素。
  • 忽略温度,把热机上的皮当成 20 °C 的皮。
  • 用金相照片解释几何不合格。

检测要点

先确认被测区域就是图上分割的那块皮,再谈算法。提取密度应能代表表面结构中被规范覆盖到的波长,过疏等于换了一张皮。细节见 分割提取 与 形状检测。

相关

几何模型 几何要素 操作总述 标准温度 表面缺陷