(高清版)GB∕T 39334.4-2020 機(jī)械產(chǎn)品制造過程數(shù)字化仿真 第4部分：數(shù)控加工過程仿真要求

J04中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械產(chǎn)品制造過程數(shù)字化仿真數(shù)控加工過程仿真要求國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會Ⅰ前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4.1按仿真目標(biāo)分類 4.2按加工類型分類 5一般要求 6基本流程 7詳細(xì)要求 7.1仿真方案制定 7.2仿真模型構(gòu)建 7.3仿真運(yùn)行分析 7.4結(jié)果評價(jià)與優(yōu)化 ⅢGB/T39334《機(jī)械產(chǎn)品制造過程數(shù)字化仿真》分為5個(gè)部分：—第2部分：生產(chǎn)線規(guī)劃和布局仿真要求；—第3部分：裝配車間物流仿真要求；—第4部分：數(shù)控加工過程仿真要求；—第5部分：典型工藝仿真要求。本部分為GB/T39334的第4部分。本部分按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本部分由全國技術(shù)產(chǎn)品文件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC146)提出并歸口。本部分起草單位：徐工集團(tuán)工程機(jī)械股份有限公司、中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心、中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所、中車株洲電力機(jī)車有限公司、河南柴油機(jī)重工有限責(zé)任公司、上汽通用五菱汽車股份有限公司、陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司、西安電子科技大學(xué)、西安陜鼓動力股份有限公司、中國電子科技集團(tuán)公司第三十研究所、深圳市格林晟科技有限公司。本部分主要起草人：趙正龍、武瑞、辛明哲、陳杰、魏一雄、沈龍江、顧向陽、韋井、嚴(yán)鑒鉑、余功炎、1機(jī)械產(chǎn)品制造過程數(shù)字化仿真第4部分：數(shù)控加工過程仿真要求GB/T39334的本部分規(guī)定了機(jī)械產(chǎn)品制造過程中數(shù)控加工過程仿真的分類、一般要求、基本流程，以及仿真方案制定、仿真模型構(gòu)建、仿真運(yùn)行分析、結(jié)果評價(jià)與優(yōu)化的詳細(xì)要求。本部分適用于機(jī)械產(chǎn)品制造過程中數(shù)控加工過程仿真有關(guān)的應(yīng)用、開發(fā)、服務(wù)和研究。本部分不適用于加工的物理參數(shù)仿真。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T4863機(jī)械制造工藝基本術(shù)語GB/T39334.1機(jī)械產(chǎn)品制造過程數(shù)字化仿真第1部分：通用要求3術(shù)語和定義GB/T4863和GB/T39334.1界定的術(shù)語和定義適用于本文件。4.1按仿真目標(biāo)分類根據(jù)數(shù)控加工過程仿真的目標(biāo)分類，通?？煞譃榈毒哕壽E仿真、加工干涉檢查、加工工藝參數(shù)（切削4.2按加工類型分類根據(jù)數(shù)控加工的類型分類，通?？煞譃檐囅骷庸し抡?、銑削加工仿真等。5一般要求5.1數(shù)控加工過程仿真應(yīng)符合以下要求：符合c)仿真輸入數(shù)據(jù)包括機(jī)床模型、刀具模型、夾具模型、工序模型及數(shù)控程序等；d)仿真結(jié)果能以三維動畫等形式直觀展示出來；e)對仿真結(jié)果進(jìn)行分析評價(jià)和優(yōu)化，必要時(shí)可采用試加工的方式進(jìn)行驗(yàn)證。5.2仿真軟件宜與三維設(shè)計(jì)建模系統(tǒng)、數(shù)控編程系統(tǒng)、工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)等集成，并共享機(jī)床模型、刀具模26基本流程數(shù)控加工過程仿真應(yīng)包括仿真方案制定、仿真模型構(gòu)建、仿真運(yùn)行分析、結(jié)果評價(jià)與優(yōu)化4個(gè)階段（見圖1),具體如下：仿真方案制定。以加工工藝信息為輸入，收集相關(guān)資料和規(guī)范，確定仿真目標(biāo)，輸出包含仿真手段和仿真路線等的方案。b)仿真模型構(gòu)建。根據(jù)仿真方案，從仿真模型庫中調(diào)用或新建工序模型、機(jī)床模型、刀具模型、夾具模型等，形成用于仿真的模型。c)仿真運(yùn)行分析：以仿真模型和仿真方案為基礎(chǔ)，輸入數(shù)控程序、工藝參數(shù)等，選擇適當(dāng)?shù)乃惴?，對刀具軌跡、加工干涉等進(jìn)行計(jì)算和監(jiān)控，并輸出可供分析的數(shù)據(jù)圖、表、可視化的結(jié)果文件等。d)結(jié)果評價(jià)與優(yōu)化。以仿真結(jié)果為評價(jià)對象，按照適當(dāng)?shù)脑u價(jià)算法，對照評價(jià)目標(biāo)和指標(biāo)，形成評價(jià)結(jié)果，進(jìn)而以動態(tài)、迭代的方式對仿真方案和加工工藝進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。圖1數(shù)控加工過程仿真基本流程7詳細(xì)要求7.1仿真方案制定開展數(shù)控加工過程仿真前，應(yīng)確定仿真目標(biāo)，具體內(nèi)容應(yīng)包括但不限于：a)驗(yàn)證數(shù)控程序是否正確，檢查過切、欠切等現(xiàn)象；3b)驗(yàn)證數(shù)控程序的效率，檢查加工時(shí)間等；c)驗(yàn)證工藝可行性，檢查刀具和機(jī)床、刀具和工件、刀具和夾具、工件和機(jī)床之間的干涉狀況；d)驗(yàn)證工件加工的質(zhì)量，進(jìn)行加工精度和表面質(zhì)量預(yù)測。開展數(shù)控加工過程仿真前，應(yīng)搭建好仿真平臺，具體內(nèi)容應(yīng)包括但不限于：a)三維模型構(gòu)建軟件；b)三維模型渲染與處理軟件；c)數(shù)控加工過程仿真運(yùn)行分析軟件；軟件集成接口。7.1.3.1應(yīng)根據(jù)仿真目標(biāo)明確所需包含的輸入對象，如工序模型，刀具、機(jī)床、夾具模參數(shù)，外部環(huán)境參數(shù)等。7.1.3.2應(yīng)綜合考慮仿真精度和成本，明確仿真的空間、時(shí)間范圍，制定合理的邊界約束條件。7.2仿真模型構(gòu)建數(shù)控加工過程仿真在建模階段通常應(yīng)進(jìn)行以下工作，包括工序模型、機(jī)床模型、刀具模型、夾具模型構(gòu)建，控制系統(tǒng)配置等。7.2.2.1數(shù)控加工過程仿真工序模型的構(gòu)建應(yīng)符合以下要求：a)以工件的工序模型為基礎(chǔ)進(jìn)行；b)平滑處理通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲取的模型曲線；c)構(gòu)建完成的模型具備相應(yīng)的精度和公差等級；d)根據(jù)需求選擇模型的尺寸控制方式，包括中間尺寸建模和基本尺寸建模；e)能被數(shù)控加工仿真系統(tǒng)讀取并重用。7.2.2.2數(shù)控加工過程仿真工序模型的構(gòu)建宜符合以下要求：a)建模坐標(biāo)系與編程坐標(biāo)系統(tǒng)一；b)復(fù)用設(shè)計(jì)模型，以提高設(shè)計(jì)模型的重用率。機(jī)床模型的構(gòu)建應(yīng)符合以下要求：a)將數(shù)控機(jī)床實(shí)體按照運(yùn)動邏輯關(guān)系進(jìn)行分解，并為各部件構(gòu)建較為簡單的模型，然后按照它們之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行裝配；b)在了解數(shù)控機(jī)床各軸之間的相互運(yùn)動關(guān)系及相關(guān)參數(shù)的基礎(chǔ)上，建立機(jī)床運(yùn)動軸組件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；c)機(jī)床組件模型的尺寸大小、位置關(guān)系與實(shí)際機(jī)床結(jié)構(gòu)完全相同，并進(jìn)行必要的簡化，省去一些與仿真無關(guān)的冗余部件；4d)設(shè)定機(jī)床相關(guān)參數(shù)，如機(jī)床初始化設(shè)置、機(jī)床的換刀位置、機(jī)床行程等。7.2.4.1刀具模型的構(gòu)建應(yīng)符合以下步驟：a)建立刀具，包括確定刀具類型，定義刀具直徑、刀具長度、刀具刃長、刀具夾持點(diǎn)和刀尖點(diǎn)；c)根據(jù)程序中刀具名稱或刀具刀號給刀具命名；d)根據(jù)實(shí)際工藝需要設(shè)定刀具夾持點(diǎn)。7.2.4.2刀具類型、規(guī)格、刀具參數(shù)應(yīng)與現(xiàn)場機(jī)床一致，防止刀具調(diào)用錯誤導(dǎo)致撞刀。夾具模型的構(gòu)建應(yīng)符合以下要求：a)具備主要的外廓幾何要素；b)模型特征滿足碰撞、干涉等仿真要求。7.2.6仿真控制系統(tǒng)配置7.2.6.1設(shè)置好機(jī)床的組成和結(jié)構(gòu)后，應(yīng)進(jìn)行控制系統(tǒng)配置，使機(jī)床具有解讀數(shù)控代碼、插補(bǔ)運(yùn)算等功能。7.2.6.2宜在仿真軟件中配置控制系統(tǒng)庫，并直接調(diào)用。7.3仿真運(yùn)行分析7.3.1應(yīng)調(diào)用機(jī)床模型、刀具模型、夾具模型和工件毛坯模型，并設(shè)置工件坐標(biāo)系原點(diǎn)、刀補(bǔ)參數(shù)等。7.3.2加載的數(shù)控程序應(yīng)符合以下要求：a)包含各編程坐標(biāo)系的程序代碼；b)包含進(jìn)退刀點(diǎn)及刀具補(bǔ)償?shù)刂反a：1)進(jìn)退刀點(diǎn)不會和工件及其他刀具發(fā)生干涉，在確保安全的情況下，盡量減少空走刀行程；2)多把刀具不要選擇同一退刀點(diǎn)，方便后期刀具軌跡的拾?。?)刀具進(jìn)刀的時(shí)候盡量從加工點(diǎn)的延長線切入，保護(hù)刀尖，同時(shí)防止不完全加工；4)刀具補(bǔ)償量與刀具參數(shù)符合。c)包含完整的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等參數(shù)；d)具備加工過程的完整刀具軌跡信息。7.3.3數(shù)控加工過程仿真運(yùn)行中的檢查內(nèi)容應(yīng)包括但不限于：a)檢查是否有過切、欠切、碰撞干涉等問題；b)檢查刀具補(bǔ)償信息是否正確；c)檢查主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度是否與當(dāng)前數(shù)控機(jī)床匹配等；d)仿真過程中狀態(tài)應(yīng)可控制，可按照仿真進(jìn)程顯示程序。7.3.4數(shù)控加工過程仿真的輸出結(jié)果應(yīng)包括但不限于：a)工件的仿真結(jié)果模型；b)數(shù)控加工過程動畫；c)干涉、碰撞等的可視化提示信息；d)加工時(shí)間、材料去除率等的工藝文件報(bào)表。7.4結(jié)果評價(jià)與優(yōu)化7.4.1仿真方案評價(jià)與優(yōu)化7.4.1.1對數(shù)控加工過程仿真方案的評價(jià)應(yīng)包括但不限于：a)結(jié)果精度是否符合預(yù)期；b)對模型的簡化是否導(dǎo)致計(jì)算值失真。7.4.1.2評價(jià)后應(yīng)對仿真方案做出調(diào)整和優(yōu)化，具體應(yīng)包括但不限于：a)重新選擇仿真的模型精度；b)對仿真區(qū)域進(jìn)行劃分；c)調(diào)整仿真的邊界條件和加載方式；d)調(diào)整仿真計(jì)算的時(shí)間范圍等。7.4.2加工工藝評價(jià)與優(yōu)化7.4.2.1對數(shù)控加工工藝的評價(jià)應(yīng)包括但不限于：a)對數(shù)控程序的正確性進(jìn)行判斷，是否出現(xiàn)過切、欠切等情況；b)對數(shù)控程序的效率進(jìn)行分析，如無效切削是否存在，以及加工中的材料的去除率、加工時(shí)間、走刀路徑是否最優(yōu)，并估算加工成本；c)對工藝的可行性進(jìn)行判斷，如是否存在刀具與機(jī)床、刀具與夾具、工件與夾具等的干涉和碰撞，是否有切傷工件、損壞夾具、折斷刀具、碰撞機(jī)床或超出行程的情況；d)對加工質(zhì)量進(jìn)行分析，如根據(jù)仿真，評估加工后的表面粗糙度是否滿足設(shè)計(jì)要求、是否存在過大的進(jìn)給，影響