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ICS 01.100.01 J 04 中华人民共和国国家标准 GB/T39334.4—2020 机械产品制造过程数字化仿真 第4部分:数控加工过程仿真要求 Digital simulation of mechanical products manufacturing process- Part 4 : Requirements of NC machining process simulation 2020-11-19发布 2021-03-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T 39334.4—2020 目 次 前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 分类 4 4.1 按仿真目标分类 4.2 按加工类型分类 一般要求 6 基本流程 详细要求 7.1 仿真方案制定 7.2 仿真模型构建 7.3 仿真运行分析 7.4 结果评价与优化 GB/T39334.4—2020 前言 GB/T39334《机械产品制造过程数字化仿真》分为5个部分: 第1部分:通用要求; ——第2部分:生产线规划和布局仿真要求; 一第3部分:装配车间物流仿真要求; 一一第4部分:数控加工过程仿真要求; 第5部分:典型工艺仿真要求。 本部分为GB/T39334的第4部分。 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 本部分由全国技术产品文件标准化技术委员会(SAC/TC146)提出并归口。 本部分起草单位:徐工集团工程机械股份有限公司、中机生产力促进中心、中国电子科技集团公司 第三十八研究所、中车株洲电力机车有限公司、河南柴油机重工有限责任公司、上汽通用五菱汽车股份 有限公司、陕西法士特齿轮有限责任公司、西安电子科技大学、西安陕鼓动力股份有限公司、中国电子科 技集团公司第三十研究所、深圳市格林晟科技有限公司。 本部分主要起草人:赵正龙、武瑞、辛明哲、陈杰、魏一雄、沈龙江、顾向阳、韦、严鉴铂、余功炎 刘焕玲、张胜利、韩增福、杨平、陈正江、汪洪敏 GB/T39334.4—2020 机械产品制造过程数字化仿真 第4部分:数控加工过程仿真要求 1范围 GB/T39334的本部分规定了机械产品制造过程中数控加工过程仿真的分类、一般要求、基本流 程,以及仿真方案制定、仿真模型构建、仿真运行分析、结果评价与优化的详细要求。 本部分适用于机械产品制造过程中数控加工过程仿真有关的应用、开发、服务和研究。 本部分不适用于加工的物理参数仿真。 2规范性引用文件 2 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T4863机械制造工艺基本术语 GB/T39334.1机械产品制造过程数字化仿真第1部分:通用要求 3 术语和定义 GB/T4863和GB/T39334.1界定的术语和定义适用于本文件。 4分类 4.1按仿真目标分类 根据数控加工过程仿真的目标分类,通常可分为刀具轨迹仿真、加工干涉检查,加工工艺参数(切削 量、进给量、转速等)仿真等。 4.2 2按加工类型分类 根据数控加工的类型分类,通常可分为车削加工仿真、铣削加工仿真等。 5 一般要求 5.1数控加工过程仿真应符合以下要求: a) 符合GB/T39334.1的基本要求; b) 采用三维模型; c) 仿真输人数据包括机床模型、刀具模型、夹具模型、工序模型及数控程序等; d) 仿真结果能以三维动画等形式直观展示出来; e) 对仿真结果进行分析评价和优化,必要时可采用试加工的方式进行验证。 5.2仿真软件宜与三维设计建模系统、数控编程系统、工艺设计系统等集成,并共享机床模型、刀具模 1 GB/T39334.4—2020 型、夹具模型、数控程序等。 6基本流程 数控加工过程仿真应包括仿真方案制定、仿真模型构建、仿真运行分析、结果评价与优化4个阶段 (见图1),具体如下: a) 仿真方案制定。以加工工艺信息为输人,收集相关资料和规范,确定仿真目标,输出包含仿真 手段和仿真路线等的方案。 b) 仿真模型构建。根据仿真方案,从仿真模型库中调用或新建工序模型、机床模型、刀具模型、夹 具模型等,形成用于仿真的模型。 c 仿真运行分析:以仿真模型和仿真方案为基础,输入数控程序、工艺参数等,选择适当的算法, 对刀具轨迹、加工干涉等进行计算和监控,并输出可供分析的数据图、表、可视化的结果文 件等。 d)结果评价与优化。以仿真结果为评价对象,按照适当的评价算法,对照评价目标和指标,形成 评价结果,进而以动态、选代的方式对仿真方案和加工工艺进行调整和优化。 仿 刀 数 夹 工 仿 评 标 评 料 真 序 床 控 价 价 价 目 规 参 程 算 收 模 模 模 目 指 算 标|范 型 标 型 标 法 集 型 型 法 加工工艺信息 仿真方案 仿真方案 制定 仿真模型 仿真模型 构建 工 仿真运行 仿真结果 艺 分析 优 化 仿真结果反馈 结果评价 数控 评价结果 程序 优化 优化 评价结果反馈 数控加工过程仿真人员 数控加工过程仿真平台 图1数控加工过程仿真基本流程 7详细要求 7.11 仿真方案制定 7.1.1仿真目标 开展数控加工过程仿真前,应确定仿真目标,具体内容应包括但不限于: a) 验证数控程序是否正确,检查过切、欠切等现象; 2 GB/T39334.4—2020 b)! 验证数控程序的效率,检查加工时间等; c) 验证工艺可行性,检查刀具和机床、刀具和工件、刀具和夹具、工件和机床之间的干涉状况; d) 验证工件加工的质量,进行加工精度和表面质量预测。 7.1.2 仿真平台 开展数控加工过程仿真前,应搭建好仿真平台,具体内容应包括但不限于: a)三维模型构建软件; b)三维模型染与处理软件; c) 数控加工过程仿真运行分析软件: d) 数据管理软件; e) 软件集成接口。 7.1.3其他 7.1.3.1J 应根据仿真目标明确所需包含的输入对象,如工序模型,刀具、机床、夹具模型,数控程序,加工 参数,外部环境参数等。 7.1.3.2应综合考虑仿真精度和成本,明确仿真的空间、时间范围,制定合理的边界约束条件。 7.2仿真模型构建 7.2.1工作内容 数控加工过程仿真在建模阶段通常应进行以下工作,包括工序模型、机床模型、刀具模型、夹具模型 构建,控制系统配置等。 7.2.2 工序模型构建 7.2.2.1 数控加工过程仿真工序模型的构建应符合以下要求: a) 以工件的工序模型为基础进行; b) 平滑处理通过数据转换获取的模型曲线; c) 构建完成的模型具备相应的精度和公差等级; d) 根据需求选择模型的尺寸控制方式,包括中间尺寸建模和基本尺寸建模: e) 能被数控加工仿真系统读取并重用。 7.2.2.2 数控加工过程仿真工序模型的构建宜符合以下要求: a) 建模坐标系与编程坐标系统一; b) 复用设计模型,以提高设计模型的重用率。 7.2.3机床模型构建 机床模型的构建应符合以下要求: a) 将数控机床实体按照运动逻辑关系进行分解,并为各部件构建较为简单的模型,然后按照它们 之间的逻辑结构关系进行装配: b) 在了解数控机床各轴之间的相互运动关系及相关参数的基础上,建立机床运动轴组件拓扑 结构; c) 机床组件模型的尺寸大小、位置关系与实际机床结构完全相同,并进行必要的简化,省去一些 与仿真无关的穴余部件; 3 GB/T39334.4—2020 d)设定机床相关参数,如机床初始化设置、机床的换刀位置、机床行程等。 7.2.4刀具模型构建 7.2.4.1 刀具模型的构建应符合以下步骤: a) 建立刀具,包括确定刀具类型,定义刀具直径、刀具长度、刀具刃长、刀具夹持点和刀尖点; b) 建立刀柄; c) 根据程序中刀具名称或刀具刀号给刀具命名; d) 根据实际工艺需要设定刀具夹持点。 7.2.4.2 刀具类型、规格、刀具参数应与现场机床一致,防止刀具调用错误导致撞刀。 SIC 7.2.5夹具模型构建 夹具模型的构建应符合以下要求: a) 具备主要的外廓几何要素; b) 模型特征满足碰撞、干涉等仿真要求 7.2.6仿真控制系统配置 7.2.6.1 设置好机床的组成和结构后,应进行控制系统配置,使机床具有解读数控代码、插补运算等 功能。 7.2.6.2 2宜在仿真软件中配置控制系统库,并直接调用。 7.3 仿真运行分析 7.3.1 应调用机床模型、刀具模型、夹具模型和工件毛坏模型,并设置工件坐标系原点、刀补参数等。 7.3.2加载的数控程序应符合以下要求: a) 包含各编程坐标系的程序代码; b) 包含进退刀点及刀具补偿地址代码: 1)进退刀点不会和工件及其他刀具发生干涉,在确保安全的情况下,尽量减少空走刀行程; 2) 多把刀具不要选择同一退刀点,方便后期刀具轨迹的拾取; 3) 刀具进刀的时候尽量从加工点的延长线切人,保护刀尖,同时防止不完全加工; 4)刀具补偿量与刀具参数符合。 c)1 包含完整的转速、进给量等参数; 具备加工过程的完整刀具轨迹信息。 7.3.3数控加工过程仿真运行中的检查内容应包括但不限于: a) 检查是否有过切、欠切、碰撞干涉等问题; b) 检查刀具补偿信息是否正确; c) 检查主轴转速、进给速度是否与当前数控机床匹配等; d) 仿真过程中状态应可控制,可按照仿真进程显示程序。 7.3.4数控加工过程仿真的输出结果应包括但不限于: a) 工件的仿真结果模型; b) 数控加工过程动画; c) 干涉、碰撞等的可视化提示信息; d) 加工时间、材料去除率等的工艺文件报表。 4

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