ICS01.100.01 J 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T39334.1—2020
机械产品制造过程数字化仿真
第1部分：通用要求
Digital simulation of mechanical products manufacturing process-
Part 1:General requirements
2021-03-01实施
2020-11-19发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T39334.1—2020
目 次
前言
范围 2 规范性引用文件
1
术语和定义、缩略语 3.1 术语和定义 3.2 缩略语分类
3
4 5 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 结果评价与优化数据管理要求
7
8 GB/T39334.1—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；一第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；一第4部分：数控加工过程仿真要求；
一第5部分：典型工艺仿真要求本部分为GB/T39334的第1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：中国电子科技集团公司第三十八研究所、中机生产力促进中心、中车株洲电力机
车有限公司、徐工集团工程机股份有限公司、上汽通用五菱汽车股份有限公司、南京骐骏软件有限公司、中国航发西安动力控制科技有限公司、上海数设科技有限公司、深圳市格林晟科技有限公司。
本部分主要起草人：田富君、张红旗、潘康华、陈杰、王守兵、王连坤、周江奇、邵晓东、王宇、牟全臣、 汪洪敏。
II GB/T39334.1—2020
机械产品制造过程数字化仿真
第1部分：通用要求
1范围
GB/T39334的本部分规定了机械产品制造过程数字化仿真的分类、一般要求、基本流程、详细要求和数据管理要求。
本部分适用于与机械产品制造过程数字化仿真有关的应用、开发、服务和研究
2 规范性引用文件
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—2008 机械制造工艺基本术语 GB/T16722.1—2008 技术产品文件计算机辅助技术信息处理安全性要求 GB/T16722.2—2008 技术产品文件计算机辅助技术信息处理原始文件 GB/T16722.3—2008 技术产品文件计算机辅助技术信息处理产品设计过程中的状态 GB/T16722.4—2008 技术产品文件计算机辅助技术信息处理文件管理与检索系统 GB/T26099.1—2010 机械产品三维建模通用规则第1部分：通用要求 GB/T26099.2—2010 机械产品三维建模通用规则 第2部分：零件建模 GB/T26099.3—2010 机械产品三维建模通用规则 1第3部分：装配建模 GB/T26101—2010 机械产品虚拟装配通用技术要求 GB/T33582—2017 机械产品结构有限元力学分析通用规则
3术语和定义、缩略语
3.1术语和定义
GB/T4863一2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1
制造过程仿真 manufacturingprocess simulation 利用建模技术建立与物理过程或环境相似的虚拟生产制造过程和（或）环境，并使用虚拟现实等数
字化手段对该过程和（或）环境进行仿真分析、评估和优化的活动 3.1.2
数控加工工艺仿真NCmachiningprocesssimulation 在虚拟环境下，通过使用虚拟现实等数字化手段对数控加工过程进行模拟来验证NC程序的正确
性和合理性、分析和预测加工过程中各物理量（切削力、切削热、振动等）的变化对加工精度、表面加工质量和加工效率的影响的活动
注：数控加工工艺仿真一般包括数控加工几何仿真和数控加工物理仿真，
1 GB/T39334.1—2020
3.1.3
数控加工几何仿真NCmachininggeometricsimulation 在虚拟环境下，通过对工件定位、装夹，工件加工过程，力位轨迹，机床、夹具、刀具、工件的综合运动
过程进行模拟，以对加工工艺参数（切削量、进给量、转速等）、工序工步设置、工件装夹的合理性，零件的过切与欠切，刀位轨迹的有效性，加工过程中是否发生碰撞或于涉、加工精度等进行验证的活动 3.1.4
数控加工物理仿真NCmachiningphysicalsimulation 在虚拟环境下，通过建立数控加工过程的物理学模型，利用有限元分析等手段来预测加工过程中的
切削力、切削温度、振动、切屑形成、工件表面质量、力具磨损等问题，并通过对切削加工过程的研究和工艺参数的控制，达到优化切削加工过程的活动。 3.1.5
装配过程规划 assemblyprocessplanning 对产品中各装配单元的顺序、装配路径进行分析和计算，并检查、分析和处理虚拟装配过程中出现
的干涉、碰撞及人机工效等问题，最终获得合理的、可指导实际装配过程的装配顺序和装配路径。
注：改写GB/T26101—2010，定义3.8。 3.1.6
装配过程仿真 assemblyprocess simulation 在虚拟环境下，对产品的装配过程规划进行模拟的过程注：改写GB/T26101—2010，定义3.11。
3.1.7
布局仿真 layout simulation 在虚拟环境下，对设备、工装等各类制造资源及操作者在车间内的位置进行模拟、评价和优化的
活动。 3.1.8
物流仿真logisticssimulation 在虚拟环境下，对物流系统进行建模、规划、模拟、评估和优化的活动。
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3.1.9
工序模型 in process model 反映车间制造过程所产生的中间在制品模型注：工序模型通常包括机加工工序模型、装配工序模型等，
3.1.10
环境模型 environmental model 进行制造过程建模与仿真所需要的相关环境的模型。 注：环境模型通常包括厂房模型、工作台模型、货架模型、AGV小车模型等
3.1.11
设备模型 equipment model 完成制造过程的主要生产装置模型注：设备模型通常包括各种机床模型、检测设备模型
3.1.12
工装模型 tooling model 完成制造过程所需的各种工具模型。 注：工装模型通常包括刀具模型、夹具模型、量具模型、工位器具模型等 2 GB/T 39334.1—2020
3.1.13
虚拟操作者模型 virtual manipulator model 参与制造过程的人的虚拟人整体或局部模型注1：虚拟操作者模型通常包括虚拟人模型、虚拟手模型等注2：改写GB/T26101—2010，定义3.7。
3.2 缩略语
下列缩略语适用于本文件。 AGV：自动导引小车（AutomaticGuidedVehicle） EBOM：工程物料清单（EngineeringBill ofMaterial) EPC:事件驱动过程链（Event-drivenProcessChain） GERT：图形评审技术（GraphicalEvaluationandReviewTechnique) IDEF：集成计算器辅助制造（IntegratedComputer-aidedManufacturingDefinition） NC：数控加工(NumericalControl) PBOM：工艺物料清单（ProcessBillofMaterial) PDM：产品数据管理（ProductDataManagement)
4 分类
机械产品制造过程数字化仿真一般包括以下两种： a）工艺仿真
工艺仿真一般可按照专业类型划分，包括机加工工艺仿真、装配工艺仿真、焊接工艺仿真、钣金工艺仿真、铸造工艺仿真、锻压工艺仿真、增材制造工艺仿真等。其中，机加工工艺仿真包括数控加工工艺仿真和非数控加工工艺仿真，见图1a）。
b） 制造系统仿真
制造系统仿真按仿真目的，可分为布局仿真、物流仿真、调度仿真、人机工程仿真、控制系统仿真等。按仿真对象，可分为工厂规划与仿真、车间规划与仿真、生产线规划与仿真、制造单元规划与仿真，见图1b）。其中，制造单元规划与仿真包括数控车床仿真、数控铣床仿真、加工中心仿真、机器人仿真、虚拟操作者仿真等。
非数控加工工艺仿真数控加工工艺仿真
机加工工艺仿真装配工艺仿真钣金工艺仿真
数控加工几何仿真 数控加工物理仿真
工艺伤真
焊接工艺仿真铸造工艺仿真
锻压工艺仿真
增材制造工艺仿真
a）工艺仿真
图1机械产品制造过程数字化仿真分类
3 GB/T 39334.1—2020
布局仿真
工厂规划与仿真
物流仿真
车间规划与仿真
调度仿真
生产线规划与仿真
人机工程仿真
制造单元规划与仿真
控制系统仿真
数控车床仿真 数控统床伤真 加工中心仿真 机器人仿真 虚拟操作者仿真
b）制造系统仿真
图1(续）
5一般要求
机械产品制造过程数字化仿真应符合以下要求： a）应对仿真模型和仿真结果的正确性进行验证，确保真实反映被仿真对象的实际情况：
仿真过程应由工艺数据或生产数据驱动，仿真模型和仿真结果应能根据输入数据动态更新；
b）
仿真效率应能满足工程实际需要。
c）
6基本流程
机械产品制造过程数字化仿真通常包括仿真方案制定、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2），具体如下：
a） 仿真方案制定。根据产品的仿真目标、生产纲领、产品及工艺信息，利用制造过程建模与仿真
平台中的过程建模工具，在过程建模方法、过程建模标准规范、仿真资源库的支持下，开展制造过程规划，形成仿真方案。 仿真模型构建。根据仿真方案，在三维建模、虚拟装配、模型简化与轻量化标准规范，以及仿真
b）
模型库的支持下，将环境模型、设备模型、工装模型、虚拟操作者模型等引人仿真环境，构建仿真模型，或者构建仿真的有限元模型仿真运行分析。通过数据采集，获得仿真运行的输入数据，依据仿真方案，在仿真算法支持下，
c)
编制仿真程序，通过输入数据来驱动仿真模型运行，输出仿真结果，并根据仿真结果对仿真方案和仿真模型进行调整。
4 GB/T 39334.1—2020
d）结果评价与优化。根据仿真目标，制定仿真的评价目标和指标，根据评价算法，对仿真结果做
出定性或定量评价，并根据评价结果对仿真方案、仿真模型、仿真运行分析进行优化。
评评评
过程过程建模 建模方法 标准
三 虚模型维 拟 简化建 装 与轻模 配 量化标 标 标准准 准规范规 规范 范
仿真算法
n 价 价 A 指 算标 标 法
规范仿真方案制定
仿真目标、 生产纲领、
仿真方案
产品及工艺信息
仿专资源库
仿真模型
仿真模型构建
仿真模型库
输入数据
仿真结果
仿真运行分析
仿真结果反馈
结果评价 评价结果与优化
仿真算法库
评价结果反馈
制造过程仿真人员制造过程建模与仿真平台
图2机械产品制造过程数字化仿真基本流程
7详细要求
7.1 仿真方案制定
7.1.1工作内容
机械产品制造过程仿真方案制定通常包括： a）工艺过程规划。具体工作内容包括：
·机加工工艺过程规划。制定零件的加工工艺路线，确定每道工序所需要的设备、工装等制
造资源信息。 ·装配工艺过程规划。对EBOM结构进行调整，形成PBOM，制定产品或零部件的装配工
艺路线，确定每道工序所要装配的零部件，以及每道工序所需要的装配设备、工具、辅料等信息。通常包括装配顺序规划和装配路径规划以及装配过程仿真分析，其过程应考虑装配工艺性、可装配性、人机工效等，并按照预先定义好的装配层级分层逐级、自底向上的产品进行装配过程规划分析。 钣金工艺过程规划。制定零件的钣金工艺路线，确定每道工序所需要的设备、工装等制造资源信息，以及折弯力、折弯角等工艺参数信息。
·焊接工艺过程规划。制定产品或零部件的焊接工艺路线，确定每道工序所需要的焊接设
备、辅料等制造资源信息，以及焊接电流、焊接电压、焊接速度等工艺参数信息铸造工艺过程规划。制定零件的铸造工艺方案，确定仿真内容、浇筑材料及砂型选用，以
及浇筑温度、充型时间等工艺参数。
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