ICS01.100.01 J 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T39334.5—2020
机械产品制造过程数字化仿真第5部分：典型工艺仿真要求
Digital simulation of mechanical products manufacturing process-
Part 5 : Requirements of typical process simulation
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/T39334.5—2020
目 次
前言
范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 一般要求 5 基本流程
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详细要求 6.1 机加工工艺仿真 6.2 装配工艺仿真 6.3 钣金工艺仿真 6.4 焊接工艺仿真 6.5 铸造工艺仿真 6.6 锻压工艺仿真 6.7 增材制造工艺过程仿真
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12 GB/T39334.5—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；
-第5部分：典型工艺仿真要求本部分为GB/T39334的第5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：上汽通用五菱汽车股份有限公司、中机生产力促进中心、中车唐山机车车辆有限
公司、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、徐工集团工程机械股份有限公司、南京骐骏软件有限公司、重庆智能机器人研究院、佛山华数机器人有限公司、武汉开目信息技术股份有限公司、西安陕鼓动力股份有限公司。
本部分主要起草人：潘海涛、辛明哲、陈杰、费久利、周永杰、程五四、郭建祥、熊浩云、邵晓东、度奎、 杨林、陈万领、曾芬芳、穆骅、王航、郑君君。
II GB/T 39334.5—2020
机械产品制造过程数字化仿真第5部分：典型工艺仿真要求
1范围
GB/T39334的本部分规定了机械产品制造过程中机加工、装配、钣金、焊接、铸造、锻压、增材制造等典型工艺仿真的一般要求、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典型工艺仿真有关的应用、开发、服务和研究。
SAC
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/T4863一2008机械制造工艺基本术语 GB/T35022一2018增材制造主要特性和测试方法零件和粉末原材料 GB/T39334.1机械产品制造过程数字化仿真第1部分：通用要求 GB/T39334.4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
3术语和定义
GB/T4863一2008和GB/T39334.1界定的术语和定义适用于本文件。
4一般要求
4.1 仿真内容包括但不限于产品或零件制造工艺过程设计的可制造性、可装配性、有效性、准确性、制造质量等。 4.21 仿真模型应保留工艺设备、工艺装备工作特性信息。 4.3设备、工装、工具应能适应工序/工步作业内容要求。 4.4虚拟操作者在作业过程中应具备合理的视角 4.5应依据产品或零部件制造工艺过程确定仿真目标，可以为独立工序工艺目标，也可以为多工序相关联的工艺目标，依据各个工艺目标设计仿真算法，并使用工艺数据或生产数据驱动仿真分析。 4.6仿真结果评价与优化工作可以反复迭代进行，直至获得合理的工艺过程设计结果，
5基本流程
典型工艺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1），具体如下：
a）仿真方案制定。应依据工艺方案、工艺路线、仿真目标、标准规范以及资料收集情况，如产品信
息、制造资源等信息制定验证工艺设计的工艺仿真方案。在仿真方案中，仿真平台搭建具体内
1 GB/T39334.5—2020
容包括但不限于：三维模型构建软件、三维模型谊染与处理软件、工艺仿真运行分析软件、数据管理软件、软件集成接口。
b）仿真模型构建。依据产品或零部件制造工艺过程各工序内容构建仿真模型，可以通过建立仿
真模型库缩短建模工作时间。 仿真运行分析。围绕仿真目标设计仿真算法，可以组合算法构建仿真算法库应对复杂层次的
c）
仿真分析需求，按仿真需求输人工艺数据或生产数据，并构建仿真过程序列进行仿真分析，再根据仿真结果对仿真方案和仿真模型进行调整。
d）结果评价与优化。应建立工艺过程仿真结果评价原则，对仿真结果进行评价，并依据评价结果
开展多方案的工艺过程调整和优化。
仿真横型 真输 仿真算
q 仿 标料
仿
评 评 价
5
开价算法
价标 标
收 真
中
M
目 规集 标 范
法
1
工艺方案工艺路线
仿真方案
仿真方案制定
仿真模型构建
仿真模型
工艺优化
仿真
仿真结果
模型库
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
典型工艺仿真人员典型工艺仿真平台
图1典型工艺仿真基本流程
6 详细要求
6.1 机加工工艺仿真
机加工工艺仿真应符合GB/T39334.4的有关规定。 6.2装配工艺仿真 6.2.1 仿真方案制定 6.2.1.1仿真目标
开展装配工艺仿真前，应确定仿真目标，具体内容应包括但不限于： a） 验证和改善产品的可装配性；
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b）完善产品的装配顺序和装配路径，优化装配工艺；
进行装配干涉与碰撞检测及分析；
c） d) 对装配方案进行人机工效评估；
e) 生成可视化装配文件，指导实际装配过程； f) 对装配线方案进行生产线平衡评价
6.2.1.2 其他
装配工艺仿真输人对象通常包括装配模型、装配环境模型及装配流信息等装配工艺仿真可以是针对装配工艺全过程装配、单个装配操作或单个装配操作中的某次运动开展
仿真活动。
6.2.2仿真模型构建 6.2.2.1模型组成
开展装配工艺仿真前，应按照产品的装配工序构建装配模型和装配环境模型，其中，装配环境模型
应包括但不限于：
a） 装配工具模型一一装配仿真环境下表达装配过程中所使用的刀具、量具、辅助工具、工装及相
关设备信息的模型； b） 装配空间模型一一描述装配工具、装配操作者以及装配模型在进行装配仿真活动中所形成的
包络空间的模型； c）操作者模型一一包含完整的人体几何信息、标识信息、姿态信息及疲劳特性等的数字化模型
6.2.2.2 建模要求
装配工艺仿真模型构建应符合以下要求： a） 所有的装配单元应具有唯一性和稳定性，无数据穴余； b)/ 应合理划分零部件的装配层级，每一个装配层级对应着装配现场的一道装配环节： c) 装配有形变的零部件（例如弹簧、锁片、铆钉、开口销、橡胶密封件等）通常应以变形后的工作状
态进行装配；
d) 模型装配前，应将装配单元内部的与装配无关的基准面、轴、点及不必要的修饰进行消隐处理，
只保留装配单元在总装配时需要的参考基准； e） 装配模型应包含产品完整的几何信息、约束信息和工作属性； f) 应根据仿真内容，选择合适层级的仿真模型。
6.2.3 仿真运行分析
6.2.3.1 装配顺序生成
装配顺序生成的内容通常包括但不限于： a） 确定合理的装配单元装配方向； b） 装配单元装配顺序的几何可行性检查： c）产品重点装配协调部位的装配工艺性分析； d）装配单元装配的可操作性分析。
6.2.3.2 2装配路径生成
装配路径生成的步骤通常包括但不限于：
SZC
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2E GB/T39334.5—202C
a）确定待装配的零部件； b) 给定装配起点与终点； c) 分析、判断与其他零部件之间的位置关系； d) 利用相关技术求解出一条从装配起点到装配终点的无碰撞运动路径。
6.2.3.3 干涉与碰撞分析
干涉与碰撞分析的内容通常包括但不限于： a） 零件外形尺寸不合理导致装配干涉； b) 装配路径规划不合理导致装配干涉； c) 装配顺序协调规划不合理导致装配干涉。
6.2.3.4人机工效分析
人机工效分析的内容通常包括但不限于： a）可达性、可视性分析--一通过对产品各个零部件装配顺序的仿真、装配路径对人体操作可达性
的影响，利用对人体各种极限姿态的模拟，检查零部件是否处于极限姿势下的操作范围之内，哪些零部件处于操作范围之外。
b) 作业空间开散性分析一一检查装配操作空间是否能满足人体作业需要，相关设备布局是否合
理，装配操作是否符合舒适性要求等。 c) 装配作业姿态分析一一判断装配人员是否能够处于最舒适的作业姿势，运用最佳作业动作进
行装配，并判断各种作业方式是否会引起装配人员工作效率下降和产生疲劳。
d) 标准化作业分析一一判断装配人员取料路径和方式、运转路径、装配方法和工具等是否采用标
准化作业，确保运用最佳的运动路径、装配方法和工具，从而提高装配人员工作效率。 e) 生产线平衡分析一一对装配生产线的全部工序进行工作负荷分析，识别瓶颈工位，调整作业负
荷，消除作业间不平衡的效率损失以及生产过剩。
6.2.3.5 5仿真结果输出
装配工艺仿真完成后，生成相应的三维装配可视化文件和装配工艺仿真报告，装配工艺仿真报告的内容通常包括但不限于：
a） 仿真任务； b) 仿真对象； c) 仿真依据； d) 仿真目的； e) 仿真工具； f) 装配操作过程仿真分析； g） 装配顺序和装配路径分析； h) 干涉和碰撞分析； i) 人机工效分析； j） 仿真评价结论； k） 仿真结果优化意见。
SAC
6.2.4结果评价与优化
装配工艺仿真结果评价与优化应符合以下要求 a）装配工艺仿真结果评价指标包括不仅限于技术指标、成本指标、生产指标等单个或多个内容：
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b）装配单元应具备良好的可装配性，如具备易于输送、便于抓取、定位防错等特性； C） 装配工艺仿真报告可通过产品数据管理系统进行存储和管理，便于设计人员根据装配仿真报
告优化设计，提高产品的可装配性。
6.3 钣金工艺仿真 6.3.1仿真方案制定
6.3.1.1 仿真目标
开展钣金工艺仿真前，应确定仿真目标，具体内容应包括但不限于： a）零件材料钣金展开可行性； b）零件加工特征可制造性； c）钣金工艺过程工艺路线可执行性
6.3.1.2其他
钣金折弯输人相关的工艺参数包括但不限于最小弯曲半径、弯曲件孔边距离、弯曲件直边高度钣金工艺仿真预测成形过程中的缺陷，包括但不限于起皱、开裂、回弹等，
6.3.2仿真模型构建 6.3.2.1几何模型构建
钣金工艺仿真几何模型构建应符合以下要求： a） 模型应与现场生产工艺一致，尤其不能忽略较小的圆角； b） 几何模型在CAD软件中进行初步线性分割时应选取适合弦高度及角度控制参数自由生成； c) 几何模型中不应有尖角、缝隙等；
d) 用已有模型生成仿真模型时，不应产生多余面、线等特征； e) 在保证仿真精度的条件下，可对模型进行简化处理； 5 几何模型创建完成后，应进行模型检查。
6.3.2.2 网格划分
网格划分应符合以下要求：
最小网格应小于整个模具的最小圆角；
a) b） 生成体网格前需对面网格质量进行检查； c) 关键模拟区域应采用较密集的网格，数据变化梯度较小且远离关键模拟区域可采用较稀疏的
网格； d) 网格应无自由节点、无重合节点； e) 网格单元应无重合、无断裂、无干涉； f) 面网格单元法线方向应一致； g） 单元尺寸过渡应平滑，粗细网格之间应有单元进行过渡。
6.3.2.3 材料属性定义
材料属性定义应符合以下要求： a） 材料属性应包含热学性能和力学性能； b)7 材料力学性能应包含材料流动应力应变、弹性模量、泊松比、屈服应力、应变硬化和成形极限曲
线（FLC)等；
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