GB Z 19098-2003 机械产品数字化定义的数据内容及其组织.pdf
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1、前言本指导性技术文件的附录A、附录B、附录C都是资料性附录。本指导性技术文件由中国标准研究中心提出并归口.本指导性技术文件的起草单位是中国标准研究中心。本指导性技术文件主要起草人g王平、范玉青、林晓星、秦光里、詹俊峰。GB/Z 19098-2003 GB/Z 19098-2003 引言机械产品的设计方法由传统的手工方式向计算机辅助设计方式的转变过程中,传统的、用纸介质文件描述机械产品的方法将由产品的数字化定义方法替代。机械产品采用计算机辅助设计,尤其是采用产品的实体模型,产品设计几何信息已完全数字化,产品图样信息由对应的三维模型生成,这样就出现了产品的数字化信息怎样组织的问题,即产品数字化定义
2、的内容、格式及其结构的问题。有了统的产品数字化定义方法后,设计部门才便于把产品的定义信息正确完整地传递给制造部门,也便于企业间交换产品的数字化定义信息。这里应当说明的是t产品数字化定义的数据组织应不依赖于具体的CAD系统.而是关于产品数字化信息的描述。我国针对纸介质文件制定的国家制图标准仍将在产品数字化定义方法中沿用。制定本指导性技术文件的目的是规定产品数字化定义的基本规则和数据组织,其中主要内容包括工程数据集和零部件表。工程数据集是产品设计的结果,包捐几何模型,绘图指令集和数据集信息。在实际应用中,工程数据集可能是标准格式的(如STEP数据),也可能是非标准格式的CCAD系统自行定义的数据九
3、零部件表是一种电子数据表格,其内容包括工程零部件的非几何数据。零部件表的使用能够方便从产品设计、工艺设计到加工过程中零部件数字化定义的组织和交换。本指导性技术文件与国家标准GB/T16656(工业自动化系统与集成产品数据的表达与交换CSTEP标准)是相辅相成的关系。指导性技术文件的内容主要针对产品定义数据的内容和组织;STEP标准的内容主要是产品数据的形式化描述方法和数据交换实现方法的标准化。1 范围机械产品数字化定义的数据内窑及其组织GB/Z 19098-2003 本指导性技术文件规定了对机械产品数字化定义的数据内容及其组织方式,包括数字化定义规则、工程数据集、零部件表等内容。本指导性技术文
4、件适用于设计人员应用CAD系统及其相关软件对机械产品数据的组织和管理,便于计算机辅助设计系统和相关系统之间的数据交换。产品数据的形式化表达方法和数据交换实现方法(国家标准GB/T16656和GB/T14213所涉及的内容)不在本指导性技术文件的范围之内。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本指导性技术文件的引用而成为本指导性技术文件的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本指导性技术文件,然而,鼓励根据本指导性技术文件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注目期的引用文件,其最新版本适用于本指导性技术文件。GB/T 14213 初
5、始图形交换规范GB/T 14665 机械工程CAD 制图规则GB/T 15049. 1 标准件图形文件编制总则GB/T 15751 技术产品文件计算机辅助设计与制图词汇GB/T 16656 工业自动化系统与集成产品数据的表达与交换GB/T 17825 CAD文件管理GB/T 18784 CAD/CAM数据质量注.在应用中对GB/T14213卫称IGES标准,对GB/T16656又称STEP标准。3 术语和定义GB/T 15751确立的以及下列术语和定义适用于本指导性技术文件。3.1 零件element 构成产品的基本单元,在制造过程中不可再分解的最小单位,或两个以上元素连接成一体使用时不需要也
6、不能分解的组合。3.2 组合件composition part 由零件经过简单装配或组合形成的单元,也可以理解为简单的装配件,简称为组件。3.3 装配件assembly 由零件、组合件通过多种形式的装配而连接在起形成的单元。注:装配件可分为可拆卸性装配件和不可拆御性装配件,而且可由更小的装配件组成。GB/Z 19098-2003 3.4 安装件installation 零件、组合件、装配件经过安装而形成的连接在最终产品上的零部件。般来讲安装件较大较复杂,在装配过程中处于较高的层次上,安装件的完成时间也较晚。3.5 集成件四lIector/int咿甜四由零件、组合件、装配件以及安装件形成的组合体
7、,在最终产品中具有相对独立的结构和具有相对独立的功能,有时也称为集成部件或总成件。3.6 零部件part 零件、由装配形成产品过程中生成的单元以及产品的某相对独立的部分的统称,包括零件、组合件、装配件、安装件、集成单元等,有时也称为部件。3.7 上层装配件next higher assembly 在某零部件参与的某一步装配操作完成后所形成的装配件,也就是在由零部件装配过程构成的装配结构树中所在结点的父结点。在装配图样上表现为更高一级的装配图所对应的装配件。上层装配件也称为更高一级装配件。3.8 子装配件sub-assembly 与上层装配件意义相对应,指构成某装配件的装配单元,该单元也是装配件
8、。3.9 构件component p町t构成装配件、安装件的组成单元,构件可以是零件、组合件或子装配件。3.10 零部件号part number 由数字和字母组成的零部件标识代号。注z零部件主号应该与CAD图样文件编号相关联,其编制规则在不阔的行业中可以不同.CAD文件的编号采用GB/T 17825中的规定。与零件几何视图有关的编码采用GB/T15049.1. 示例z零部牛号可包括零部件的主号和子号两部分。主号和子号由短划分开。在零部件号148A9302-5中148A9302为主号,5为子号。3.11 主零部件prime part 图样的零件表中出现的带有子零部件的零部件。主零件的上层装配件是
9、定义在更高一级图样零件表中的零部件。3.12 外部件forei伊part在另一份图样中定义,与当前图样有关联的零部件或装配件。3.13 配置configuration 产品所包含的零部件组成,也即构成产品的零部件类型。配置分为基本配置和变形配置。不同的客户可以为自己定购的产品选择不同的客户配置,而基本配置的选择由产品制造公司完成,客户不能随意选择。3.14 基本配置basic configuration 构成产品基本框架的零件配置,它是由同类产品的不同设计方案产生的。GB/Z 19098-2003 3.15 变形配置variational configuration 为适应不同客户对产品的特殊
10、要求而选用的零部件配置,也称为客户配置。3.16 圄样更改单drawing change notice 和图样一同下发的,用于在新图样或更改后的图样发放时说明工程更改内容的表格。3. 17 临时固样更改单advance drawing change notice 用于在某图样发放之前下发对该图样的更改时使用的表格。3.18 项目标识号program identification number 产品的工程标识符,是对产品结构进行分解而给出的代号,在工作分解结构(WBSl中定义。3.19 事部件表part Iist 包括工程零部件非几何数据的电子数据表格。3.20 工作分解结构work break
11、down structure 在项目管理过程中通过系统工程工作形成的,以产品为中心的层次体系结构。3.21 鼓字化预装配digital pre-assembly 根据设计、分析或工装等需要,使用多个具有零部件空间安排、装配件或安装件的计算机文件,检查零部件在装配过程中有无干涉、对接面情况以及各种设计集成状态的一个过程。该过程实际上是在计算机上对所设计产品对象进行预装配模拟。4 缩略语本指导性技术文件采用如下缩略语2ADCN , Advance Drawing Change Notice 临时图样更改单BOM, Bill 01 Material 零件清单,也称物料表CSG , Construct
12、ive Solid Geometry 实体几何结构表示法DCN , Drawing Change Notice 图样更改单lGES , lnitial Graphics Exchange Specilication初始图形交换规范NHA , Next Higher Assembly 上层装配件STEP, Standard lor The Exchange 01 Product model data 产品模型数据交换标准WBS , Working Breakdown Structure 工作分解结构5 产晶鼓字化定义规则5.1 产晶数字化定义的内容产品的每一个零部件数字化定义包括两项内容:工程数
13、据集和零部件表。它们由零部件号组织起来,一起构成产品定义的基本数据单位。作为产品设计的完整信息,产品数字化定义由工程数据管理部门进行发放和控制,并传递给制造部门。工程数据集逻辑上是产品数字化定义的数据集合,是工程设计部门的设计结果。在工程数据集中,零件、装配件和安装件的几何、结构和工艺等产品相关信息按照一定的逻辑结构组织在一个或几个CAD模型中。GB/Z 19098-2003 工程数据集从物理上看是一个或一组计算机文件。它的存贮格式可以是标准的,也可以是非标准的。工程数据集所定义的数据是产品数字化定义的核心数据,其数字化模型是产品制造和质量控制的依据。注s工程数据集可以是符合STEP标准或IG
14、ES标准的数据,也可能是CAD软件自行定义的非标准格式的数据。零部件表是包括工程零部件非几何数据的电子数据表格,用于从产品设计、工艺设计到加工过程中零部件数字化定义的组织和交换。注零部件表数据可以自零部件表罩统或PDM系统生成、维护和发放,从零部件表数据可完成图样零件和零件清单(BOM)的生成、零部件的更改维护、零部件的配置管理、零部件之间结构和装配关系生成与维护。5.2 产品数字化定义规则5.2.1 坐标系在进行产品建模的时候,首先应确定坐标系。坐标系是产品模型定位和尺寸度量的基准。在并行设计时,应对参加设计的不同设计者或所有的设计组所使用的坐标系加以统一规定,以保证模型的大小和位置的一致性
15、。一般宜规定三种坐标系:全局坐标系、辅助坐标系、局部坐标系。在数据集中应说明辅助坐标系与全局坐标系和局部坐标系的关系。局部坐标系应建立在垂直相交的基准面、基准线的相交处。若不相交,则应建立在尺寸定义起始点或对设计来说重要的特征处。5.2.2 模型合理性本指导性技术文件对于模型的合理性问题只涉及几何造型方面。注模型合理性的问题较为复杂,每个行业、每个企业都可以有自己的规定。5.2.2.1 一般原则模型的完整性z对于具有对称中心或对称面的零件应建立完整的三维模型,而不应因为对称只建立一半模型。对左右对称零部件则用一个模型表示,以不同部件号区分。一一一二维模型的比例z三维CAD数据模型宜按照产品的原
16、始尺寸来描述(比例1 1)。致性z三维数据模型和它的相关导出模型应保持一致(例如:标准件几何元素、图表)。几何明晰性zCAD模型不应包含几何元素的重复定义,而且模型中不应含有不符合该CAD系统中所规定的几何元素,以保证模型的几何明晰性。CAD模型的简化在不影响零件的形状和功能的前提下应使用尽可能少和简单的几何元素。注1.简单CAD模型在后续过程中不容易发生问题而且比较容易被修改。为减少模型的复杂度,有时可采用简化表示方式。注2,当孔的直径等于或小于某一值时,表示孔的线框或曲面就不必画出来;定义标准的西J角和西角的曲面不必显示g对于内螺纹、退刀槽等一些特征的简化表示方式应根据有关工艺文件确定。5
17、.2.2.2 几何设计质量以下是几何设计的原则性要求,具体定量要求应遵守GB/T18784 , CAD建模的误差与容差见附录A,注:几何设计还应结合行业和企业对几何质量制定的要求。不能出现小于容差的微小元素(曲线段、曲面片、曲面片的边、实体等);根据需要保证曲线和曲面的连续性;曲线和曲面要避免波动;避免使用高次(幻多项式表达的曲线和曲面3一一避免曲线自交g一避免出现不必要的重节点;一曲线和曲面不能出现小于容差值的曲率半径:曲面边界交角不能小于容差;一一曲面边界不能出现法矢倒转s一一一个曲固不要包含过多的曲面片;曲面上不应出现未被(有界曲面)使用的曲面片行、如;一一边界曲线之间(外外、外-内、内
18、内)不应出现接触或穿透;边界曲线和曲面之间的距离(横向和纵向)不应大于容差值p一一边界曲线的旋转方向应该一致;边界曲线内不应出现不均衡的大量曲线段;一一面应该通过一条边只与一个面邻接,面的邻接不应出现分叉和交接;一个零件上各面的法矢应该统一朝向零件外部或内部;一一-两个相邻面的夹角不应过小(尖锐边);一顶点与边、顶点与面的距离不能过大。GB/Z 19098-2003 注:几何设计的质量对后续处理过程有很大的影响B例如,质量不好的数据在倒圆、数控程序生成、数据交换、STL文件生成和有限元网格生成过程中会造成各式各样的问题。采用适合于产品、材料、制造过程和CAD系统的建模方法是保证高质量几何设计的
19、基础,这样的CAD数据可以在后续的过程中使用而不必加以修改。5.3 产品数字化建模中几何元素的使用5.3.1 建模的几何形式建立零件模型所采用的四种最主要几何形式是:点、线框、曲面和实体。另外还有其他形式,如:裁剪曲面、曲面体等。在建模过程中应主要使用四种最主要的几何形式。在不能满足需要时,可使用其他几何形式。用于数字化预装配的模型应使用实体模型。在建模中应保持不同种类元素的尺寸和坐标协调致。5.3.2点点用于定义几何元素的特殊位置。5.3.2.1 基本规则在设计中,点的位置表示符应是十、x、祷中的一种。点的位置表示符不应是随意的,否则会引起模型的不一致。注模型的不一致,不利于模型的可理解性。
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- GB 19098 2003 机械 产品 数字化 定义 数据 内容 及其 组织
