GBT 18784.2-2005 CAD-CAM数据质量保证方法.pdf

I C S 3 5.2 4 0.5 0L 6 7中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5C A D/C A M数据质量保证方法A s s u r a n c e me t h o d o f C A D/C A M d a t a q u a l i t y2 0 0 5-0 9-0 9 发布2 0 0 6-0 4-0 1 实施中 华 人民 共和 国国 家 质量监 督 检 验检疫 总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会发 布GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5目次前言 ，m弓 I 言，。，。，。，。，。，N1 范围 ，12 规范性引用文件 ，13 术语和定义，14 缩略语 ，。，25 质量保证方法。，。，。，。，一26质量要求 ，。，。，。，。，一，。37 软件工具，。，2 0附录 A(资料性附录)CAD/C AM 数据交换协议，。，。，。，2 2附录B(资料性附录)C A D/C AM数据质量协议表 ，。一3 4附录C(资料性附录)C A D应用原则 3 6参考文献 4 0标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5前言 G B/T 1 8 7 8 4的本部分的主要技术内容参考了欧洲远程传送数据交换组织(O D E TT E)发布的技术文献 O D G1 1 C Q9 5 0 4，仅对技术内容做了部分编辑性调整，在编排格式上执行 G B/T 1.1-2 0 0 0的规定。本部分的附录A、附录 B和附录C均为资料性附录。本部分由中国标准化研究院提出并归口.本部分起草单位:中国标准化研究院。本部分主要起草人:詹俊峰、王平。GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5引言 随着制造业信息技术的发展和普及，制造商及供应商广泛采用了C A D/C A M 系统，用于产品开发过程.在使用这些信息系统时，传统的图纸和物理模型已无法胜任，三维 C A D数字化模型，例如曲面和实体特征等产品模型，已成为先进制造技术中必不可少的信息表达方式。由于要实现各种不同C A D/C A M 系统之间的信息共享和模型数据交换，因此要求在交换 C A D/C AM模型数据时对模型信息的质量水平达成共同的理解和协议，并约定可靠的质量保证方法。本部分中的数据质量是指对数据的精确性和适合程度的一种度量，这些数据应当适时提供给数据需求的各方。本标准的内容主要是为了满足 C A D/C A M几何数据的质量保证需求.本部分描述了数据交换过程中C A D/C A M数据质量保证的一般方法.本部分的技术内容与 G B/T 1 8 7 8 4-2 0 0 2 C A D/C A M数据质量标准的内容有关联，可以与之配套使用。本部分的使用者包括企业中 C A D/C AM数据质量的负责人员,C A D/C A M 软件开发人员、质量保证软件的开发人员以及 C AD/C A M软件系统的其他最终用户。标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5C A D/C A M 数据质A保证方法范 围 G B/T 1 8 7 8 4的本部分描述了C AD/C A M数据质量保证方法的一般要求。本部分适用于保证企业内部及企业间C A D/C AM数据交换的质量，以及作为C A D/C AM软件或C A D/C A M数据质量检测软件的质量 保i l 依据。2 规范性引用文件 下列文件中的条款 通过G B/T 1 8 7 8 4 的 本部分的引 用而 成为 本部分的 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部分，然而.鼓励根据本部分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 日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。G B/T 1 9 0 0 1-2 0 0 0 质量管理体系要求(f a t I S O 9 0 0 1:2 0 0 0 1 GB/T 1 8 7 8 4-2 0 0 2 CAD/CAM 教据 质蟹术语和定义下列术语和定义适用于本标准.3.1 边界 b o u n d a ry 包含在 R 二 空间中的域X内的数学点s的集合，该集合在 R 中有一个包含二的开球U，使U与X之 交un X 与 闭 的d 维 半 空 间 R 草(对 于d 小 于 或 等 于，)中 的 一 个开 集 合 同 胚，其中 该同 胚 将X 移 至R 二 中 的 原 点。注1,尺定 义 为 在侧中 的 全 部 数 学 点(X,瓜，凡)的 集 合，且X,)0.注 2:在此，“开”字具有通常的数学意义.它与本标准中其他处定义的“开曲面”无关。仁 G B/T 1 6 6 5 6.4 2-1 9 9 8，定义 3.1.4 3.2 曲 线 c u r v e 一个数学点的集合，它是在实线(R )连通子集上定义的一个连续函数在 2 维或 3 维空间中的图像，但不是一个简单点 G B/T 1 6 6 5 6.4 2-1 9 9 8，定义3.1.1 3 3.3 1盛o v e r l a p 当两个实体具有共同的壳、面、边或顶点时，称该两实体为重叠。G B/T 1 6 6 5 6.4 2-1 9 9 8，定义3.1.3 6 习3.4 自相交s e l f-i n t e r s e c t 如果在曲线或曲面域中的一个数学点是在该对象参数范围内至少两个点的图像，且这两个点的一个位于参数 范围的内 部，则该曲线 或曲 面是自 相交的。对于顶点、边或面的自 相交定义同上。注 如果曲线或曲面是封闭的，则它们不被认为是自相交的。G B/T 1 6 6 5 6.4 2-1 9 9 8，定义3.1.4 0 GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 53.5曲 面 s u r f a c e一个数学点的集合，它是在平面(R )的一个连通子集上定义的连续函数的图像 GB/T 1 6 6 5 6.4 2-1 9 9 8，定义3.1.4 4 4缩略语 本标准采用如下缩略语:B-R e p 边界表达 B o u n d a r y R e p r e s e n t a t i o n C A D 计算机辅助设计 C o mp u t e r A i d e d D e s ig n C A M计算机辅助制造 C o m p u t e r A id e d Ma n u f a c t u r i n g I G E S 初始图形交换规范 I n it i a l Gr a p h i c s E x c h a n g e S p e c i f i c a t io n NU R B S 非均匀有理 B样条N o n-U n i f o r m R a t i o n a l B-S p l i n e s O D E T T E 欧洲远程传送数据交换组织 O r g a n i s a t i o n f o r D a t a E x c h a n g e b y T e l e T r a n s m i s s i o ni n Eu r o p e S L A光固化成形，激光成型或立体光刻S t e r e o L it h o g r a p h y Ap p a r a t u s S T E P 产品数据表达与交换 P r o d u c t d a t a r e p r e s e n t a t i o n a n d e x c h a n g e V D A 德国汽车制造商协会 G e r ma n Mo t o r Ma n u f a c t u r e r s A s s o c i a t i o nV D A F S VD A曲面数据接口格式 V D A S u r f a c e D a t a I n t e r f a c e F o r ma tV D A I S V D A定义的I G E S 子集 V D A I G E S S u b s e t5 质t保证方法5.1 方法说明 本标准建议使用者根据本标准的内容以及相关规范达成协议，协议可以是只针对一个特定零件，也可以是针对项目中的一组零件。协议有关各方应遵守以下规定:数据发送方和接收方应根据“C A D/C A M数据质量协议表”(见附录B)，确认质量级别，并作 为业务合同内容的组成部分;数据发送方对 C A D模型的内容和质最负责.数据接收方应确认收到的数 据符合协议 规定的 质量要 求;如果出现偏差或错误，应通知发送方，重新发送修正的数据。5.2 协议表 缤写 说明 可参考以下步骤:填写“工作组”、“项 目/零件”和“限制”(即:模型文件大小的最大允许值等);填写使用的“模型类型”，以及说明当前状态的“有效性”;填写“附加信息”，描述诸如所使用的图样类型等信息确认有效的示例:工程;包装;_ _ 一分析事 测量 下 加丁制造.有效性说明规定了在什么样的应用条件下模型是有效的，因为不同的使用条件对模型质量的要求也不同。在该表“协议，一栏下面的最左列选择框中，可以标识某种模型和/或模型有效性的重要特征.2标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5 建议采用推荐值或协议约定偏差。在协议表中“未能实现”一列的选择框中，应当注明偏差5.3 C A D/C A M 数据交换协议 通常在达成数据质量协议之前要先签订数据交换协议，数据交换协议对于保证数据交换过程的质量具有非常重要的作用，因为数据交换质量对接收C A D模型的质量有很大的影响。C A D模型交换的管理应遵照G B/T 1 9 0 0 1-2 0 0 0 标准，因此要遵守文档可追溯性等的 规定，此外还必须符合协议各方制定的与C A D/C A M数据交换有关的规范要求，具体可参见附录A中的内容。6质f要求 本章规定了对 C AD/C AM数据交换所期望或要求的质量进行明确说明的基本准则，以便规范数据发送方和接收方之间达成的协议。经实例检验，本章推荐的参数取值是有效的C A D/C AM质量协议表中记录了双方协议确定的推荐值，数据发送方(经检查后)要确认或拒绝。C A D软件系统和接口的数据处理精度应按要求调整，确保达到所需的数据质量，避免数据交换中发生问题。所选择的技术 数学取值应当能够使C A D信息在整个产品开发过程链中得到成功应用，在企业自己的工作规程中可以参考附录C中描述的C A D应用原则。6.1 基本原则 产品描述:产品开发过程链中的工作基础是C A D模型，而不是传统的二维图样。C A D模型描述了产品的每个阶段的状况和要求。产品设计的各种表现形式(图样、物理模型、分析模型和其他技术文档等)都应由C AD模型导出，并包含对C A D模型的引用(系统名称、版本号等)。本标准不对相关的法律责任问题作详细解释，这些问题是合作伙伴所签合同的组成部分 连续性:一旦过程链开始启动，则不允许中断。工程变更:工程变更必须及时在C A D模型上得到反映，有效的版本应当是可识别的和可理解的。表达形式:C A D模型描述了具有真实尺寸大小的产品，它应当与其他附属的表达形式(例如图样)一一对应。(标准件和表格图例外。)简洁明了:C A D模型不应包含重合的元素 文档结构:C A D模型结构及其文档是基本的质量判定依据。内容要求:需要交换的C A D/C A M模型的大小应满足过程链中每一步的要求。术语说 明:。)u,v参数与参数方向:所有多项式曲线和多项式曲面都可以表达为一个或两个独立参变量 u和。的函数，对大多数曲线表达来说，独立变量的取值区间是。到 1，一条曲线的起点处“=。，终点处 u-1,参数方向是指曲线上沿“值增加的方向。b)曲线与曲线段、曲面与曲面片:一条曲线可以由多个曲线段构成，每个曲线段都可用一个方程来描述。这些曲线段相互之问可具有不同程度的相关性，最弱的相关性形式是简单的逻辑关联，最高的相关性是高阶连续性。类似的关系也适用于曲面和曲面片 c)模型空间大小:模型空间是指在给定的参数条件下，系统所能描述的空间立方体的尺寸大小模型空间采用的尺寸比例越小，则表示推荐值的精度就越高。本标准中的推荐值都基于以下模型空间大小:5 0 0 0 m m x5 0 0 0 mm X 5 0 0 0 mm,d)模型的度 量单位:本标准中所有 C AD模型采用的单位都是毫米(m m).GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 56.2曲线6.2.1 多项式次数 多项式次数应尽可能低，以便限制数据交换时所需的近似值处理。建议:曲线多项式次数小于或等于 5 0 某一段曲线多项式方程的次数决定了方程的系数的数量。多项式次数越高，能表示的曲线复杂程度越高。曲线多项式的次数越高，设计人员使曲线穿过一组设定点所具有的自由度也越大。另一方面，高阶多项式曲线可能会趋于振荡，存储曲线的内存需求量也会随着次数的增加而提高。但对子连续性要求较高的情况.高阶多项式还是必需的 低阶多项式(、于或等子 5)可以产生光滑、简单的曲线，生成速度快、存储空间合理、计算时间短。很多C A D系统在创建曲线时，就可以确定曲线多项式的最大许可次数。有些系统还提供工具，检查选定几何的多项式次数。如图1 所示一次多项式二 次 多项式今弃三次多项式四次多 项式 圈 1 不同次致的单段多项式曲线6.2.Z G“一 非连续性(间隙或，.)对于间隙或重叠的限定值.可采用以下推荐值.推荐 值:G“一 非连续性小于或等于。.0 1 m m,几何(G 0)连续性表示相联的两曲线段，其起点和终点有一个是公共的。对于复合曲线中相联的两个曲线段，有些系统允许这两段之间存在间隙(贝塞尔曲线)，而使用其他数学表达的系统(B样条)要求同一条曲线中的曲线段之间至少满足绝对几何连续性要求。如图2所示。圈 2曲线段之间.大许可非连续性标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5 当曲线用于生成曲面，以及具有不同数学表达的系统之间进行数据交换时 例如 I G E S交换等)，则曲线间隙将产生问题。通过规定最大间隙/重叠误差，数据接收方的系统可以避免大量耗时的问题。有些系统提供了分析工具，可以检查给定曲线的非连续性。而其他系统则需要采用较原始的度量方法。6.2.3 G -非连续性(切矢夹角)曲线段之间切矢夹角非连续性的限定值，可采用以下推荐值。推荐值:G，一 非连续性小于或等于 1 0 G 一 连续性是指两条曲线的连接点处两个曲线切矢间夹角的约束条件。理论上的 G 一 连续性不允许存在角度误差。由于大多数系统的数值精度都是有限的，存在小的角度误差是允许的。如图3所示 图3 曲线段间.大许可G -非连续性 两段曲线之间的 G 一 非连续性会造成偏置曲线产生大的间隙/重叠，如果用这种 G 一 非连续性曲线作为曲面的生成曲线，则曲面会产生更大、更明显的不连续性.检查 G 一 连续性的好方法是产生一组偏移间距较大(例如，1 0 0 mm-2 0 0 m m)的偏置曲线6.2.4 口一 非连续性(曲率非连续性)曲线段之间的曲率非连续性限定值，可采用以下推荐值。2 R 一R._下 R,II 份+I I R 一了气口 二 式中:R.和R，分别是两曲线连接点左侧和右侧的曲率半径。推荐值:G z 一 非连 续性小于 或等于100o.两条曲线的G，一 连续性是指两曲线在连接点处曲率半径的约束条件。理论上的 G“连续性要求连接点处的曲率半径相等并且曲率圆位于同一平面上。由于大多数系统的数值精度是有限的，允许有小误差存在。如图 4所示。圈4 曲线段之间的G z 一 非连续性GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5 对于用这种曲线造型的曲面来说.G“一 连续性非常重要。建议使用特定的工具检查曲线的 G -连续性。6.2.5 解析曲线 圆锥曲线)解析曲线(例如圆、抛物线等)应采用解析式方法创建和交换。否则，近似处理会产生精度误差。建议:优先采用解析定义。如果采用解析式方法表达几何图素，则所交换的信息就可避免近似处理，并能获得较小的存储空间。如图 5所示。R=z+y 圈5 圆的解析裹达 有些交换语法不允许用解析式方法表达所有几何图素，这种特殊情况是允许出现的。如果这种几何类型作为NU R B S 来交换，则建议增加解析式表达作为几何实体的属性。6.2.6 曲线段数 参与数据交换的各方必须对一条曲线的最大段数取得一致。建议:在协议中确定最大段数。从几何学的角度看，当把几何从一个基于B样条表达的系统转换到一个基于 B e z i e r(贝赛尔)表达的系统中时，B样条表达的一个曲线段将被转换成一条单独的B e z i e r 曲线，从而导致孤立的曲线段元素数量的大量增加，这会使用户和系统对模型中元素的总数量有限制时发生问题。因此应当对B样条曲线段的数量进 行限定。如图 6所示 圈 6曲线的段数6.2.7 曲线段的最小长度 曲线段的最小长度应大于曲线总长的 I%建议:最小曲线段长度大于曲线总长的1%或大于。Z mm,当采用B样条算法时，系统在几何计算时会引人大量微小的曲线段(长度小于 0.1 mm)。这些微小曲线段由于小于特定的公差而可能被接收系统忽略不计，造成最终形成的曲线包含大量的微小、几乎不可见的间隙。这些间隙导致数控加工的刀具路径计算错误，并且经常难以发现这些错误。如图 了所示标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5 图7 单个曲线段与曲线总长的最小关系 用含有间隙和微小曲线段的曲线生成曲面时，需要耗用大量存储空间 并且操作过程非常复杂。包含大量微小曲线段的曲线由于占用额外的内存空间.经常造成系统不稳定。曲线段的最小长度建议值取决于曲线的长度和模型的尺寸。6.2.8曲线段的定向 在复合曲线中，所有曲线段的方向必须一致。建议:相邻连续。在复合曲线中，所有曲线段应具有相同的参数方向，一个曲线段的终点应当在公差允许范围内与相邻曲线段的起点相联。如果曲线段的方向不一致，则产生的曲面将发生扭曲。此外，这还会造成有些系统在产生数控加工的刀具轨迹时出现方向问题。大多数情况下，系统 自动采用统一的方法处理参数方向，无需用户干预。只有在把已定义的几何曲 线组合成复合曲 线时，才 需要用户考虑曲 线段之间的方向一致性问题 通常情况下，错误的方向会给几何模型的接收方或其他用户造成困难。如图8所示。图 8 复合曲线的曲线段必须具有相同的参数方向 有些系统在曲线生成过程中会自动生成曲线的方向。而有些系统则必须采用专用的分析软件来产生。6.3曲面6.3.1曲面多项式次数 多项式次数应尽可能低，以限制数据交换时的近似计算。建议:曲面多项式次数小于或等于5 X5 0 7GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5 曲面多项式方程的次数决定了曲面算子的自由度，曲面的复杂程度越高，所需的多项式次数也越大。高次曲面使曲面在通过一组给定的曲线和点时，给予算子更多的自由度，但多项式次数高也会使曲面趋向波动，曲面所需的内存空间也随着。和。方向次数的增大而显著增加。但是由于曲面连续性的要求，有时高次曲面是必要的。低阶多项式(d、于或等于 5)可以给出光滑、简单的曲面，且具有生成速度快、需要的存储空间合理、计算速度快等特点。多数系统在生成曲面时规定了曲面的最大许可次数，有些系统还提供软件工具来检查特定几何的次数。如图9 所示。圈 9 单片多项式曲面的次数.3 X 36.3.Z G -非连续性(间除和/或孟处)针对曲面集合中曲面间的间隙/重叠限定值，给出以下建议。建议:G。一 非连续性小于或等于。.0 2 mm,几何(G 0)连续性表示相联曲面片间具有公共的边界曲线。有些系统允许复合曲面(采用 B e z i e r 算法)的两个曲面片之间存在间隙，而采用其他算法(B样条算法)的系统则要求同一曲面上的相联曲面片至少应绝对满足 G“一 连续性。如图 1 0所示。圈 1 0 曲面片之间最大推荐间隙/，.如果复合曲面的曲面片之间有间隙存在，则当该曲面被其他曲面裁剪时，或者在进行 C A D/C A M系统专用格式与中性表达格式(例如 S T E P AG E S)的交换时，会产生间题。通过规定最大间隙/重叠公差，接收系统可以避免很多诸如数控刀具无法加工曲面、实体泄漏等耗时问题.有些系统配置有分析软件，可检查给定曲面的不连续性。其他系统中用户只能使用原始的检查工具。6.3.3 G，一 非连续性(法矢夹角)给出曲面法线矢量非连续性的椎荐限定值。标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载G B/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5 建议:G 一 非连续性小于或等于1 0,两曲面间的 G 一 连续性是指沿曲面片公共边界上各点两曲面切平面的法矢方向相同。理论上的G 一 连续性不允许两者之间存在角度误差。由于系统数值精度有限，实际允许存在微小的角度误差 两个曲面间的 G 一 非连续性将导致等距面中产生较大的间隙/重叠。当曲面的G 一 非连续性大于推荐值时，则曲面上会产生明显的皱摺或折痕。如图 1 1 所示。检查 G -连续性的推荐方法是生成大间距(例如 1 0 0 m m -2 0 0 mm的偏移距)的等距面.如图 1 2所示圈 1 1 推荐的最大G 一 非连续性 圈 1 2 从 G 一 非连续性曲面生成等距面的示例6，3.4 Gz 一 非连续性(曲率)给出曲率非连续性的推荐限定值:2 11 R:一R,日 R 一+R,C 0.建 议:G，一 非连续性小于或等于10%e 式中:R 和R，分别是两曲面公共边界线左侧和右侧的曲率半径。两曲面的 G，一 连续性是指沿 曲面公共边界上各点两个曲面的曲率半径是否相等。理论上的G:一 连续性要求两个半径必须相等。由于大多数系统的数值精度有限.允许存在微小的误差。如图1 3所示。GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5 图 1 3 G“一 非连续性的曲率半径示例 对于曲面造型来说，G 一 连续性非常重要，曲面的外观形象几乎完全取决于 C*，一 连续性。如图 1 4所示 检查 G z 一 连续性必须使用专用的检查软件，例如能生成反射曲线的软件图 1 4 通过显示曲率半径观察曲面片边的 曲率半径连续性好坏的变化6.3.5解析 曲面 解析曲面(例如球形面、规则曲面等)应尽量采用解析方式创建和交换，否则，近似计算会造成精度下降。建议:优先采用解析表达。如果采用儿何图素(例如球、规则曲面等)的解析表达，交换信息就可避免近似计算，并可采用更简易的 存储方 式。如图1 5 所 示。有些交换规则不允许所有的几何图素采用解析方式表达，这种例外是允许的。如果这种类型的几何被转换成 N UR B S，则建议添加解析类型作为 N UR B S实体的属性。1 0标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5图 巧球面的解析表达式6.3.6 曲面中曲面片的数，在协议中确定曲面片的最大数量。建议:曲面片数在 u和。两个方向均应小于或等于2 0,当曲面几何从基于 B样条的系统转换到基于B e z ie r 的系统中时，B样条曲面中的曲面片将被转换成单独的B e z i e r 曲面。在接收方系统对模型元素总数有限制时，由此产生的大量独立元素将造成各种问题。如图1 6所示。图 1 6 曲面中曲面片的数f6.3.7 曲面片尺寸 在每个参数方向上.曲面片的尺寸大小都应大于该方向上曲面尺寸的 1%0 建议:最小曲面片边长大于曲面长度的 1%或大于 0.2 m m.当采用B样条算法时，系统会引人大量微小的曲面片，其边长小于 0.1 mm。如果边长小于某一特定公差.则接收系统将忽略这些微小曲面片，从而使得最终形成的曲面含有小而不可见的间隙。这些间隙难以发现并可能破坏数控加工操作中刀具的轨迹。包含大量微小曲面片的曲面还会浪费存储空间，造成系统不稳定。推荐的最小曲面片边长取决于曲线长度和模型大小如图 1 7所示图 1 7 曲面片边的最小尺寸GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 56.3.8曲面法线 在一组曲面中.法线矢量的方向应当一致。协议双方应确定所采用的曲面法线方向。建议:相同方向。曲面法线定义为垂直于曲面离散点处的切平面的矢量。该切平面由“和。方向的两个切矢定义，曲面 法线矢量是这两 个切矢的叉 积。大多数使用C A D系统的企业遵照内部惯例，模型曲面的法线方向都保持一致，或者指向材料.或者相反由于用途不同，推荐值是针对某个特定模型的，应当采用相同的保持法线方向一致的惯例，并记录在协议中。如图 1 8 所示。圈 1 8曲面法线 这一要求是因为许多模型的后续应用，例如数控加工准备和等距面生成等都取决于已定义好的法线方向在模型只表达了实体某一侧的条件下，必须确定所表达的是哪一侧。目 前多数C A D系统都提供了临时 显示曲面 法线的 软件工具。6.39 曲面片边(三角形曲面片)每个三角形曲面必须定义为有限的矩形曲面。建议:最短的曲面片边长(角)大于或等于。2 mm,能够表达理论上的三角形曲面片的 C AD系统很少。每个曲面片都是用 4 条边定义的。用户常试图用很短的边来表达退化的矩形曲面片，此时用户应注意对短边的限制。可以用一般的分析软件测量短边的长度。如图1 9,图2 0所示。图 1 9曲面的最短 边标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5习 寻 图2 0 曲面退化边的结果 短边会产生很多问题，例如曲面法线方向出现随意性、由于系统分辨率的问题造成短边丢失以及数控加工刀具的路径在曲面的两边发生变换等。6.3.1 0 曲面片角点的角度 曲面片上角点的定义应确保边界曲线在该点相交时不要近似等于。或 1 8 0 0,建议:角 度大于 或等于2。且小于或等于1 7 8 0,如果由几条边所定义的曲面不明确，则曲面算法给出的曲面法线定义也不确定因此所有曲面片上任何两条边之间的夹角必须正确定义。检查是否存在不明确定义的角的最好办法是沿法线方向生成等距面，有时在小网格模式或显示曲面法线时会发现这种现象。如果不满足“最小曲面片边”和“曲面片角点的角度户，推荐值，则曲面法线会失去控制，经常发生法线方向变化，甚至反向的情形。如图 2 1,图 2 2 所示。声可圈 2 1 非裁剪 曲面中角点的角度圈 2 2在非裁剪 曲面 中的不明确边GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 56.3.1 1 曲面波动 应避免曲面异常波动。建议:采用低次多项式曲面。高次多项式曲面和多曲面片曲面都可能会引起异常的波动，由于波动很小，直观上一般难以发现。消除波动对于提高造型质量(例如汽车车身、塑性零件等)非常重要，波动严重影响着外观质量。避免异常波动的最好方法是尽可能采用低阶多项式。如图 2 3 所示。要确定异常波动，需借助专用软件图 2 3正常和异常反射6.3.1 2 曲面的自相交 应避免曲面的自相交 建议:禁止曲面自相交。自相交曲面无法正确定义曲面的内侧和外侧。由于无法定义曲面的内外侧和法线，常常给数控加工刀具路径的准备以及其他计算带来困难。曲面自相交有时可能是由边界曲线的错误参数化造成的 利用大间距(例如 1 0 0 mm-2 0 0 mm)的等距面可以发现自相交曲面。如图 2 4 所示。标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5 图 2 4可通过等距面查看的 自相交 曲面6.3.1 3 裁剪曲面的边界曲线间隙 裁剪曲面内外边界的。一。曲线定义，应保证两个连续的曲线段，其起点和终点有一个是公共的，两点间的最大间隙/重叠小于。0 0 1 mm(该值取决于发送方 C AD系统的多个参数)。6.3.1 4 与曲面边关联的边界曲线 靠近曲面边的边界曲线不允许有波动，边界曲线应落在曲面定义域内，与曲面边之间保持至少0.0 0 1 m m(u-:空间)的间隙。6.4 实体几何 由于现有的部分中性标准格式(例如 I G E S)不能表达 13 r e p实体，因此有关实体儿何的质量规则将在本标准今后的修订版中增加。实体几何在被转换成中性格式保存时，有时会被分解成有界曲面表达，这样得到的曲面质量往往很差，此时应遵守与曲面表达相同的规定。6.5 附加要求 每个处理过程提供的信息应当是准确且有具体目的的，信息的结构必须满足目的需要。接收方必须对交换的信息有足够的了解，以避免错误解释信息。6.5.1 多重表达 只有定义产品的几何信息才是被交换的几何元素。设计过程中为了构造模型往往使用“辅助几何元素”这些几何元素是不可见的，它们常常是导致数据交换和传输错误的来源。接收方看到的是这些额外信息所产生的令人迷惑的模型视图，而且辅助几何元素的信息与理沦上的产品几何信息很难区分开来。因此，必须在交换前删除所有会导致二义性的非产品几何信息。建议:模型中的几何元素不允许有多重表达。6.5.2 接Q一致 必须规定中性交换格式的类型和版本 建议:规定中性数据交换格式的类型和版本6，5，3 模型的结构 为了理解C A D模型，必须提供模型结构说明。保证交换更快、更安全，并将交换的数据量减少到最少。建议:模型结构的内容应经过协商并记录在文档中。6.5.4 工程变更 应传递工程变更的描述信息，并标明修改之处，并保证交换它们时采用标准接口。建议:工程变更的检查方法应经过协商并记录在文档中 1 5GB/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 56.5.5 接收万的摸型鉴证 接收方在收到模型后，首先应当检查和确认模型。因此，为了便于接收方确认交换后的模型，发送方应提供相应的检查信息。例如每层中实体的总数、检查曲面的附加特殊点等。验收通过的准则必须预先在协议中说明。建议:必须在协议中确定验证的方法。6.6 C A D/C A M数据质f要求示例6,6.1 示例 1:草图研究 以过程链活动“草图研究”为例。目的:汽车大灯的预研。如图 2 5 所示 任务:采用适当的形式将大灯的 C A D模型提交给汽车制造商做预研。图 2 5 汽车大灯的C A D模型 示例条件:设计人员和 C A D系统已发生变化.数据质量和数据结构要求:散射镜和反射器必须用曲面模型设计;灯罩的轮廓线必须显示在 2 D剖视图中;从曲面映射的2 D剖视图必须满足 G 0 一 连续性。6.6.2 示例2:安装和维护研究 以过程链活动“安装和维护研究”为例。目的:发动机电器盒的初步装配与后期维护服务的可行性研究。如图 2 6所示。任务:电器 盒周围的曲面 数据交换到其他C A D系统中，交换后的实体数据用于其他C A D系统进行安装和装配的可行性研究。示例条件:设计人员和C A D系统已发生变化 数据质量和数据结构的要求;由曲面数据生成实体的适用性;-一 数据量的限定(传输效率、性能和系统限制);模型结构(便于数据选择和数据简化);标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载G B/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5 圈2 6 电 器盒的安装与维护 对于安装研究来说，不必描述模型的细节;无图样.6.6.3 示例 3:立体平面印刷 以过程链活动“立体平面印刷”为例。目的:采用立体平面印刷生成汇流管的功能原型，以验证程序处理开发步骤。任务:汇流管的 C A D模型转换成适当的形式以便生成S L A数据。示例条件:设计人员和C A D系统已发生变化。数据质量和数据结构的要求:零件和相应几何之间的最小差异;避免小曲面片和重复的实体;避免某一参数方向上曲面过长;调整系统参数，特别是模型公差;采用完整的描述(外表面和人口部分);将孔用曲面模型表达;不允许圆角半径小于或等于 3 mm;删除铸件草图的角度和剖面线。6.6.4 示例4:有限元分析 以过程链活动“有限元分析”为例。目的:碰撞特性的有限元分析。如图 2 7 所示 任务:将车身饭金件的C AD模型交换到有限元分析系统中。G B/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5 圈 2 7 碰摘特性的有限元分析 示例条件:设计人员和 C A D系统已发生变化。数据质量和数据结构的要求:曲线和曲面的多项式次数小于或等于7;G 0/G 非连续性要求;法线方向保持一致;一适合使用V D A F S 2.。格式;模型只包含半径大于2 0 mm的圆角;模型中的孔和开口直径必须大于0 1 5;模型结构和修 改级别必须详细说 明。6.6.5示例 5:电火 花线切 割加工 以过程链活动“电火花线切割加工”为例。目的:齿轮轮廓线的电火花线切割加工。如图2 8所示。任务:为准备数控加工生成和传递齿轮轮廓线，考虑数据交换和编程要求。俨m10:I0图 2 8 电火花线切割加工的齿轮主视图标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载Ga/T 1 8 7 8 4.2-2 0 0 5 示例条件:设计人员和 C A D系统已经改变。电火花线切割机床的精度是 0.0 0 1 mm，齿轮齿形是渐开线。由组合的圆弧确定。相邻圆弧之间的角度不连续性和圆弧夹角不应大于 0.1-.数据质量和数据结构的要求:只允许包含圆和圆弧;轮廓线元素之间的最大间隙不得大于E D M机的精度;不允许轮廓线元素之间重叠;必须满足连续轮廓线元素之间0.1 0 的G 一 连续性;不允许通过复制来生成元素。6.6.6 示例6:数控编程 以过程链活动“数控编程”为例。目的:生成深拉伸模具 任务:车体覆盖件饭金零件的C AD模型用于模具加工的数控编程。如图2 9 所示。示例条件:设计人员和 C A D系统已经改变。采用 VD A I S 进行数据交换，交换接口的当前版本号记录在文档中并已经过检查。数据质量和数据结构的要求;不含错误的3 D曲面模型是数控编程的基本要求，即:一 一 曲线和曲面的多项式次数小于 5;曲线和曲面满足。.0 2 m m的G。一 连续性和小于或等于。1。的G -连续性要求;满足 G Z 一 连续性;多边形和曲面法线的方向应保持一致;曲线或曲面中不存在文档中指出的转折点或波动;-一 V D AI S 适用;不存在重叠的几何，不存在自相交;根据工厂标准的要求，模V 结构记录在2 5 4层上;为了与工厂标准保持一致，版本修订级别记录在2 5 4层中;描述了零部件材料的模型;几何包含所有半径大于 3 m m的倒角;从 3 D曲面模型中导出满足工厂标准要求的简化图样。图 2 9 车体，盖件饭金件的C A D模型6.6.7 示例7:测f机的质f控制以过程链活动“测量机的质量控制”为例。GB/T 1 8 7 8 4,2-2 0 0 5目的;汽车大灯质量控制。如图 3 0 所示。任务:将大幻 一 反射器的C A D模型转换成适当的形式，以便对测量机进行离线编程.图3 0 汽车大灯和反射器的质f控制示例条件:设计人员已经改变，但 C A D系统未变.数据质量和数据结构的要求:一一反射器的 3 D曲面模型必须包含主曲面及其边界曲线;一反射器构件的轮廓线;不允许有重复的实体;一必须明确说明版本修订级别。7 软件工具 C A D数据质量主要应在C A D模型创建时得到保证，而不仅仅是靠事后的检查。在对 C AD系统用户进行培训时，不仅要包括 C AD系统软件功能的培训，还包括工作技能的培训和提高，以便保证达到所需的数据质量要求。应当明确，C A D数据是在整个生产过程的不同步骤中使用的，它不是某个人的私有数据，而应当是整个企业拥有的数据。C AD软件开发商应确保系统在创建几何元素时的数据质量(例如虚拟三角形曲面片上法线矢量的方向)。测试程序对于检查数据质量是必要的，设计人员应根据要求检查数据质量，而且检查应尽早进行并定期实施。为了在短期内开发与系统有关的测试程序，C AD系统的内部测试用户和管理员应当共同收集和分析现有的程序，根据 G B/T工 8 7 8 4-2