GB/T 19903.10-2006 工业自动化系统与集成 物理设备控制 计算机数值控制器用的数据模型 第10部分：通用工艺数据

E臼25.040.20

J07

11:

中华人民

和国国家标准

/、、

GB/T19903.10一2006/18014649-10:2004

工业自动化系统与集成物理设备控制

计算机数值控制器用的数据模型

第10部分:通用工艺数据

1ndustrialautomationsystemsandintegration-Physicaldevicecontrol-

Datamodelforcomputerizednumericalcontrollers一

Part10:Generalprocessdata

CISO14649-10:2004,IDT)

2007-07-01实施

2006-12回13发布

中华人民共和国国家质量监督检验检瘟总局

发布

中国国家标准化管理委员会

GB/T19903.10-2006/18014649-10:2004

目次

前言I

引言E

l施围…..

2规范性引用文件……

3术语和定义…………........….........I•.…………·………2

4通用工艺数据……………3

4.1标题和引用CHeaderandreferences)………………3

4.2通用类型和定义CGeneraltypesanddefinitions)…………………4

4.3何处开始:项目(Wheretostart:Project)……………6

4.4加工何物t工件和制造特征CWhattomachine:Workpieceandmanufacturingfeature)…………6

4.5制造特征目录(Catalogueofmanufacturingfeatures)……………8

4.6实现数控加工z可执行对象CTomakethings:Executables)………45

4.7如何加工:操作CHowtomachine:Operations)……………………58

4.8完全控制z显式刀具路径定义CTobeinful1control:Explicittoolpathdefinition)……………61

4.9规则CRules)…………………………69

4.10模式结束CEndofschema)…………70

5一敦性要求CConformancerequirements)……………70

5.1一致性等级1实体CConformanceclass1entities)……..I•.……….70

5.2一致性等级2实体CConformanceclass2entities)…….......………71

5.3一致性等级3实体CConformanceclass3巳ntities)………………......………74

5.4一致性等级4实体CConformanceclass4entities)………...1..76

5.5一致性等级5实体(Conformanceclass5entities)……......………79

5.6一致性等级6实体CConformanceclass6entities)………I••••..……82

附录AC规击性附录)EXPRESS扩充表…86

附录目规范性附录)实体的短名………........I………117

附录α规范性附录)实现方法的特殊要求…………….II•...……………….....I•••.…126

附录DC资料性附录)EXPRESS-G图……….I•..•.……….....…·……127

附录E(资料性附录)计算机可判读的表….......…………….......………......……….142

中文索引………......……………......…………......…………...1.0......143

英文索引…………………………,.••••••146

Gß/T19903.10-2006/ISO14649斗0:2004

前

GB/T19903((工业自动化系统与集成物理设备控制计算机数值控制器用的数据模型》预计分

为如下几个部分:

一一第1部分:概述和基本原理(ISO14649-1);

一一一第10部分:通用工艺数据(ISO14649-10);

一一第11部分:镜削用工艺数据(ISO14649-11);

一一第12部分:车削用工艺数据(ISO14649-12);

一--第111部分:恍削刀具(ISO14649-111);

一一第121部分:车削刀具(ISO14649-121)。

部分之间的空档留作以后需要增添之用。

本部分为GB/T19903的第10部分。

本部分等问采用ISO14649-10:2004((工业自动化系统与集成物理设备控制计算机数值控制器

用的数据模型第10部分z通用工艺数据))C英文第二版〉。

本部分等同翻译ISO14649-10:2004.在技术上与ISO14649-10:2004相同，在编写格式上符合我

国国家标准GB/T1.1-2000和GB/T20000.2-2001。

为便于使用，本部分作了如下编辑性修改=

a)删除了ISO14649-10:2004的前育和引言;

b)删除了ISO14649-10:2004第2章规范性引用文件中的引导语，用GBjT1.1-2000中6.2.3

规定的引导语代替;

c)无部分号的ISO14649改为GB/T19903;

d)无部分号的ISO10303改为GB/T16656;

的测量单位的表示采用我国规定的表示法，如sec(秒)改为so

在ISO14649-10:2004中引用的其他国际标准，对于未等同采用为我国标准的，在本部分中均被直

接引用;对于尚未发布或计划中的国际标准，在本部分中均被直接列入。

本部分的附录A、附录B、附录C为规范性附录;附录D、附录E为资料性附录。

本部分由中国机械工业联合会提出。

本部分由全国工业自动化系统与集成标准化技术委员会归口。

本部分起草单位:北京发那科数控工程有限公司、北京机械工业自动化研究所。

本部分主要起草人:梁若琼、郑家虎、郝淑芬。

本部分是首次发布。

I

GB/宜，19903.10-2006/IS014649-10:2004

51

现代制造企业的生产设备常常分布在国内外，这些设备往往由不同的生产厂家提供。在制造过程

中，需要在各种设备之间传输大量的生产信息。今天，数字通信标准巳解决了通过全球网络可靠地传输

信息的技术问题。对于机械制造零部件而言，通过GB/T16656系列标准(STEP标准)可以使产品数

据的描述标准化，这为机械制造企业在整个制造过程中采用标准化数据提供了可能性。但是如碍实现

标准化数据的原因是企业使用的CNC机床采用的数据格式。目前大多数CNC机床仍采用1S06983

标准规定的"G和M代码"语言编程，数控程序通常是由CAD/CAM系统生成的o然而1S06983标准

在程序可移植性方面存在一定的局限性z首先，所用语言针对的是刀具中心轨迹对机床轴的编程，而不

是对零件加工工艺过程的编程z第二，该标准规定的程序语句的语法在大多数场合会产生语义歧义;第

三，CNC制造厂商往往会扩充编程语言，但这种扩充超出了IS06983标准规定的范围。

GB/T19903是在CADjCAM系统和CNC机床之间的一种新的数据传输模型，用来取代1S0

6983标准。它通过规定加工工艺过程〈而不是机床运动)，利用加工步骤面向对象的原理来克服1S0

6983存在的不足。加工步骤相应于高层的加工特征及相关的工艺参数，CNC系统将加工步骤转换成

轴运动和刀具操作。GBJT19903的一个主要优点是它利用来自GB/T16656标准现有的数据模型。

由于GBjT19903提供一种范围广泛的制造过程模型，因而，它也可以作为所有其他信息技术系统之间

双向和多向数据交换的基础。

GBjT19903是一种面向对象的NC编程用的信息和语境保存方法，它代替数据变成简单的转换指

令或直线和圆弧运动，由于它面向对象和特征，并描述工件上执行的加工操作(而不是描述机床有关轴

的运动)，因而它能在不同的机床或控制器上运行。新的数据模型如在NC控制器上正确实施的话，这

种兼容性将省去通过后置处理器的所有数据适配工作。如果在这种控制器中采用1S06983的老的NC

程序，相应的解释程序应能并行处理不同类型的NC程序。

从1S06983编程到基于可移植的特征编程有一个渐进的过程，早期的GB/T19903采纳者一定会

支持手动或通过程序输入传统的"G和M代码"数据，正如现代控制器既支持命令行界面又支持图形用

户界面那样。随着开放式体系结构控制器的日益普及，这种做法看来会更加容易。因此，GB/T19903

不包括传统的程序语句。

在整个生命周期内，在产品数据的共同领域里，GB/T19903与GB/T16656应相互协调一致。

Gß/T19903.10-2006/18014649同10:2004

工业自动化系统与集成物理设备控制

计算机数值控制器用的数据模型

第10部分:通用工艺数据

1范围

GB/T19903的本部分规定了所有加需要的NC编程工艺数据。这些数据元素描

述计算机数值控制器和编程系统系统或车间僻静)之间的接口。在编程系统上建立数

的本部分，并与工艺专用的部分

值控制器用的程序，这种程序牵抢几何和

(ISO14649-11等)相结气序执行的顺序〈主要是加工步

骤及相关的机床功能

在GB/T19903定义，它通常与不同的加

的健征将在今后出版的工艺

工工艺〈例如镜削、

将介绍放电加工工艺

专用部分中介绍。

包括工件的定义、可

用的特征，ISO

。不包括在这个模

被几种工艺引

用的定义(它是在

式内的

GB/T19种1:艺专用部分(例如

镜削用的

数据的描述是利用

此外，这

GB/T16656.21做出的。

2规范性引

下列文件

件，其随后所有

协议的各方研究

部分。

GB/T16656.11第11部分z描述方法:

EXPRESS语言参考手册10303-11:1993)

GB/T16656.21-1997飞问动和刺陆酷碎品叫声缸与交换第21部分z实现方法:

交换结构的纯正文编码CidtISO

GB/T16656.41-1999工业自辩椭喃~销数据表达与交换第41部分:集成通用资

惊:产品描述与支持原理(idtISO10303-41:1994)

GB/T16656.42-1998工业自动化系统与集成产品数据表达与交换第42部分:集成通用资

惊:几何与拓扑表达(idtISO10303-42:1994)

GB/T16656.43-1996工业自动化系统与集成产品数据表达与交换第43部分:集成通用资

惊:表达结构(idtISO10303-43:1994)

ISO286-1:1988ISO体系的极限与配合第1部分:公差、偏差和配合的基础

ISO10303-214工业自动化系统与集成产品数据表达与交换第214部分z应用协议:自动化

GB/T19903.10-2006/ISO14649-10:2004

机械设计工艺过程用的核心数据

IS010303-224:2001工业自动化系统与集成产品数据表达与交换第224部分:应用协议1工

艺设计利用加工特征的机械产品定义

1S010303-514:1999工业自动化系统与集成产品数据表达与交换第514部分1应用解释构

造z高级边界表达

3术语和定义

在本部分中，使用以下的术语和定义。

3.1

二雄two-dimension;2D

在xy平面内的几何形状，在该平面内所有几何形状的点都只有Z军ij:jy坐标自

3.2

二维半加工2).1Dmachining

棱柱形零件的加工口通常在几个层面上对工件进行加工。这些层面与刀具轴相垂直。在GB/T

19903的EXPRESS列表中，术语"two5D"用于实体和属性名称。

3.3

三维three-dimension;3D

在三维空间内的几何形状，在那里所有的点都有x，y和z坐标。

3.4

自由型加工freeformmachining

自由型表面的加工。为了加工这类表面，在加工工件时，刀具æ，~页同时至少沿三个轴运动。有时采

用5轴镜床以便达到刀具和工件表面之间的最佳角度。

3.5

计算机辅助制造computeraidedmanufacìure;CAM

利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程，简称CAM。

3.6

计算机数值控制computernumericcontrol;CNC

用计算机控制加工功能，实现数值控制，简称CNC

o

3.7

放电加工elecìricaldischargemachiningjEDM

通过电极放电，腐蚀切割金属等硬材料的一种加工方法，简称EMDo

3.8

EXPRESS

GB/T16656.11中描述的语言。

3.9

EXPRESS-G

GB/T16656.11中描述的EXPRESS语言的图形表示。

3.10

特征feature

工件的几何实体，它有语义意义。在GB;T19903的语境内，采用制造特征。

3.11

,SI

国际单位制。

2

GB/T19903.10-2006/18014649斗0:2004

4通用工艺数据

4.1标题和引用(Headerandreferences)

下述的清单给出标题和这种模式内所引用的实体表。

SCHEMAmachining_schema;

〈铃

VersionofApri130,2004

Author:IS0TC184jSCljWG7

铃)

REFERENCEFROMapprovaLschema(铃IS010303-41e3*)

(approval,

approvaLstatus);

REFERENCEFROMdate_timcschema(祷ISO10303-41e3势〉

(date_and_time,

date);

REFERENCEFROMperson_organization_schema(骨IS010303-41e3骨〉

(person,

address);

REFERENCEFROMsupport_resource_schema(祷ISO10303-41e3祷)

(bag_to_set,

identifier,

label,

text);

REFERENCEFROMmeasure_schema(骨IS010303-41e3提〉

(length_measure,

parameter_value,

plane，圃_angle_measure，

positive_length_measure);

REFERENCEFROMproducCproperty_representation_schema(铃IS010303-41e3传)

(shape_representation);

REFERENCEFROMrepresentation_schema(特IS010303-43e2骨〉

(definitionaLrepresentation);

REFERENCEFROMgeometry_schema(养IS010303-42e3铃〉

(trimming_select,

trimming_preference,

transition_code,

trimmed_curve,

composlte_curve,

composlte_curve_segment,

axis2_placemenC3d,

bounded_curve,

bounded_surface,

carteslan_poínt,

3

GB/T19903,10-2006/IS014649-10:2004

circle,

COnlC,

curve,

directìon,

elementary_surface,

plane,

polyline

);

REFERENCEFROM10303-42e3快)

REFERENCEFROM

Cblock,

righCcircular

REFERENCE

Cad

4.2

4.2.1测量单位(

GB/T19903单位导出或

转换的单位，如未

length_measure

t1口le_measure

plan_angle_measure

pressure_llleasure

speed_measure

rot_speed_measure

4.2.1.1有公差的长度lengthmeasure)

带有公盖的长度测量o

ENTITYtoleranced一leng

theoreticaLsize:positi

implicictolerance:tolerancιselect;

END_ENTITY;

theoretical_size:理论尺寸。

implicictolerance:应用于理论尺寸的公差类型。

注:工件的所有几何特性都是用toleranced_length_Dleasure规定的。如果NC控制器具有对所用刀具生成刀具路

径或做出决策的能力，控制器就应满足这些公差要求E另一方面，提供给NC控制器的数据用于显式说明运动

的相关内容，不包含公差，因为控制桥不具备超越给定理论值的能力。同样，对于偏移和其他与公差尺寸有关

的数据也类似.

4.2.1.1.1公盖选择(Tolerancesel缸。

选择提供不同实体的类型以便描述标量值的公差回

TYPEtolerance_select=SELECTCplus_minus,-value,limits_anLfits);

GBjT19903.10-2006/1S014649-10:20Q4

END_TYPE;

4.2.1.1.2正负值CPlusrninusvalue)

plus_minus_value描述对引用的这个实体的一个标量尺寸有效的上限和下限。

ENTITYplus_minus_value;(祷ml骨〉

upper_limit:positive_length_measure;

loweclimit:positive_length_measure;

signíficant_digits:INTEGER;

END_ENTITY;

uppeclímit:应加到理论值上的

loweclimit:应从理论值上

significant-digits:十进制

4.2.1.1.3极限和配

limiCand_fits

ENTITYlimi

deviation:

grade:

END_ENTITY

deviation:差异。

grade:的国标标准公差

fitting_type:

TYPEfitting_ty

END_TYPE;

4.2.1.2速度

用于切削速度

TYPEspe巳d_measure

END_TYPE;

4.2.1.3旋转速度测量(

用于旋转速度的测量。正

TYPEroCspeed_measure=

END_TYPE;

4.2.1.4压强测量CPrωsuremeasure)

，对压强的测量。

TYPEpressure_rneasure-:-REAL;

END_TYPE;

4.2.2其他通用类型(Othergeneraltypes)

4.2.2.1旋转方向(Rotationaldirection)

枚举用来区别刀具旋转方向或圆周运动方向。它不应与rot_speed_rneasure一起使用，后者有其

自身的旋转方向。

TYPErocdirection=ENUMERATIONOF(cw,ccw);.

5

GB/T19903.10-2006/1S014649斗0:2004

END_TYPE;

注.CW表示顺时针方向，CCW表示反时针方向。

形状公差(Shapetolerance)

用来定义形状公差的类型。

TYPEshape_tolerance=length_measure;

END_TYPE;

4.3何处开始t珩自(Wheretostart:Project)

每个零件程序(亦即基于GB/T19903的数据模型〉必须精确地包括一个顶层实体称为项目，根据

这个模型的解释(也许包括几个工作计划时)项目指示要执行的工作计划，同时，它也可以提供要被加工

的工件。

ENTITYproject;(钟mO特)

its_id:identifier;

main_workplan:workplan;

its_workpieces:SET[0:1JOFworkpiec巳;

its_owner:OPTIONALperson_and_address;

its_release:OPTIONAL.date_and_time;

its_status:OPTIONALapproval;

(铸Informalproposition:

its_idshal1beuniquewithinthepartprogramme.

椅)

END_ENTITY;

Ïts_id:项目标识符，它在零件程序中应是唯一的。

main_workplan:本模型中的顶层工作计划。

its_workpieces:要加工的工件。

lts_owner:可选择的项目所有者的信息。

its_release:可选择的项目日期和时间基准。

lts_status:可选择的属性，以指示项目的当前状态。

4.3.1人员和地址CPersonandaddr皑的

实体包括名称井引用一位人员的数据，例如该人负责建立一个项目。

ENTITYperson_and_address;(怜mO怜〉

lts_person:person;

its_address:OPTIONALaddress;

END_ENTITY;

4.4拥工何物z工件和制造特征(Whattomachine:Workpieceandmanufacturingfeature)

4.4.1工件(Workpiece)

工件实体己含工件的全面描述(如有可能的话)。这包括材料、表面状况和几何数据。每个工件只

应有一种表面状况和一种材料。根据-致性等级的不同，工件实体既包括仅作为一个箱体或圆柱体的

未舶工零件，也包括完整几何模型的表述，例如在制造处理后的工件状态。

ENTITYworkpiece;(快m1特〉

its_id:identifier;

its_material:OPTIONALmaterial;

globaLtoleranc巴zOPTIONALshape_tolerance;

l.ts_rawplece:OPTIONALworkpiece;

6

Gß/T19903.10-2006/18014649-10:2004

its_geometry:OPTIONALadvanced_brep一shape一representation;

its_幽血.

clamping_positions:SET[O:?]OFcartesian_point;

END_ENTITY;

its_idi工件的唯一标识。

its_material:材料属性用来区别工件材料。这个数据应用来确定制造过程中的工艺参数。

它可由机床操作者或通过自动进给速率/切削条件选择(从CNC上的一张表

或一个数据库)做出。

globaLtolerance:工件的公差，当不规定其他公差时有效。

íts_rawpíece:可以在这里描述工件的原始件几何形状。采用一种递归描述，亦即原始件是

工件自身类型。

lts_geometry:按IS010303-514的最终工件几何形状的一种精确描述。

its_bounding_geometry:通过这种属性，工件的边界几何形状可按实体的advanced_brep_shape_repre­

sentation(ISO10303-514)定义，定义为一种箱体、一种圆柱体或某种几何

形状。

clamping_position:工件表面上的夹具位置。

所有属性的位置、方向和几何信息都按相应的工件坐标系来规定。

4.4.1.1材料CMaterial)

这个实体用来区分工件的材料。

ENT1TYmaterial;(祷m1铃)

standard_identifier:label;

materiaLidentifier:label;

material_property:SET[O:?]OFproperty_parameter;

END_ENTITY;

standard_identifier:用来区分材料的标准。它可以是一种国家标准或是公司内部用的一种标准。

materiaLidentifier:用来区分材料的名称。

materiaLproperty:描述材料特性的参数。由于对材料特性的要求各不相同，因而采用一种通用类型

"特性参数"。

4.4.1.2特性参数(PropertyParameter)

通用特性参数可用来表征可能有的任何类型特性、任何类型参数。子类型是描述参数〈字符串〉和

数值参数。

ENTITYproperty_parameter(骨mO铃)

SUPERTYPEOF(ONEOF(descriptive_parameter.numeric_parameter));

parameter_name:label;

END_ENTITY

parameter_name:被描述参数的名称。

4.4.L2.1描述参数(Descriptiveparameter)

用字符串来表征参数的一种参数描述。

ENTITYdescriptive_parameter(讲mO铸)

SUBTYPEOF(property_parameter);

descriptiv巳._sti-ing:text;

END_ENTITY;

7

GBjT19903.10-2006/ISO14649-10:2004

descriptive_string:描述参数的字符串值。

4.4.1.2.2数值参鼓(Numericparameter)

用数值的一种参数描述，应同时给出数值和单位。

ENTITYnumeric_parameter(祷mO祷〉

SUBTYPEOF(Property_parameter);

its_parameter_vaLue:parameter_value;

its_parameter_unit:label;

END_ENTITY;

its_parametecvalue:描述参数的值。

its_parametecunit:与值相

4.4.1.3边界几何形杖选择(

级，边界几何形状可

这个类型提供三种不同

种复杂形状〈按

描述戒一种块状体或一

系中定义。

advanced_

END_TYPE;

4.4.2制造特征〈

ufacturing甲

这种实体是

艺过程有关

些方法。例

都可能是单

ENTITYman

ABSTRACT

transition_feature));

its_id:

its_workpiec巳t

lts_operatlons:

END_ENTITY;

its_id:每个特征有一个唯一的

íts_workpíece:有某种特征的工件。

its_operations:特征制造所要求的、与特征相关联的一组操作。

注2并无必要一个接一个地立即实施各个操作盼只有工作计划可确定给定的程序中所包括的全部操作的最终顺

序，而制造过程通常并不通过特征来加工特征，而是按工艺规范执行，例如使刀具变化为最小。然而，应通过

CAM系统〈或通过控制器，如果执行顺序是由一种智能CNC规定时〉来保证，在这种属性中所给出的顺序决不

会被破坏。

4.5制造特征目录CCatalogueofmanufacturingfeatures)

4.5.1区域(Region)

区域是自由型加工时的一种特征的等同物。它描述最终工件表面的界限区域，在这个区域内施加

相关的操作。

Gß/T19903.10-2006/ISO14649-10:2004

注:对于自由型表团来说，基于工艺决定，不同操作〈例如粗加工，精加工〉的区域也许有不同的形状。

ENTITYr巴gion(长ml铃)

ABSTRACTSUPERTYPEOF(ONEOFCregion_surface_list,region_projection,

topologicaLregion))

SUBTYPEOF(manufacturing_feature);

feature_placement:OPTIONALaxisLplacement_3d;

END_ENTITY;

feature_placement:相对于工件坐标

e_placeme时，则区域将使用工件

点转变成

坐标。

4.5.1.1区域投影(

将一个封闭曲线这样I可以简单地在现有表面描

述基础上来定义城摄影施加于它所映射到的'

任何工件表面。

ENTITY

SUBTYPE

proLdir:

depth:

proJ_curve:

proLdir:

depth:向切除的材料距

到加工的底部。

件表面的情况下，则

4.5.1.2区域襄

由一张表面被其包围的表面边界

所限定。

ENTITYregion_s祷〉

SUBTYPEOF(region);

surface_1ist:

END_ENTITY;

surface_list:一般表面的表，允许有各种不同的描述。

招扑区域(Topologicalregion)

由拓扑表示所规定的区域的一种类型。只有类型advanced_face的表面允许有拓扑区域，这是因为

它们肯定带有其自身的几何图形表示。

ENTITYtopologicaLregion〈骨tOtl卦〉

SUBTYPEOF