基于Pro-E行为建模技术的水杯智能设计.docx

目 录中文摘要 2英文摘要 31 引 言 42 Pro/E行为建模的概念功能及分析方法 62.1 行为建模技术概述 62.1.1 什么是行为建模 62.1.2 行为建模的步骤 62.2 创建分析模型 72.2.1 测量 72.2.2 模型分析 82.2.3 几何分析 92.2.4 自定义分析UDA 92.3 敏感度分析 102.4 可行性/优化分析 113 零 件 建 模 133.1 杯体的制作 133.2 手柄的制作 213.3 杯底的制作 274 分析模型 324.1敏感度分析 324.2 可行性分析 364.3 改变模型的参数 38结 束 语 40谢 辞 41参考文献 42中文摘要基于Pro/ E行为建模技术的水杯智能设计摘 要:本文主要介绍了基于Pro/E行为建模技术的水杯智能设计的思路、方法及步骤。先是介绍了行为建模的基本概念功能及分析方法，为水杯的设计提供研究思路及方法，再通过Pro/E软件对水杯进行建模，之后对建好的水杯模型进行分析，包括敏感度分析、可行性分析，利用行为建模的自动求解功能算出原模型需要缩放的比例，然后对模型进行缩放以达到所要求的容积设计，最后改变模型的相关参数完成水杯的智能设计。通过本次毕业设计让我掌握了运用Pro/E行为建模技术进行产品设计的方法和过程，亦让我了解了行为建模技术是一种在设计产品时，综合考虑产品所要求的功能行为、设计背景和几何图形的技术。它采用知识捕捉和迭代求解的智能化方法，使工程师可以面对不断变化的要求，追求高度创新的、能满足行为和完善性要求的设计。它的强大功能体现在三个方面：智能模型、目标驱动式设计工具和一个开放式可扩展环境。关键词：行为建模 水杯 Pro/E 智能设计英 文 摘 要Cups intelligent design based on Pro / E behavior modeling techniquesAbstract：This paper describes the modeling techniques based on Pro / E behavior cups intelligent design ideas, methods and procedures. First introduced the basic concepts of behavioral modeling and analytical methods, provide research ideas and methods for the design of the glass, and then through the Pro / E software modeling, after analysis model built glass cups, including sensitivity analysis , feasibility analysis, using behavioral modeling automatically solving calculated the proportion of the original model needs to be scaled, then the model is scaled to achieve the required volume design, and finally change the model parameters to complete the cups intelligent design. I mastered the use of Pro / E behavioral modeling technology for product design methods and processes of this graduation project, also let me know behavioral modeling technology is the functional behavior of a design of the product, considering the required product design background and geometry technology. It uses knowledge capture and intelligent iterative solution method, engineers can face the changing requirements, the pursuit of highly innovative design to meet the behavior and integrity requirements. Its powerful features embodied in three aspects: the smart model, goal-driven design tools and a open, scalable environment.Keywords: behavioral modeling cup Pro / E Intelligent Design1 引 言毕业设计是高等工科院校培养计划中最重要的实践环节之一, ，能够综合运用所学知识，本次毕业设计的课题是基于Pro/E行为建模技术的水杯智能设计，可以对Pro/E行为建模技术有一个综合的了解。现在是信息电子化时代，社会在飞速发展，机械化生产在现代社会中占有主导地位、越来越精确,复杂的机械设计也随之产生了。然而传统的设计手段远远跟不上时代的潮流。Pro/E有着强大的实体建模、曲面建模以及参数化设计等特点。行为建模是PTC软件特有的功能，它是一个功能扩展模块，其目的是使Pro/E软件不但用于造型，更重要的是用于智能设计，寻找最佳解决方案，在参数的作用下，可通过设定约束参数来改变模型的外形尺寸，达到优化的目的，同时使设计过程更加智能化，更有效率。水杯是我们日常生活中一件必不可少的生活用品，水杯的外形虽然看似简单，但是其设计所涉及行为建模技术的知识面较广与知识点较多，能比较全面的反应Pro/E行为建模技术的设计特点。在这种背景下，通过利用Pro/E绘图软件，将水杯曲面造型形象展现在用户面前，使设计者在设计阶段就能清楚地见到产品的最终结果，及时发现设计问题。因此会有更多的产品设计会用到Pro/E，既减轻工作量，又节省资金。行为建模(Behavioral Modeling)技术是新一代目标导向智能模型分析工具，是一种综合考虑产品所要求的功能行为、设计背景的几何图形的实体建模技术，它采用知识捕捉和迭代求解的智能化方法。行为建模技术使设计软件发展到一个新阶段。美国PTC ( Parametric Technology Corporation，参数技术公司)自二十世纪九十年代起就一直是机械设计和工程方面的佼佼者，它发明的行为建模这一突破性技术，改变了设计过程的本质，使CAD软件不但能用于造型，更重要的是能用于智能设计，寻找最优的解决方案。同时它也是一种参数化设计分析工具，在特定设计意图和设计约数前提下，经一系列测试参数迭代运算后，可以为设计人员提供最佳的设计建议。行为建模技术的强大功能体现在三个方面：智能模型（Smart Models）:内含工程智能。利用全新的特征基础的建模技术，能够捕捉几何、规格、设计意图等知识进行设计。目标驱动设计（Objective-Driven Design：即使面临许多的设计变量、限制条件与设计准则，仍可获得最佳化的解决方案。开放型的可扩展环境（Open Extensible Environment）:能轻松与外部应用软件达成双向沟通，确保设计模型自动反映出结果。利用行为建模技术的自动求解功能，能在最短的时间内找到满足目标的最佳设计方案。帮助设计人员避免了对原模型重复计算求解，集中更多精力专注于创新设计，提高了产品设计效率和可靠性，降低了设计成本，提高了产品的市场竞争力。PRO/E技术的发展与应用水平己成为和衡量一个国家的科学技术现代化和工业现代化的重要标志。近几年来，随着计算机技术的飞速发展，PRO/E技术己经由发达国家向发展中国家扩展，而且发展的势头非常迅猛。因为当今世界工业产品的市场竞争，归根结底是设计手段和设计水平的竞争，发展中国家的工业产品要在世界市场占有一席之地，就必须采用PRO/E技术。我国PRO/E技术的研究和开发工作起步相对较晚，自80年代开始，CAD技术应用工作才逐步得到了开展，随后PRO/E也有了应用，国家逐步认识到开展PRO/E应用工程的必要性和可靠性，并在全国各个行业大力推广PRO/E技术，同时展开PRO/E技术的开发和研制工作。随着POR/E技术的不断研究，开发与广泛应用，对POR/E技术提出越来越高的要求，因此POR/E从本身技术的发展来看，其发展趋势是集成化、智能化、和标准化。利用行为建模技术的自动求解，能在最短的时间内找到满足工程标准的最佳设计。相对于传统的手工反复操作的方法，行为建模的完全自动处理有很多优点。对于简单的问题可以方便的求解，复杂的问题则可以在很短的时间内完成寻找解决方案的任务。行为建模的主要功能是对模型的物理特性作分析，通过优化设计来改变模型的特征尺寸等数据。而在优化设计中，没有考虑模型中有材料受力所带来的内部应力，因此，无法处理应力场，如结构应力、热应力等的问题。处理这些应力问题，可以使用Pro/MECHANICA，对其作有限元分析。本课题采用三维计算机辅助设计技术进行产品的优化设计，通过此次毕业设计使我熟悉掌握运用Pro/E行为建模技术进行产品设计的方法和过程,了解到了Pro/E行为建模技术的方便,相对于传统的建模有着极大的优势。2 Pro/E行为建模的概念功能及分析方法2.1 行为建模技术概述2.1.1 什么是行为建模20 世纪60 年代在计算机广泛应用的基础上发展起来了一项新的技术优化设计，它能大大的缩短设计周期，使设计精度得到显著提高，并且可以设计出用传统的设计方法所无法达到的最优方案。而行为建模(Behavioral Modeling)正是在Pro/E软件中引入优化设计的功能，其目的是使CAD软件不但能用于造型，更重要的是能用于智能设计，寻找最优的解决方案。同时它也是一种参数化设计分析工具，在特定设计意图和设计约束前提下，经一系列测试参数迭代运算后，可以为设计人员提供最佳的设计建议。Pro /E的行为建模模块可以对模型进行多种分析，并可将分析结果回馈到模型，并修改设计。它通过把导出值（如质量分布）包含到参数特征中，再反过来使用它们控制和生成其它模型的几何图形。举例来说，如果要设计一个容积为200ML的杯子，常规做法是先一一计算出杯子的相关尺寸，然后再进行建模。而有了行为建模后，就可以先大致确定杯子的一些尺寸，确定变量（即可变化的尺寸），然后使用优化设计的方法对建立的模型进行优化，改变相关尺寸，最终使杯子的容积为200ML（设计目标）。2.1.2 行为建模的步骤使用行为建模技术，首先要创建合适的分析特征，建立分析参数，利用分析特征对模型进行如物理特性、曲线性质、曲面性质、运动情况等测量。接下来，定义分析目标，通过分析工具产生有用的特征参数，经系统准确计算后找出最佳答案。其具体过程有:建立模型、分析特征、敏感度分析、可行性/优化分析、多目标设计研究、找到答案、改变模型参数。分析特征属于基准特征的一种，其目的是对要设计优化或是可行的参数进行分析。分析模型的物理特性、曲线特性、曲面特性模型运动特性等，是行为建模前的关键一步。敏感度分析可以用来分析模型尺寸或模型参数在指定范围内改变时，多种测量数量(参数)的变化方式。其结果体现为每一个选定的参数得到一个图形，把参数值显示为尺寸函数。可行性研究与最优化分析可以使系统计算出一些特殊的尺寸值，这些尺寸值使得模型能够满足某些用户指定约束，并且系统会从中寻找出可行的最佳的解决方案。多目标设计研究是专门用来处理因大量设计变量与设计约束相矛盾时，产生众多设计目标的情况，它能够寻找出为数不少的解决方案，因而可避免使用可行性/最佳化时所发生的局部解。2.2 创建分析模型从以上行为建模的步骤中可以看出，要进行行为建模，首先要对模型进行分析，建立分析特征，分析特征是属于基准特征的一种。要建立分析特征，可单击主菜单分析或工具栏来建立各种分析特征。常用的分析特征类型有测量、模型、几何、外部分析、机械分析、用户自定义分析等。如图2-1所示图 2-12.2.1 测量使用测量功能在模型上进行测量动作，并且可将此测量结果建立为可用的参数进而产生分析基准，并且在模型树种显示。注意：并不是所有的分析类型都支持特征创建。单击主菜单分析测量，使用下列命令之一测量模型几何：如图2-2所示图 2-2距离 (Distance)：测量两个图元之间的距离。长度 (Length)：测量曲线或边的长度。角度 (Angle)：测量两图元之间的角度。面积 (Area)：测量所选曲面、面组小平面或整个模型的面积。直径 (Diameter)：测量曲面的直径。变换 (Transform)：显示指向第二个坐标系的注释，生成一个包含两个坐标系之间的转换矩阵值的转换文件。2.2.2 模型分析使用模型分析功能可在模型上进行各种物理量的计算，并且可将次结果建立为可以的参数进而产生基准，并在模型树中显示。单击主菜单“分析”“模型”，可进行下列类型的模型分析：质量属性(Mass Properties)：计算零件、组件或绘图的质量属性。X-截面质量属性 (X-Section Mass Properties)：计算剖面的质量属性。单侧体积 (One-Sided Volume)：计算模型在某指定平面一侧的体积。在“零件”和“绘图”模式下，可以使用“单侧体积”类型分析。配合间隙 (Pairs Clearance)：计算在模型中两个对象或图元 (子组件、零件、曲面、缆或图元的任意组合) 间的间隙距离或干涉。全局间隙 (Global Clearance)：计算模型的每个零件或子组件间的间隙。体积干涉 (Volume Interference)：验证所选封闭面组不受任何干涉。全局干涉 (Global Interference)：显示模型中每个零件或子组件之间干涉的有关信息 (在一个绘图或组件中)。短边 (Short Edge)：计算所选零件或元件中的最短边的长度，并确定模型中有多少边比指定长度短。边类型(Edge Type)：确定用于创建所选边的几何类型。厚度 (Thickness)：检测零件的厚度是否大于最大值和/或小于最小值，并计算厚度检测的面积。2.2.3 几何分析几何分析包括曲线和曲面分析，主要用于曲面建模。单击主菜单“分析”(Analysis)“几何”(Geometry)可执行以下分析：二面角 (Dihedral Angle)：显示共用一条边的两个曲面的法线之间的夹角。这在计算相邻曲面期间检查连续性很有用。点 (Point)：计算在曲面上的基准点或指定点处的法向曲率向量。分析并报告在曲线或边上的所选点处的曲率、法线、切线、二面角边点和半径。也可指定坐标系。半径 (Radius)：显示曲面的最小半径。半径等于 1/曲率。曲率 (Curvature)：计算并显示曲面的曲率。从数学的角度来说，曲率等于 1/半径。偏移 (Offset)：显示所选曲面组的偏移。偏差 (Deviation)：显示从曲面或基准平面到其要测量偏差的基准点、曲线或基准点阵列的偏差。剖面 (Sections)：计算曲面的连续性，尤其是在共享边界上的曲面连续性。着色曲率 (Shaded Curvature)：计算并显示曲面上每点处的最小和最大法向曲率。系统在显示曲率的范围内分配颜色值。光谱红端和蓝端的值分别表示最大和最小曲率。拔模 (Draft)：分析零件设计以确定对于要在模具中使用的零件是否需要拔模。显示草图的彩色出图。斜度 (Slope)：彩色显示相对于零件上的参照平面、坐标系、曲线、边或基准轴的曲面的斜率。反射 (Reflection)：显示从指定的方向上查看时描述曲面上因线性光源反射的曲线。反射分析是着色分析。要查看反射中的变化，可旋转模型并观察显示过程中的动态变化。阴影 (Shadow)：显示由曲面或模型参照基准平面、坐标系、曲线、边或轴，投影在另一曲面上的阴影区域的彩色出图。2.2.4 自定义分析UDAUDAUser-Defined Analysis 为用户自定义分析的意思，当系统所默认提供的分析功能无法满足时，可以自行组合实体、曲面、分析等特征，并形成一个局部群组来完成所要的分析工作。UDA的组成原则如下：必须定义为局部群组。域点必须为该局部群组的第一个成分。可加入实体、曲面、基准等特征。必须有一个分析特征作为该局布局组的最后一个成份。由上可知，UDA的局部群组是以域点为首，分析特征为尾，再加入实体、曲面、基准特征于其中，同时，允许再次取用已完成的UDA，并且能控制该UDA 分析结果的显示与否。2.3 敏感度分析敏感度分析可以用来分析当模型某一尺寸或参数在指定范围内改变时，连带引起分析特征的改变情况，利用X-Y图形来显示影响程度。敏感度分析能在较短时间内，让设计师知道哪些尺寸与设计目标存在较明显的关联性。灵敏度对话框中“变量选取”区域“尺寸”按钮的作用是指定尺寸变量；其尺寸的变量变化范围可以在“变量范围”选项区域中的“最小”、“最大”文本框中填写；在“出图用的参数”选项区域中，可以选择与尺寸变量相关的模型；在“步数”选项中，可以选择变量的步幅值。灵敏度分析的目的是在所选定的尺寸变化范围之内，分析相关的变化情况，其结果是一张坐标图，坐标图中的X轴表示尺寸变量，Y轴表示与尺寸变量相关的模型的变化情况。可以将该图形输出为Excel格式或图表格式。为了能动态地显示在变量尺寸变化的过程中，与之相关的模型的变化情况，可以以动画的形式来显示敏感度分析的整个过程。设置方法如图2-3：在敏感度对话框中单击选项优先选项，在弹出的优先选项对话框中勾选“用动画演示模型”。此时，单击敏感度对话框中的计算按钮，模型就会动态的发生变化。图 2-32.4 可行性/优化分析敏感度分析的缺点是只能改变一个尺寸或参数，并且不能自动更改模型，如果可变的量不止一个，就需要用到可行性/优化分析了。单击主菜单分析可行性/优化，即可打开可行性/优化对话框，如图2-4:图 2-4在该对话框中，可行性与优化的区别是:可行性研究实际就是分析模型在给定的变量范围内是否有可能达到我们的目标参数值，对于多个变量同时参与的模型，可能有多种参数的组合可以达到我们的目标参数，但软件一旦找到其中的任一种组合，便会认定目标可行并停止计算，换句话说，可行性分析就想从一个多解方程中找到一个解便结束了，而最优化研究则会从这些所有的解中找到一个最佳的。在该对话框中，有三大类变量，设计目标、设计约束和设计变量。只有当研究类型改为“优化”时，目标选项才有用。设计目标表示最终的优化目的，可以使相应的目标函数最大化、最小化，或绝对值最大化、最小化。设计约束用来体现优化的边界条件，可能是单一的值，也可能是只有上限或下限。设计变量即自变量，优化结果的取得就是通过改变设计变量的数值来实现的，每个设计变量都有上下限，它定义了设计变量的变化范围。3 设计任务本次设计是基于Pro/E的行为建模技术进行的水杯智能设计，先通过Pro/E软件绘制出一个水杯的模型，然后可以通过比例缩放从而得到容积为300ml的水杯。本次设计的水杯容积误差要求在1%之内。4 零 件 建 模4.1 杯体的制作1. 选择菜单栏的【文件】/【新建】命令。建立新的文件，命名为“cup1”。2. 单击特征工具栏中的草绘基准曲线按钮 ，系统弹出如图4-1所示草绘基准曲线提示对话框，要求选择基准草绘平面和草绘平面和草绘视图方向参照。图 4-1图 4-23选择如图4-2所示TOP基准平面为基准曲线草绘平面。系统提示选择草绘视图方向参照，选择RIGHT基准面为草绘视图方向参照。单击草绘按钮 ，系统弹出尺寸参照对话框,要求选择尺寸标注参照。单击尺寸标注参照对话框中的关闭按钮,接受系统默认的尺寸标注参照。单击系统工具栏中的基准参照平面显示开/关按钮 ,关闭基准平面显示。.单击绘制椭圆按钮 ，绘制椭圆，双击鼠标中键结束椭圆命令。单击修改按钮 ，逐一选择椭圆的尺寸标注，将其改成如图4-3所示。单击特征工具栏中的剖面确定按钮 ，结束基准曲线绘制。图 4-34. 单击系统工具栏中的视图列表按钮 ，选择【标准方向】选项，单击系统工具栏的基准参照平面显示开/关按钮 ,打开基准平面显示。再单击系统工具栏中的基准参照平面显示开/关按钮 ，系统弹出基准平面提示对话框，要求选择基准平面的参照。选择TOP基准面为基准平面参照。图 4-45. 在如图4-4所示的基准平面提示对话框中【平移】输入栏中输入平移距离“233”,单击确定按钮结果如图4-5所示，产生基准平面DTM1，如图4-6所示。图 4-5图 4-66. 单击特征工具栏中的草绘基准曲线按钮 ，系统弹出草绘基准曲线提示对话框，要求选择基准草绘平面和草绘平面和草绘视图方向参照。选择DTM1基准面为基准曲线草绘平面。系统提示选择草绘方向参照，接受系统默认的草绘视图方向参照，单击 按钮，系统弹出尺寸标注参照对话框，要求选择尺寸标注参照。单击尺寸标注对话框中的关闭按钮，接受系统默认的尺寸参照。 单击系统工具栏中的基准参照平面显示开/关按钮 ,关闭基准平面显示。单击绘制圆弧按钮 ，绘制两条圆弧（绘制时使两圆弧半径相同，系统用“R1”标示），双击鼠标中键结束圆弧命令。如图4-7所示图 4-77. 单击修改按钮 ，逐一选择圆弧的尺寸标注，将其改成如图4-7所示。单击倒圆角按钮 ，逐一选择如图4-7所示圆弧，双击鼠标中键结束倒圆角命令，单击修改按钮 ，选择圆角的尺寸标注，将其改成如图4-8所示。单击动态修剪剖面按钮 ，逐一选择如图4-8所示圆弧P1、P2将其修剪，单击特征工具栏中的剖面按钮 ，结束基准曲线绘制。结果如图4-9所示。图 4-8图 4-98. 单击系统工具栏中的视图列表按钮 ，选择【标准方向】选项，结果如图所示4-10。图 4-109. 单击系统工具栏的基准参照平面显示开/关按钮 ,打开基准平面显示。单击特征工具栏中的草绘基准曲线按钮 ，系统弹出草绘基准曲线提示对话框，选择FRONT基准面为基准曲线草绘平面。系统提示选择草绘方向参照，接受系统默认的草绘视图方向参照，单击 按钮，系统弹出标注参照对话框，单击尺寸标注参照对话框中的关闭按钮，接受系统默认的尺寸标注参照。 单击系统工具栏中的基准参照平面显示开/关按钮 ,关闭基准平面显示。单击使用现有的边按钮 ，选择如图4-11所示线段P1、P2、P3处，结果如图4-11所示，产生3条线段（系统加亮显示线段端点）。单击绘制圆弧按钮 ，绘制两条圆弧，双击鼠标中键结束圆弧命令。单击尺寸修改按钮 ，逐一选择圆弧尺寸标注，将其修改为如图4-12所示。按住Ctrl键，逐一选择线段P1、P2、P3，按Delete键将其删除（也即把使用的线段删除，使用线段的目的是容易让容易绘制的圆弧与其端点对齐），结果如图4-12所示。图 4-11图 4-1210.单击特征工具栏中的剖面确定按钮 ，结束基准曲线绘制。单击系统工具栏中的视图列表按钮 ，选择【标准方向】选项，结果如图4-13所示。图 4-1311.选择菜单栏中的【插入】/【边界混合】命令，绘制边界混合曲面，系统在左下方的信息提示区出现边界混合曲面选项，系统提示选择第一方向曲线，按住Ctrl键，逐一选择如图4-13所示的两条弧基准曲线。在边界混合曲面选项中选择第二方向曲线【无项目】栏。系统提示第二方向曲线，按住Ctrl键，逐一选择如图4-13所示的椭圆及圆环基准曲线，单击信息提示区右侧的边界混合曲面参数确定按钮 ，结果如图4-14所示。图 4-1412.单击圆角按钮 ，系统在左下方的信息提示区出现圆角特征选项，系统提示选择要圆角的边，按住鼠标中建旋转视图，选择较尖的曲面边P1。.在信息提示输入圆角半径值“6”，按Enter键确认，单击信息提示区右侧的圆角参数确定按钮 ，结果如图4-15所示。图 4-1513. 单击系统工具栏中的视图列表按钮 ，选择【标准方向】选项。打开模型树列表，如图4-16所示，按住Ctrl键，选择要隐藏的的基准面DTM1和边界混合曲面，并在所选项目上单击鼠标右键，在弹出菜单中选择单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【隐藏】命令。图 4-164.2 手柄的制作1. 单击系统工具栏的基准参照平面显示开/关按钮 ,打开基准平面显示。 单击特征工具栏中的草绘基准曲线按钮 ，系统弹出草绘基准曲线提示对话框， 选择FRONT基准面为基准曲线草绘平面。系统提示选择草绘方向参照，接受系统默认的草绘视图方向参照，单击草绘按钮，系统弹出尺寸标注参照对话框，要求选择尺寸标注参照。单击尺寸标注参照对话框中的关闭按钮，接受系统默认的尺寸标注参照。单击系统工具栏中的基准参照平面显示开/关按钮 ,关闭基准平面显示。单击偏移现有的边按钮 ，选择圆弧P1，系统给处出偏移方向，在如图3-17所示提示区输入偏移距离“-16”，按Enter键确认，单击确定按钮 。继续选择圆弧P1，系统给出偏移方向，在如图3-18所示提示区输入偏移距离“-48”，按Enter键确认，单击确定按钮 。双击鼠标中键结束偏移命令。图 4-17图 4-182. 双击绘圆按钮 ，绘制出两个圆（绘制时使两圆直径相同，系统用“R1”标示），双击鼠标中建结束绘圆命令。选择相切按钮 ，并单击，逐一选择两圆与两圆弧,使得两圆与两圆弧都相切，单击尺寸标注按钮 ，分别选择两圆中心点与水平线，放置垂直标注尺寸，再单击尺寸修改按钮 ，逐一选择如图所示两个垂直尺寸标注，将其修改为如图4-19所示。.单击动态修剪剖面按钮 ，逐一选择多余的圆弧将其修剪，结果如图4-19所示。图 4-193. 单击特征工具栏中的剖面确定按钮 ，结束基准曲线绘制。单击系统工具栏中的视图列表按钮 ，选择【标准方向】选项，结果如图4-20所示。图 4-204. 单击系统工具栏中的基准参照平面显示开/关按钮 ,打开基准平面显示。单击特征工具栏中的基准平面按钮 ，系统弹出基准平面所示对话框，要求选择基准平面参照。选择FRONT基准平面参照。在如图4-21所示记住平面提示对话框【平移】输入栏内输入平移距离“50”，单击确定按钮，生成基准平面DTM2。图 4-215. 单击特征工具栏中的草绘基准曲线按钮 ，系统弹出草绘基准曲线提示会话框，选择基准平面DTM2为基准曲线草绘平面。系统提示选择草绘方向参照，接受系统默认的草绘视图方向参照，单击草绘按钮，系统弹出尺寸标注参照对话框，单击尺寸标注参照对话框中的关闭按钮，接受系统默认的尺寸标注参照。 单击系统工具栏中的基准参照平面显示开/关按钮 ,关闭基准平面显示。单击偏移现有的边按钮 ，选择圆环右边圆弧，系统给处出偏移方向，在如图4-22所示提示区输入偏移距离“6”，按Enter键确认，单击确认，单击确定按钮 。继续选择圆环左边的圆弧，系统给出偏移方向，在如图4-23所示区输入偏移距离“-10”，按Enter键确认，单击确定按钮 ，双击鼠标中键结束偏移命令。图 4-22图 4-236. 单击绘制圆弧按钮 ，绘制如图4-24所示两个圆弧（绘制时使两个圆弧经过偏移圆弧的端点，并与右侧圆弧相切，系统用“T”标示），双击鼠标中建结束圆弧命令。单击特征工具栏中的剖面确定按钮 ，结束基准曲线绘制。图 4-247. 单击系统工具栏中的视图列表按钮 ，选择【标准方向】选项，单击系统工具栏中的基准参照平面显示开/关按钮 ,打开基准平面显示。打开模型树列表，选择要隐藏的基准平面DTM2，并在所选项目上单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【隐藏】命令，将基准面DTM2隐藏。选择如图4-25所示要镜像的基准曲线。图 4-258. 单击特征工具栏中的镜像按钮 ，系统在左下方的信息提示区出现镜像特征选项，提示选择镜像基准面，选择FRONT基准面为镜像基准面，选择信息提示区右侧的镜像参数确定按钮 ，结果如图4-26所示。图 4-269. 单击系统工具栏中的基准参照平面显示开/关按钮 ,关闭基准平面显示。选择菜单栏中的【插入】/【边界混合】命令，绘制边界混合曲面，系统在左下方的信息提示区出现边界混合曲面选项，的、如图4-27所示。图 4-2710. 系统提示选择第一方向曲线，按住Ctrl键，逐一选择如图4-26所示的基准平曲线P1、P2、P3。单击信息提示区右侧的边界混合曲面参数确定按钮 ，结果如图4-28所示。图 4-2811. 打开模型树列表，选择要取消隐藏的边界混合曲面，并在所选项目上单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【取消隐藏】命令，将曲面重新显现出来。结果如图4-29所示图 4-2912. 按住Ctrl键，按图4-29所示选择要合并的曲面P1、P2（也可以在模型树中进行选择），选择菜单栏中的【编辑】/【合并】命令，系统在左下方的信息提示区出现曲面合并特征选项，单击曲面合并特征选项中的第一组曲面保留方向切换按钮，和第二组曲面保留方向切换按钮，得到所需要的曲面合并结果（可以单击预览按钮 查看曲面合并结果）。单击信息提示区右侧的曲面合并参数确定按钮，结果如图4-30所示。图 4-303.3 杯底的制作1. 打开模型树列表，按住Ctrl键，逐一选择草绘1、2、3、4，边界混合1、2及镜像等特征，并在所选项目上单击鼠标右键，在弹出菜单中选择【隐藏】命令，将椭圆标示的特征隐藏，结果如图4-31所示。图 4-312. 选择菜单栏中的【编辑】/【填充】命令，系统在左下飞的信息提示区出现曲面填充选项，选择如图4-31所示椭圆基准曲线P1作为曲面填充边界，系统会弹出截面选取提示对话框，单击继续按钮，单击确定按钮 ，结果如图4-32所示。图 4-323. 打开模型树列表，选择要取消隐藏的曲面边界混合1，并在所选项目上单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【取消隐藏】命令，将曲面重新显现出来，按住Ctrl键，选择要合并的曲面特征（最后两项）。选择菜单栏中的【编辑】/【合并】命令，系统在左下方的信息提示区出现曲面合并特征选项，单击信息提示区右侧的曲面合并参数确定按钮 ，模型树如图4-33所示，产生新的曲面合并特征。图 4-334. 单击圆角按钮 ，系统在左下方的信息提示区出现圆角特征选项，系统提示选择要圆角的边，选择如图4-34所示曲面边P1，按住鼠标中建，旋转视图如图，按住Ctrl键，选择另一侧曲面边P2。在信息提示区输入圆角半径“3”，按Enter键确认，单击信息提示区右侧的圆角参数确定按钮 ，结果如图4-34 所示。图 4-345. 打开模型树列表，选择要加厚的曲面特征（倒数第二项曲面合并2）。选择菜单栏中的【编辑】/【加厚】命令，系统在左下方的信息提示区出现曲面加厚特征，在厚度栏输入曲面厚度“1.5”（单击曲面加厚方向切换按钮，选择向外生长方向）。单击信息提示区右侧的曲面加厚参数却确定按钮 ，结果如图4-35所示。图 4-356. 选择模型树列表，按住Ctrl键，逐一选择边界混合1，边界混合2及合并等特征，并在所选项目上单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【隐藏】命令，继续选择加厚的特征，并在所选项目上鼠标右键，在弹出的菜单中选择【隐含】命令，系统弹出隐含提示对话框，单击确定按钮，选择菜单栏中的【插入】/【扫描】/【薄板伸出项】命令，系统会弹出扫描提示对话框。选择菜单管理器中的【选取轨迹】命令，系统弹出链选取菜单选项，要求选择扫描轨迹。草绘出如图4-36所示的扫描轨迹，然后结束草绘。图 4-366. 系统弹出扫描薄板生长方向设置菜单管理器，选择菜单管理器中的【正向】命令。在提示区输入扫描薄板生长厚度“1.5”，单击确定按钮 ，单击如扫描提示对话框中的确定按钮。单击系统工具栏中的视图列表按钮 ，选择【标准方向】选项，选择菜单栏中的【编辑】/【恢复】/【上一个】命令，恢复被隐含的实体，结果如图4-37所示。图 3-577. 在模型树列表，选择要隐藏的曲线【草绘1】，并在所选项目上单击鼠标中键，在弹出的菜单中在选择【隐藏】命令，将椭圆曲线特征隐藏，保存文件。通过以上步骤便将水杯的造型设计完成了，接下来便要对该模型进行分析了，进一步完成水杯的容积设计，最终完成水杯设计。5 智能设计5.1 确定水杯容积的面组1.在模型树上将“在此插入”移到“加厚2”的前面使用平面创建工具 ，以平面DTM1为参考平面，如图5-1所示，在偏移的方框里填写“-10”，按下Enter键生成平面DTM3，在平面DTM3里进行草绘，选取矩形工具 ，绘制一个大于水杯模型杯口的矩形就可以了，不必在意尺寸，如图5-2所示，完成之后退出草绘。选中所绘的矩形，在【编辑】选项中找到【填充】点击它完成矩形的填充，如图5-3所示。再按住Ctrl键选中新生成的矩形面与原来存在的水杯杯体面，在【编辑】中找到【合并】选项对上述所选进行合并。生成如图 5-4所示图 5-1图 5-2图 5-3 图 5-42.找到【分析】/【测量】/【体积】，并点击【体积】会弹出体积块窗口，选择【面组】在单击绘图栏中的模型，可以测出该面组的体积，如图4-5所示。（这个体积就是将来水杯的容积，只要对它的体积进行改变就能改变水杯的容积，从而达到水杯的容积要求。）测得的体积达到了2287毫升，这与所要求的300毫升差的太多了，所以要对该模型进行缩放，而且缩放比例要小于“1”。图 5-53.在【插入】中找到【扭曲】，并点击它，会弹出扭曲的特征选项，再单击模型会显示如图5-6所示的选项，点击变换按钮进行三维缩放，在【选项】中点击【缩放】在后面的方框栏中输入“0.5”，如图5-7所示按Enter键确认，完成缩放。图 5-6图 5-74. 选择【分析】/【测量】/【体积】选项并单击它，再选择模型，选择【体积块】中的【面组】进行测量，在左下角的选项中选择【特征】进行保存，如图5-8所示，单击该栏的确定结束。图 5-85.2敏感度分析1.单击【分析】在弹出的窗口中选择【敏感度分析】，会弹出【敏感度】窗口，在【变量】栏中选择扭曲的缩放比例，系统会自动给出变量范围，在【出图用的参数】中选择上一簿保存的特征。计算的步数默认为“10”，如图5-9所示，单击计算，会产生敏感度分析曲线如图5-10所示。图 5-9图 5-105.3 可行性分析1. 在上述步骤的基础上进行可行性分析，从图5-10所知300毫升的缩放比例在0.50.52之间，可以进一步缩小范围。在【分析】栏中找到【可行性/优化分析】并单击它，会弹出【优化/可行性】窗口，在【参数】中选择【添加】选项，单击之会弹出如图5-11所示的方框，点击设置，在【值】中填写“300000”，之后单击确定按钮。图 5-112.在【添加尺寸】中选择扭曲的缩放比例，在弹出的尺寸后分别把最小尺寸、最大尺寸改成“0.5”、“0.52”，如图5-12所示，然后单击【计算】按钮，会产生可行的方案如图5-13所示，缩放比例是“0.51”图 5-12图 5-133. 选择【分析】/【测量】/【体积】，对已经产生的模型进行测量，得到结果如图5-14所示，计算误差： 0.1% 误差为1%，小于设计要求的误差1%，因此此次的设计是成功的，缩放比例就定位“0.51”。图 5-145.4 改变模型的参数1. 将到此处所处理的模型进行保存，保存为副本命名为“cup2”。再在模型树的区域里将自建立DTM3以来的步骤全部删除，恢复到绘制完模型的原状，将【在此插入】移到【伸出项 标识573】后面，在【编辑】选项中找到【模型缩放】并单击之，在弹出的比例方框中填写比例“0.51”之后确定。如图5-15所示。模型缩放后虽然模型的外形不会发生变化，但是其尺寸会发生变化，一般的尺寸变化没有什么问题，但是厚度尺寸发生变化会影响水杯的质量以及水杯的寿命，因此要对其厚度进行改变。图 5-152. 在模型树的区域里选中【加厚】右击鼠标会弹出一个对话框，选择【编辑定义】选择厚度的方框，发现厚度值发生改变变成了“0.765”，将该值改为原来的“1.5”，其他不必改变，单击确定按钮。同样的道理，在【伸出项 标示573】中将薄板的厚度也改为“1.5”。单击确定，这样整个水杯的设计就完成了。最后将改图进行保存就算完成了。保存文件副本命名为“cup3”，它就是最终的模型。6 结 束 语本次毕业设计的课题是基于Pro/E行为建模技术的智能设计，这次设计主要依赖于Pro/E软件才完成的设计。先是使用Pro/E软件的造型功能绘制出一个与市面上类似的水杯模型，然后在设计好的模型基础上利用比例缩放达到设计所要求的300ml的容积。然而要计算出这个缩放比例需要使用行为建模技术，在熟悉了行为建模技术的整体步骤之后，对设计好的模型进行分析。首先，把水杯的容积的面组从设计好的水杯模型中分离出来，好进一步进行分析。之后测量一下刚刚分离出来的面组的体积，以确定要缩放的大致比例，将其用扭曲缩放到0.5，测量出此时的面组体积，将其保存为特征。之后对此时的面组进行敏感度分析，在得到的敏感度曲线中找到300ml的体积的缩放比例更加精确的比例值范围。确定了比例范围之后对该面组再进行可行性分析，在得到的可行的结果后，系统会自动给出要缩放的比例值，为“0.51”，将该模型进行保存，回到水杯的造型结束之后，对其进行缩放，缩放值为“0.51”。缩放完成后水杯的厚度会发生改变，变薄之后会影响其寿命，所以要将其改为原来的厚度以确保其质量。通过本次毕业设计让我明白了行为建模技术的基本操作步骤，让我了解了行为建模技术的优势，行为建模技术可以通过比例缩放设计出同一系列的容积的水杯。只要给出所以要求的水杯的容积目标，不用再专门重做一个模型，只要在在该模型的基础上利用行为建模技术求出缩放的比例，就可以做出同一系列的水杯，省时省力。在做本次毕业设计之前，我自认为学过Pro/E软件而且自学网上也有很多关于Pro/E软件操作的视频教程，水杯这个模型又很简单，觉得本次的毕业设计很简单，应该很快 就能完成了，但是一旦做起来就不一