豆浆机说明书.doc

河北工程大学毕业设计摘 要本设计说明书是将家庭使用的豆浆机外形和单片机控制系统的设计与改进过程。该豆浆机保持了豆制品传统加工工艺精华,主要通过单片机和豆浆机容量等一些关键零件的控制。,运用电加热原理和声光报警等系统有效地防止豆浆蛋白质破坏。这种全自动豆浆机是由很多零部件和多功能系统组成，其中精磨器、防干烧探针、防溢电极合理布局在下盖上，机头部分主要采用蓝色背景光显示；聚集电子零件的PCB印刷电路板；微电脑控制板。对这些采用科学的操作程序将对豆浆机的性能和创新有巨大的影响。关键词：豆浆机、精磨器、微电脑控制板、单片机等AbstractThe design specification is the shape and soya-bean milk machine family using single-chip microcomputer control system design and process improvement. This soya-bean milk machine maintained a bean products traditional processing essence, mainly through the single-chip microcomputer and soya-bean milk machine capacity of some key parts such as the control. The principle, using electric heating the audible and visual alarm system effectively prevent soya-bean milk protein disrupted. This automatic Soya-bean milk machine composed by many parts and multifunctional system composition, including fine grinding machine, prevent dry heating probe, prevent excessive electrode rational layout, next cover nose section main USES blue background light show; Gather electronic parts of printed circuit board (PCB); Microcomputer control panel. For these adopt scientific operating procedures will Soya-bean milk machine performance and innovation to have a big impact. Keywords: Soya-bean milk machine, fine grinding machine, micro-computer control panel, microcontroller, etc. 目 录摘 要IAbstractII第 1 章 设计思路与方案11.1设计思路11.2 工作控制方案设计1第2章九阳豆浆机的发展历史22.1九阳豆浆机的发展历程22.1.1 豆浆机行业的首创者王旭宁（1994-2002）22.1.2 九阳豆浆机的发展步伐（2002-至今）22.2九阳豆浆机的技术根基32.2.1先进的技术是基础，设计创新是核心32.2.2九阳15年产业变化32.2.3豆浆机行业的新卖点32.2.4九阳豆浆机的策略三部曲32.2.5九阳销售动力42.2.6九阳豆浆机的发展转变对比42.2.7九阳豆浆机的销售的路线42.2.8九阳销售理念和对消费者的改变4第3章结构设计63.1结构组成63.2各部分作用63.3各部件的选择原则73.4 PRO/E下的零件建模83.4.1 Pro/E软件系统简介83.4.2 Pro/Engineer Wildfire概述83.4.3 Pro/Engineer系统的特点93.4.4 Pro/Engineer软件模块介绍103.4.5下盖结构建模143.4.6 杯体的结构建模193.4.7 电机的结构建模223.5结构设计对机器的影响243.5.1对性能的影响243.5.2对安全的影响24第4章 系统组成及工作原理254.1 系统组成254.2系统的工作原理25第5章 单元电路设计275.1传感器的设计及选用275.1.1传感器的作用及组成275.1.2传感器的设计与选用275.1.3传感器的工作原理305.2单片机处理电路的设计及选用305.2.1单片机处理电路的设计305.2.2单片机的选用305.2.3单片机的作用及组成315.2.4单片机的结构引脚及功能315.3缺水，沸腾溢出电路设计335.3.1缺水溢出电路的作用及组成335.3.2缺水、沸腾溢出电路工作原理335.4报警电路设计345.4.1报警电路的作用345.4.2报警电路设计345.4.3报警电路的工作原理345.5磨浆及加热电路设计345.5.1打浆电路的作用345.5.2加热电路的作用345.5.3打浆及加热电路的设计345.5.4打浆及加热电路的工作原理345.6电源电路的设计355.6.1电源的作用及组成355.6.2电源技术指标355.6.3整流二极管、变压器容量的计算与选择365.6.4稳压器的选用365.6.5电源工作原理38第6章程序设计396.1程序流图39第7章 产品制作与调试417.1 PCB板设计417.2元器件检测与元器件项目表437.2.1元器件检测437.2.2产品安装44结束语46参考文献47附录48致谢49V河北工程大学毕业设计第 1 章 设计思路与方案1.1设计思路 随着我国生活水平的不断提高，对豆浆机的需求量日益增加，豆浆机是豆浆产品的发明与推广者，则豆浆机需不断更新不断技术升级是关键。家用豆浆机全自动控制装置是在单片机的程序控制下进行工作的。打浆时，插上电源插头，接通电源, 直接按“启动”键，控制电路控制豆浆机工作。先给黄豆加热大约8分左右，并由传感器检测温度，当温度达到打浆设定的温度时停止加热。豆浆机电机开始工作，电机按间歇方式打浆：运转20秒后停止转运，间歇10秒后再启动打浆电机，如此循环进行打浆次。磨浆完后，开始对豆浆加热，豆浆温度达到一定值时，豆浆上溢。当豆浆沫接触到防溢电极时，停止加热，间歇20秒后再开始加热，如此循环16次，豆浆加工完成，间歇10秒后发出音响信号工作结束后，电热器、电机等部件自动断电，提示豆浆已做好。拔下电源插头后，即可准备饮用豆浆。上述过程均采用微电脑自动控制，用时20分钟左右，用电不足0.2度，。1.2 工作控制方案设计 此方案由单片机、传感器、功能电路、沸腾检测电路、磨浆电路、加热控制电路、报警电路等组成。先将黄豆放入豆浆机的杯体内，杯体内加入1000-1200ml的水。装好拉法尔网，接好电源，蜂鸣器长鸣一声，提示电源已接好，LED指示灯亮，此时防干烧探针开始检测水位线，若水位线太低或太高时，蜂鸣器就会发出柔和的报警声，提示用户加水或减少水。若防干烧探针检测到水位线符合标准，则按下“启动键”，机器开始加热，当加热温度达到90度左右时，停止加热，报警器发出3声报警声时，电机开始工作，开始搅浆。搅浆3秒，电机停止工作，继续加热，当加热到95度左右时，电机再次开始工作，打浆5次后，加热电路开始工作，进入煮浆阶段。直到豆浆煮沸后，当浆沫碰到防溢电极后，加热电路断开，浆温下降，此时浆沫离开防溢电极，加热短路再次导通，再次开始加热，如此反复持续5分钟左右，豆浆机停止加热，并发出报警声，提示豆浆已做好，第2章 九阳豆浆机的发展历史在现代快节奏生活的冲击下，饮用豆浆的习惯生正逐渐减弱。而正是豆浆机的出现，这种状况才得以扭转。更多人青睐豆浆饮品。而豆浆机的质量很大程度上决定着豆浆品质。目前，豆浆机已经是制作豆浆必备工具。通过十几年的发展和创新，我国的豆浆机行业日趋规模化，每年不乏有特色的新产品出现，如何找到豆浆机的创新点，如何把握豆浆机发展趋势？设计新颖的产品和新技术的运用又将带来怎样的新概念？这将影响豆浆系列饮品给我们带来的品质生活。 第一台全自动家用豆浆机是九阳的现任董事长王旭宁发明的，因此有了九阳这个商标。这种全自动家用豆浆机，是家庭自制 多种五谷豆浆、全豆豆浆、果蔬豆浆、玉米汁的实用小家电。全自动家用豆浆机采用微电脑控制，预热、粉碎、煮浆、延时熬煮全自动完成，可在十几分钟做出各种新鲜香浓的熟豆浆，全自动家用豆浆机具有多重功能设置，可以根据您的需要选择不同的工作程序。全自动家用豆浆机型运用了专利多功能易清洗技术-拉法尔网，实现全循环粉碎，营养释放更充分。全自动家用豆浆机还运用了 “文火熬煮技术”，豆浆通过“大火煮沸，文火熬香”的科学熬煮后，熬的透，喝着香。同时，豆浆均质乳化效果好，五谷豆浆香稠营养，更利于人体吸收。1994年，九阳创始人王旭宁发明了世界上第一台全自动家用豆浆机。1999年，智能型家用全自动豆浆机获得国家发明专利。2000年，九阳的豆浆制备方法及自动豆浆机再次获得国家发明专利。“家庭自制熟豆浆”使九阳家用全自动豆浆机很快在市场上占有一席之地，人们的豆浆消费习惯随之开始由传统的“外出购买”转变为“家庭自制”。自此，九阳成为中国家用豆浆机行业的首创者，在这个前人尚未涉足的领域开疆辟土。专利技术是九阳的核心竞争力之一，15年间，九阳对豆浆机产品技术进行了九次重大革新，在2006年推出“无网豆浆机”完成第8次技术革新后，于2008年全新推出了“五谷精磨器”使豆浆口感和营养得到了质的飞跃。目前九阳已经拥有了20多项国家专利，积累了15年的专业经验，可以说九阳豆浆机的发展史就是豆浆机行业的发展史，每一个关键专利技术的发明，都使豆浆机产业发展上升到一个新的高度， 15年来，九阳致力于产品技术的研发升级，通过智能不粘、文火熬煮、五谷精磨器等技术提高粉碎效果和营养价值，并保证产品的便利性和安全性。2.1九阳豆浆机的发展历程2.1.1 豆浆机行业的首创者王旭宁（1994-2002）1994年，九阳创始人王旭宁发明了世界上第一台全自动家用豆浆机。1999年、2000年九阳先后获得智能型家用全自动豆浆机、豆浆制备方法及自动豆浆机的国家发明专利。“家庭自制熟豆浆” 将人们的豆浆消费习惯由传统的“外出购买”转变为“家庭自制”。2.1.2 九阳豆浆机的发展步伐（2002-至今）2002年，王旭宁、黄淑玲、朱泽春等共同出资，成立山东九阳小家电有限公司。2004年，建立了多个生产基地，九阳开始朝着集团化方向发展。2007年9月正式改制为股份公司。2008年5月28日，九阳股份在深交所正式挂牌上市，九阳股份公布的2008年报数据表明，2008年九阳股份实现营业收入43.23亿元，同比增长122.54；利润5.38亿元，同比上升71.712.2九阳豆浆机的技术根基 2.2.1先进的技术是基础，设计创新是核心九阳之所以能够创造豆浆机行业，并始终保持绝对领先地位，一，是得益于其突破性的思维，二，在于其后期的持续创新能力。专利技术是九阳的核心竞争力之一，九阳十五年间，对豆浆机产品技术进行了多次重大革新：2006年，九阳完成了第8次技术革新，推出了“无网豆浆机”，丰富了产品系列。进入2008年，九阳第9次技术革新，推出了“五谷精磨器”使得豆浆营养和口味得到质的飞跃。目前九阳已经拥有了20多项国家专利，积累了十五年的专业经验，可以说九阳豆浆机的发展史就是豆浆机行业的发展史，不仅是“外观设计”，而是融合了品牌、结构、材料、颜色、控制、文化等多种因素。2003年，九阳豆浆机JYDZ-17 、电磁炉JYC-24E、JYC-21D三款产品荣获中国工业设计创新大奖CIDF金奖，2009年， JYDZ-29荣获财富中文版举办的“年度最成功设计”大奖。 2.2.2九阳15年产业变化九阳连续保持15年的领先优势，市场份额高达80%以上，九阳的发展，2007年整个豆浆机行业市场规模达550万台，在2008年相对于2007年翻一番。这些表明这个行业仍存在巨大的潜在空间，产业的壮大。2.2.3豆浆机行业的新卖点阳光豆坊豆料是九阳产业延伸的新卖点。数据显示，2008年九阳销售大豆共5000吨（剔除掉随机赠送的大豆），共实现大豆的销售收入1300万元。其中，大豆的销售毛利率为41%。尽管相对于整个公司43亿多元的营收。与豆浆机一样，阳光豆坊同样打的是健康牌。包装精美的阳光豆坊产品在经过严格把关的育种、种植、收割之后，还要经过机选、人工手序，并根据营养学原理进行五谷原料的科学配比。到今天，九阳所倡导的理念，已经从一种消费习惯转变成为了一种包含“豆浆文化”在内的健康生活风尚。2.2.4九阳豆浆机的策略三部曲一是对当地农业产业结构的重要改造，拉动内需刺激经济，主动参与和掌握上游产业链的定价；二是将公司盈利模式从豆浆机的一次销售模式转变为长期结合豆浆豆的反复销售模式；三是通过提供制作原料，将九阳与其它豆浆机生产商的关系从竞争向合作转变：不管市场如何发展，消费者选择谁家的豆浆机，最后都可以选择九阳的豆子，随着豆浆机的普及，将是不可估量的巨大市场。2.2.5九阳销售动力九阳的销售也有此困难的一面，如何开展营销工作，信念是最本原的动力。九阳人至始至终坚信，豆浆一定会受到消费者欢迎，豆浆机行业一定会发展，市场规模一定会扩大。因此，九阳在营销工作上的起步、开拓、探索、坚持，信念支撑着九阳人积累了足以让同行学习借鉴的经验，我们称之为“九阳”式营销。在经历了多年“寂寞的开疆拓土”之后，已经把豆浆机行业做成了众多品牌眼红的热门产业，同样，九阳也已经成长为小家电行业最具知名度的品牌。2007年，九阳的品牌价值增加到12.07亿元。2.2.6九阳豆浆机的发展转变对比九阳从成立至2002年，品牌之路颇为艰辛。默默无闻的九阳，品牌推广宣传显得力不从心。没有强大的销售网络，没有资金，没有主流媒体的广告传播，于是在 2002年，九阳提出“争创新鲜健康小家电第一品牌”的目标，首先要改变消费者对品牌认识的误区。在2008年，九阳成功上市，融资9亿元不仅扩大生产、研发、营销投入，而且还加速提高企业发展规模与推动产业扩张。提出了更进一步的目标，即“打造中国健康厨房小家电第一品牌”，如今已经成为厨房小家电最具影响力的品牌之一。以豆浆机及豆浆配料为主打产品，在巩固豆浆机市场龙头地位的情况下，以电磁炉、营养煲、料理机、榨汁机等其他关联化产品为依托，并不断进行新产品的开发和推广和完善公司的健康厨房小家电产品线。2.2.7九阳豆浆机的销售的路线九阳公司从一开始就确立小区域代理模式，这在一定程度上保证经销商的赢利空间，刺激了他们的积极性，发挥了经销商的能动性，充分利用了经销商的人力、物力、财力、社会关系。如今，营销网络由公司本部、一级经销商和销售终端三个层次构成。公司目前有450名一级经销商，营销网络覆盖全国270个以上地级城市、2000个县级城市，在对一级经销商的管理上，公司对省级和地级市经销商级市、县和乡镇合二为一，使营销渠道更为扁平。另外，九阳与沃尔玛、麦德龙、国美、苏宁、泰斯科等全国大连锁零售机构都建立了紧密合作关系，2007年，公司销售网络已初步形成了以电器专营店和大卖场为主，百货商场、分销商和专卖店齐头并进的发展态势。 攸关重要的是要对重视销售网络的终端形象，做了大量工作。对专柜摆放、促销地台、宣传海报、演示派送等工作制定了严格的标准语规范，极大提升了终端形象与品牌知名度。2.2.8九阳销售理念和对消费者的改变九阳一方面加强全国的庞大销售网络。另一方面通过广告投入、终端演示及赠饮的模式，加强消费者教育，提高销量。最初，消费者一般在外面才喝豆浆。九阳改变了人们的这个习惯。使消费者在家自制豆浆，这样方便了人们的生活。在销售方面，通过产品演示、讲解，一定能提高豆浆机的销售。把一个产品做成了一个行业，创造了一个全新的消费市场。九阳董事长王旭宁坚信“文化引导消费”的理念，“从卖产品到卖生活方式”。因此，从一开始九阳就确立了体验式营销策略。在2007年提出了 “终端体验，快乐品尝”的活动在各大商地超市展开，让全国近亿消费者品尝到鲜浓豆浆的体验营销效果尤其显著，市场规模的扩张超出预期，各地严重断货！在2008年，九阳在全国建设了600多家九阳豆浆生活馆。如同APPLE体验店，消费者在九阳豆浆生活馆里可以自己制作和免费品尝各种五谷花色豆浆。 第3章结构设计为了满足人们对豆浆的需求。在豆浆的市场中，豆浆机的出现成为一个焦点，由于豆浆机技术上的一些问题，豆浆机存的一些问题没有得到有效地解决，像清洗机件困难、烧糊、打浆时喷溅、煮浆时溢出、口感和营养的不足、外观设计不协调等问题都制约了其发展。 本次设计主要从豆浆机的历史与现状出发，推断出豆浆机的发展趋势；从豆浆机的基本原理出发，透析豆浆机出现的缺陷，从设计理论和创新设计的理念出发，通过人们对理想豆浆机调查和数据统计的基础上，对豆浆机的结构、选材、外形等做了改进，提高热效率，同时也解决烧糊电加热管和营养损失等问题，增加了旋转内胆的设计，并在此基础上对打浆和熬煮方式进行了改进。在进行结构改进设计中，使用了PROE软件。 研究结果表明，采用相关的设计理论，通过PROE软件对豆浆机相关部件进行3D模拟仿真能够有效的防止一些常见的豆浆机的缺陷。进而延长了豆浆机的使用周期。下面我从豆浆机的关键零件开始，以前期和后期的豆浆机为对照说明一些关键零件的设计，进而引出关键技术对一款豆浆机的作用。3.1结构组成本设计主要涉及豆浆机的结构有总装图，各部分零件图。其主要组成部分有：上盖、下盖、把手、开关面板、精磨器、电机、刀片等。根据要求此豆浆机的最大容量为1300ml.做好一锅豆浆的时间大约为20分钟左右。其中需要一定得安装才能使豆浆机平稳的运行。作为一个全自动智能豆浆机，安全运行始终是一大问题，我所设计的豆浆机结构紧凑、外观大方能更好的传递厨房小家电的精美。同时以暖红色作为此款机器的主打颜色，为您带来美味早餐的同时，又让你体会出家的温馨快乐，让你更爱家、爱豆浆。图2-1为豆浆机的爆炸图。从图上可以看到各个部分的安装位置。了解他们的工作环境及工作方法。 3.2各部分作用机头：本机主要部件，内有电机、电脑板等部件。面板开关：按下功能按键选择要执行的功能程序，相应的功能指示灯亮。电源插座：用于插接电源线。防溢电极：用于检测豆浆沸腾，防止溢出。 温度传感器：用于检测水温，当水温达到设定温度时电机 开始工作。 精磨器：使大豆粉碎的更精细，口感香，如右图所示。电热器：不锈钢材质，用于加热豆浆或其它饮品。下盖：符合食品卫生的优质材料，用于安装主要部件等。 符合食品卫生的优质不锈钢材料，用于粉碎各种物料。 刀片：高硬度不锈钢材料，用于粉碎各种物料。如图左所示。杯体：符合食品卫生标准的优质材料，用于盛放豆浆。水位线：水位标识，制作豆浆或者各类饮品时，应将黄豆或者其他物料放入杯体，然后加水至上下水位线之间。理想水位线：防止由于水量过多引起溢出杯体。刀片3.3各部件的选择原则机头：机头作为固定电机及电路板主要部件应选用PVC高强度塑料，因加热时温度过高，需有一定耐热特性，机头若使用金属材质易温度过高，并且塑料材料机头易于清洗，美观大方。不易生锈。拥有绝缘特性，不会因操作失误或其他原因导电。面板开关：面板开关采用触压式一体薄膜开关设计，保证在工作及一万情况下不易进水，并且拥有良好的耐潮特性，适宜使用在此类使用液体并产生蒸汽的机械设备上。电源插座：电源插座采用嵌入板式插座设计，在一定程度上拥有防水效果，同事较插头易于清洗且进水后易烘干，适合放在机器上，插座采用三孔式接地设计，防止机器漏电产生意外事故。防溢电极：防溢电极采用湿敏电阻，保证在相对湿度达到一定值时产生警报并动作，防止浆液溢出或喷溅造成事故。同时要求防溢电极拥有较高准确性，不会因蒸汽湿度较大导致其动作，从而影响机器正常工作。温度传感器：温度传感器用于探测当前液体温度，保证在加热过程中及时准确了解液体温度信息，保证程序可根据此信息执行程序将豆浆加热至指定温度并煮熟。电热器：电热器用于加热豆浆后其他液体，需保证其拥有较长工作寿命，易于清洗，不易生锈。并且长期工作不会产生漏电或其他安全事故下盖：下盖用于保护电机及电路板等不受水蒸气及水滴等影响，正常工作，因其可能直接接触液体，因此除耐高热，防水的同时需符合相关食品卫生安全规范精磨器：即豆子在研磨过程中产生研磨空间腔体，保证设计时应注意其上孔洞大小合适，并具有较高的机械强度，易于清洗，不易生锈。等特性刀片：刀片用于研磨豆子等各种物料，因技术进步，刀片采用钝齿设计，因此保证刀片具有较高的机械强度，易于清洗，不易生锈。等特性杯体：杯体用于盛放豆浆及液体，应符合食品卫生规范，并耐高热，为防止安全事故，杯体亦应具有一定得机械强度。保证在意外情况下多一层安全保证。为了使机器整体美观并看到内部工作情况，杯体采用透明材质制作。定位柱：定位柱用于定位及锁定打开机头机械装置重要部分，应具有较高机械强度，其制作过程中应注意其精度，保证有一定得工作间隙并可将机头固定到位。3.4 PRO/E下的零件建模 3.4.1 Pro/E软件系统简介Pro/Engineer Wildfire 中文版是美国PTC(Pvarametric Technology Corporation，参数技术公司)公司推出的工程设计技术软件，其功能强大，参数化特征造型时期占据的三维设计领域的软件市场份额越来越大，尤其在我国的CAD/CAM研究所和工厂中得到了广泛应用。Pro/Engineer经过了R20、2000i、2000i2、2001等版本的不断升级，随着该公司对其他相关技术公司的合并进程，引进了很多新功能，因此，在2003推出了Wildfire（野火）版。3.4.2 Pro/Engineer Wildfire概述美国PTC公司作为参数化技术的提出者，从1988年推出实体参数化设计软件Pro/Engineer ，在全世界受到人们的广泛接受。自从推出以来，PTC公司又不断进行完善，陆续推出多个版本，目前的最新版本是Pro/Engineer Wildfire。它是基于特征、采取参数化技术、全数据相关、单一集成数据库、支持并行工程操作的最新实体参数化设计软件，更完整地集成了各种模块，完美地为开发者解决了由工业设计至NC加工的全套解决方案，极大地提高料业界的竞争能力。Pro/Engineer 适用于工业设计自动化方面的大型集成软件，它引入了行为建模功能，可以通过对永固的设计要求和目标进行分析，自动得到最优结果。它所涉及的主要行业包括工业设计、机械、仿真、制造和数据管理、电路设计、汽车、航天、玩具等。Pro/Engineer Wildfire软件的功能比较丰富，包括三维实体建模、三维曲面建模、模型的空间转换、显示控制和观察、零件装配及干涉检验、平面出图、渲染处理、资料炎症、数据交换、文件管理及数据库等功能。该系统采取参数化特征建模技术，既有特征建模、模块化、集成化程度高、可移植性强以及兼容性好等优点。特征建模不仅描述料几何形状信息，而且在更高层次上表达产品的功能信息，其操作不在是原始的线条和体素，而是产品的功能要素，如通孔、键槽、倒角等。通过采取参数化和尺寸驱动技术，可以通过修改模型的约束尺寸来修改模型的大小和形状，而尺寸之间又可以相关，尺寸更改会引起模型的自动变化。同时该软件采取统一数据库进行模型数据管理，这样使得对木一对想做的任何改动都能及时自动地在调用该对象的任何地方得以体现。这位设计开发的同步工作、数据共享及现代并行设计工程提供了很大的便利性。Pro/Engineer Wildfire产品系列软件采取模块化方式，其集成化程度比较高，它不仅提供基本功能模块，还提供了选装模块。Pro/Engineer 就是其中一个基本的产品建模模块，还有Pro/Assembly、Pro/Mechanica、Pro/Engineer等二十几个可选装模块。该软件具有良好的兼容性，在其中设计好的模型可以通过系统提供的接口输出到其它软件所兼容的格式，如CATIA、STEP、GIFF、IGES等，同时也可以将相应格式的模型输入到Pro/Engineer环境中，如IGES、NEUTRAL、SET、STEP、CATIA、ENGEN等。Pro/Engineer Wildfire将Pro/Engineer 的易学易用性、功能强大性以及互联互通性融为一体，大大提高料用户的工作效率。与Pro/Engineer 2001相比，野火般的操作更简洁，其界面、风格以及操作方法也发生料较大的变化，更比便于用户学习、掌握，同时野火般引入了极富创造力的连接功能，从而改进了用户获取信息的方法以及与人合作的方式。野火版中，用户可以很方便地通过Internet与团队的其他设计人员实现信息沟通。目前，Pro/Engineer Wildfire是Pro/Engineer 系列中最强大、最完善的版本，它是继承了Pro/Engineer 中颇受欢迎的各项功能，同时加强了软件以及Web的连通性，使Pro/Engineer 真正成为产品设计的新标准。3.4.3 Pro/Engineer系统的特点随着CAD/CAMde研究进程，PTC率先提出参数设计、特征建模、全数据相关和单一集成数据库的设计新思路，使Pro/Engineer系统成为当前非常优秀的CAD/CAM设计软件。1. 参数化设计Pro/Engineer 是第一个引入参数化概念的计算机辅助软件，它带来了业界的一次技术革命。所谓参数化是指特征之间具有一定的关联关系，这种关系可以通过一定的参数来表示，该参数既可以是变量，也可以是关系式。这就决定了个参数是随着外部变量的变化而变化的，带有实时性。也就决定了同某个特征相关联的其他特征也要发生相关变化，而不需要重新绘制。参数化设计通过尺寸驱动来实现，所谓尺寸驱动就是以模型的尺寸来决定模型的形状，一个模型有一组具有一定关联的尺寸进行定义。利用参数化技术，可使设计人员从大量繁重而琐碎的建模工作中解脱出来，可以大大提高设计速度，并减少信息的存储量。在Pro/Engineer 中定义的参数主要包括几何形状参数和定位尺寸参数两种。2. 基于特征 特征的概念最早出现在1978年美国MIT的一片学士论文“CAD中基于特征的零件表示”中，随后经过几年的酝酿讨论，至80年代有关特征建模技术得到广泛关注。特征是一种集成对象，是包含丰富的工程语义，因此，它是在更高层次上表达铲平的功能和形状信息。对于不同的设计阶段和应用领域有不同的特征定义，例如功能特征、加工特征、精度特征等。在Pro/Engineer 中的所有模型都是由多个特征组成的，改变与特征相关的各种数据信息，则可以直接改变模型的外观等。（1）基础特征。每个零件模型都有它的大体形状，如果我们在工程实践中直接选择一个与零件外形相似的铸件等进行加工的话，则可以省去很多麻烦。在Pro/Engineer 中的基础特征就是这个类似铸件的意思。（2）辅助特征。在建立料基础特征后，需要对其进行加工和处理，这时所涉及到的所有特征就是辅助特征。辅助特征也叫做修饰特征。3. 全数据相关采用全数据相关，在设计中任何一处的修改都将反映到整个设计的其他环节中，例如，如果修改工程途中的剧本数据，三维实体模型也将随之改变，在加工中的数控加工路径也会自动更新。这将给铲平的设计和生成带来很大的方便，大大地减轻了设计人员的重复性工作，提高设计效率。4. 单一集成数据库Pro/Engineer 系统建立在单一数据库举出之上，这一点不同于大多数建立在多个数据库之上的传统CAD系统。所谓单一数据库，就是工程中的所有数据都来自同一个数据库，这样可以使不同部门的设计人员能同时拷发同一个产品，实现协同工作。3.4.4 Pro/Engineer软件模块介绍Pro/Engineer是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。 参数化设计和特征功能Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。 单一数据库Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。 Pro/Engineer是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体 尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持Postscript格式的彩色打印机。Pro/Engineer还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现，用户更可配上Pro/Engineer软件的其它模块或自行利用C语言编程，以增强软件的功能。它在单用户环境下(没有任何附加模块)具有大部分的设计能力，组装能力(人工)和工程制图能力(不包括ANSI， ISO，DIN或JIS标准)，并且支持符合工业标准的绘图仪(HP，HPGL)和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。 Pro/Engineer功能如下： 1特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）。 2参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）。3通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计。 4支持大型、复杂组合件的设计(规则排列的系列组件，交替排列，ProPROGRAM的各种能用零件设计的程序化方法等)。 5贯穿所有应用的完全相关性(任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动)。其它辅助模块将进一步提高扩展ProENGINEER的基本功能。 ProASSEMBLYPro/ASSEMBLY是一个参数化组装管理系统，能提供用户自定义手段去生成一组组装系列及可自动地更换零件。Pro/ASSEMBLY是Pro/ADSSEMBLY的一个扩展选项模块，只能在Pro/Engineer环境下运行，它具有如下功能： 1在组合件内自动零件替换(交替式) 2规则排列的组合(支持组合件子集)。 3组装模式下的零件生成(考虑组件内已存在的零件来产生一个新的零件)。 4Pro/ASSEMBLY里有一个Pro/Program模块，它提供一个开发工具。使用户能自行编写参数化零件及组装的自动化程序，这种程序可使不是技术性用户也可产生自定义设计，只需要输入一些简单的参数即可。 5组件特征(绘零件与，广组件组成的组件附加特征值如：给两中零件之间加一个焊接特征等）。 ProCABLINGPro/CABLING提供了一个全面的电缆布线功能，它为在Pro/ENGINEER的部件内真正设计三维电缆和导线束提供了一个综合性的电缆铺设功能包。三维电缆的铺设可以在设计和组装机电装置时同时进行，它还允许工程设计者在机械与电缆空间进行优化设计。 Pro/CABLING功能包括： 1新特征包括：电缆、导线和电线束。 2用于零件与组件的接插件设计。 3在Pro/ENGINEER零件和部件上的电缆、导线及电线束铺设。4生成电缆/导线束直线长度及BOM信息。 5从所铺设的部件中生成三维电缆束布线图。 6对参数位置的电缆分离和连接。 7空间分布要求的计算，包括干涉检查。 8电缆质量特性，包括体积、质量惯性、长度。 9用于插头和导线的规定符号。 ProCATProCAT是选用性模块，提供ProENGINEER与CATIA的双向数据交换接口，CATIA的造型可直接输入ProENGINEER软件内，并可加上ProENGINEER的功能定义和参数工序，而ProEngineer也可将其造型输出到CATIA软件里。这种高度准确的数据交换技术令设计者得以在节省时间及设计成本的同时，扩充现有软件系统的投资。 ProCDTPro/CDT是一个Pro/ENGINEER的选件模块，为CADAM2D工程图提供PROFESSIONALCADAM与Pro/ENGINEER双向数据交换直接接口。CADAM工程图的文件可以直接读入Pro/ENGINEER，亦可用中性的文件格式，经由PROFESSIONALCADAM输出或读入任何运行Pro/ENGINEER的工作站上。Pro/CDT避免了一般通过标准文件格式交换信息的问题，并可使新客户在转入Pro/ENGINEER后，仍可继续享用原有的CADAM数据库。 ProCMPOSITEPro/COMPOSITE是一个Pro/ENGINEER的选件模块，需配用Pro/ENGINEER及Pro/SU*CE环境下运行。该模块能用于设计、复合夹层材料的部件。Pro/COMPOSITE在Pro/ENGINEER的应用环境里具备完整的关联性，这个自动化工具提供的参 数化、特征技术适用于整个设计工序的每个环节。 ProDEVELOPPro/DEVELOP是一个用户开发工具，用户可利用这软件工具将一些自己编写或第三家的应用软件结合并运行在Pro/ENGINEER软件环境下。Pro/IDEVELOP包括C语言的副程序库,用于支援Pro/ENGINEER的交接口，以及直接存取Pro/ENGINEER数据库。 ProDESIGNPro/DESIGN可加速设计大型及复杂的顺序组件，这些工具可方便地生成装配图层次等级，二维平面图布置上的非参数化组装概念设计，二维平面布置上的参数化概念分析以及3D部件平面布置。Pro/DESIGN也能使用2D平面图自动组装零件。它必须在Pro/Engineer环境下运行。其功能有：13D装配图的连接层次等级设计； 2整体与局部的尺寸、比例和基准的确定； 3情况研究-参数化详细草图（2D解算器、工程记录和计算）绘制； 4组装：允许使用3D图块表示零组件了定位和组装零件位置； 5自动组装。 ProDETAILPro/ENGINEER提供了一个很宽的生成工程图的能力，包括：自动尺寸标注、参数特征生成，全尺寸修饰，自动生成投影面，辅助面，截面和局部视图，Pro/DETAIL扩展了Pro/ENGINEER这些基本功能，允许直接从Pro/ENGINEER的实体造型产品按ANSI/ISO/JIS/DIN标准的工程图。Pro/DETAIL支持的功能包括： 1支持ANSI，ISO，JIS和DIN标准； 2全几何公差配合：*特征控制标志*基本尺寸标注*公差基准面和轴；3测量标准*毫米尺寸*公差尺寸*角度尺寸 4字符高剖线*半剖图*多暴露度控制； 5图内可变字符高度； 6用户自定义字体； 7图内多种字体； 8双尺寸标准； 9纵向尺寸标注； 10扩展视图功能：*零组件剖视图*自动画面视图*旋转面剖视图*比例视图（所有视图不同比例）*轴测图(ISO标准); 11表面光洁度标记； 12用户自定义绘图格式和绘图格式库； 13图表； 14用于Pro/DETAIL设置隐含标准的配置文件； 15用于注释表面光洁度和球星的多引线种类； 16尺寸与尺寸线平行； 17可选择的消隐线显示观察； 18具有输入用于注释的ASCII文件能力； 19多层零件图和布置图。 Pro/DETAIL也包括2D非参数化制图功能，可用于生成不需要3D模型的产品图。Pro/DETAIL提供下列功能： 1具有读其它符合IGES40、SET和DXF标准的CAD系统生成的图形能力。 2具有修改输入图形来影响设计修改或更新能力。 3具有利用Pro/PROJECT提供图形储存、恢复等功能来管理这些图形的能力。4具有通过IGES到PTC支持的绘图仪输出这些图形能力。 5具有将非相关性几何体加到Pro/DETAIL图形的能力。 6具有生成用户自定义的符号和符号库的能力。 7具有生成用户自定义的线型能力。在Pro/Engineer中,特征是构成零件的最小单位,也是组成零件的最基本要素。因此, 利用Pro/Engineer进行零件设计及产品造型的过程,实际上就是按照一定的顺序和规则创建一系列特征的过程。特征通过各种几何参数确定其形状，修改参数就能自动变更特征。基础特征是指由二维截面草图经过拉伸、旋转、扫描和混合等方式形成的一类实体特征。因为截面是以草图的形式绘制，故也称为草绘特征。在零件建模的过程中，可以使用“加材料”或者“切除材料”的方法建立基础特征。进行零件设计的一般步骤是：（1） 启动Pro/Engineer，进入零件设计（Part）模式；（2） 生成第一个基础特征，即基体特征；（3） 添加或修改特征，完善设计；（4） 满意后存盘退出，否则返回到上一步继续操作。下面简要介绍各个零件的建模：3.4.5下盖结构建模1.进入零件设计模式（1）启动Pro/Engineer Wildfire 5.0。（2）在主菜单中单击文件新建，系统弹出如图所示的新建对话框。（3）在对话框的类型栏中点选零件，在子类型栏中点选实体。（5）选定了设计模板后，在对话框上单击确定按钮，即进入零件设计模式。2.建立旋转特征(1)选择主菜单插入旋转项，系统弹出旋转操控板。(2)打开放置上滑面板，单击其中的 定义按钮，弹出草绘对话框。(3)选择基准平面REONT为草绘平面，接受缺省的草绘视图方向，指定RIGHT为定向参考平面，法线方向向右，单击 草绘按钮，进入草绘环境。(4)绘制如图3-2所示的，完成后单击按钮，退出草绘环境。(5)在操控板的文本编辑框中指定旋转角度为360度。保持其他选项不变，最后单击按钮，完成旋转特征的建立。3.拉伸功能建立加热管和试探棒 (1)建立有个平面DTM1，选择主菜单插入拉伸项，系统弹出拉伸操控板。同上，以这个平面为基准平面，建立相应的凸台来安装，工具进行凸台的建立。利用拔模中的斜度。将它导成曲面，具体如下图：拉伸凸台已经完毕，但与下盖的整体的结构还有出入，继续采用拔模工具将其修改，与下盖的斜度保持高度一致。在凸台建立好的基础上进行安装孔的建立。(2)通过快捷键将下盖进行抽壳。壁厚选择2.5. (3)上部完成之后开始同样采用拉伸，先后进行三次拉伸工具将安装加热管及缺水探针的位子建立起来，如下图所示：(4)通过2次拉伸组，建立线路板和变压器的安装及位子，需要建立开槽来安装，以及变压器需要螺栓固定。 通过定义条件对2次拉伸组进行约束，具体如下图