Pro-e wildfire教学教案.docx

Pro-E计算机辅助设计教案第一章 概述一、简介：Pro/Engineer软件是美国PTC公司（Parametric Technology Corporation 参数技术公司）开发的大型CAD/CAM/CAE集成软件，是当今国际上较为优秀的三维实体建模软件之一。它是一种集产品造型设计、工程分析、加工制造、模具设计、有限元分析、功能仿真以及关系数据库管理等各大功能于一体的大型CAD/CAE/CAM软件。它被广泛的应用于汽车制造、航天航空、机械、模具等行业，是目前进行产品开发及模具设计最有效的工具之一。Pro/E的广泛应用主要是因其具有全相关性、基于特征建模和参数化的特征。全相关性Pro/E包含了基本模块、Assembly（装配）、Detail（工程图）、Manufacture（制造）、Mold Design（模具）等许多模块，所有模块的信息都是全相关的，所有的工程文档都是基于同一个模型数据库的。在整个设计开发过程中的任一处改动，都能及时自动地反映到设计开发过程中的其他相关环节，从而避免了由于数据不统一而引起的错误。基于特征建模Pro/E将设计人员熟悉的特征作为几何模型的构造要素，如孔、壳、倒角、圆角等。通过对这些特征的布尔运算形成各种复杂的结构。参数化参数化是PTC公司提出并在Pro/E中首先采用的，几何模型的所有特征都是由若干参数确定的，通过改变参数可以改变特征的特性。本课程是机械制造与计算机辅助设计专业学生的职业技能课，通过对本课程的学习和上机实训操作，使学生能够熟练掌握Pro/E软件的三维零件设计和加工的理论及应用，提高计算机三维辅助设计的能力，为今后进行结构设计和解决工程实际问题提供必要的CAD知识和三维设计方法。二、操作界面：主菜单栏；工具栏；引导区（模型树、导航器浏览）；三、文件操作：设置当前工作目录；新建、打开、储存文件；四、操作环境：工具环境命令选项可打开“环境”对话框来控制操作环境的某些特性显示状态。课题1：文件操作1、使用导航器浏览文件夹，浏览到练习文件夹位置；2、使用导航器设置项目的工作目录（方便文件的存取）单击鼠标右键；3、浏览并打开指定文件（*.prt）；4、关闭并在内存中拭除文件；课题2：模型的观察与定位1、旋转、平移和缩放实体模型旋转按中键或滚轮各方向移动平移Shift按中键或滚轮各方向移动；缩放Ctrl按中键或滚轮上下移动；滚动滚轮；Shift滚动滚轮（精确缩放）翻转Ctrl按中键或滚轮左右移动以上操作在文件夹浏览器和打开文件的模型预览窗口同样适用。2、设计模型的定位单击“视图”工具栏中“保存视图列表”按钮，分别选择BACK、BOTTOM、FRONT、LEFT、RIGHT、TOP选项，从不同的方向观察模型。五、拓展内容1、Pro/E文件格式：文件名、类型名（扩展名）和版本号。文件名由用户确定，类型名和版本号由系统确定；2、设计模型定位在设计中，为了便于观察，需要不断调整模型在图形窗口的显示位置，除了课题2介绍的方法外，还可通过确定空间中两个面的位置关系来对模型进行视图重新定位。单击“视图”工具栏中“重定向视图”按钮，在视图对话框中进行设置：参照1、参照2重新选取。第二章 草绘设计草绘是Pro/E三维造型的基础，Pro/E中的三维特征均是在二维草绘的基础上通过移动的造型方法（如拉伸、旋转、扫描、混合等）生成的。草绘通常包含了草绘几何图元（直线、圆等）、构造图元（中心线、辅助线）、草绘参照、尺寸、约束（圆弧与直线连接处的“T”标记和“箭头”标记等）。一、参数式草绘基础两种方式进入草绘模式：创建一个独立的草绘文件；或创建一附属某个零件的草绘特征；两种创建草绘的方法在实际工程中均有应用，其中第二种方法更常用些。1、草绘常用工具说明 “草绘器工具”工具栏：选取项目、指定参照、直线、多边形、圆、圆弧、圆角、样条曲线、点、边、尺寸标注、尺寸修改、约束、文本、修剪、镜像、完成草绘、取消草绘。其中：直线包括直线、与两图元相切直线、中心线、与两图元相切中心线；圆包括圆（圆心、半径方式）、同心圆、圆（三点方式）、与三图元相切圆、椭圆；圆弧包括圆弧（三点方式）、同心圆弧、圆弧（圆心、端点方式）、与三图元相切圆弧、锥形弧；圆角包括圆角、椭圆形圆角；点包括点、坐标系；边包括复制边、偏移边；修剪包括动态修剪、修剪到边、打断于点；编辑包括镜像、旋转、平移；2、草绘步骤（1）确定草绘平面：通常选择系统提供的3个基准平面TOP、FRONT和RIGHT之一。如选择TOP为草绘平面，接受系统默认的草绘方向，单击“草绘”按钮进入参照设置。（2）确定草绘参照：系统默认以FRONT、RIGHT为草绘参照（参照可以理解为图形绘制和尺寸标注的基准），贯穿图形窗口的两条垂直相交的虚线可以理解为FRONT、RIGHT两个基准平面与TOP基准平面的交线（分别为草绘的水平参照和垂直参照）。（3）绘制几何图形。（4）给图形添加尺寸和约束。常用的约束有：线或两点垂直、线或两点水平、两图元正交、两图元相切、点置于线中间、共点和共线、两图元对称、相等、平行。（5）修改几何图元二、草绘练习课题1：设计模板的使用启动Pro/E，设置当前工作目录为练习文件夹。新建零件（自取名），去除“使用缺省模板”，选择mmns_part_solid作为零件设计模板；显示所有基准特征，在模型树中依次选择3个基准面和一个坐标系，查看基准特征被选取时颜色的变化。单击“编辑”“设置”“单位”命令，观察当前模型使用的单位。保存模型，关闭窗口，拭除内存中的模型。课题2：约束在草绘中的使用通过约束，完成草绘CURVE1、2、3、4特征（1）CURVE1：用任意两个圆练习“相等两圆等半径”、“水平两圆心连线水平”约束；完成后，选取并拖动圆心和半径以测试约束，可看到两个圆的位置和大小同时变化；最后单击“共点共线”约束按钮，选取一个圆心以及草绘水平参照以将圆心定位至水平参照上。（2）CURVE2：用一个正方形和一个圆练习“点置于线中间将圆心置于正方形右侧线中点”、“动态修剪修剪不需要的线段”约束。（3）CURVE3：用一个任意四边形练习“垂直右上方顶点附近两条线”、“平行并相等顶部和底部的线”、“垂直最左边的线”、“共线依次选取直线分别与水平和垂直草绘器参照共线”约束。（4）CURVE4：用两直线和两圆弧绘出的不封闭图元练习“共点约束间隙附近的点（依次选取两分离直线的端点，使两点重合）”、“相切右侧圆弧与上方直线”、“对称两圆弧中心以图元中心线为准左右对称”。课题3：草绘中的尺寸标注和修改知识点：（1）强尺寸和弱尺寸在草绘中，系统会自动给绘制的图形根据当前的参照添加尺寸，这些尺寸通常以不醒目的灰色显示，把这种系统提供的尺寸称为弱尺寸。系统会根据约束条件的变化自动修改弱尺寸。通过双击弱尺寸，可以对其值进行修改，修改后，尺寸颜色会变成黄色，这时尺寸就转化为强尺寸。因此，强尺寸可以理解为经过用户认可的尺寸，当有约束冲突时，系统不会自动对其修改，而是以报警的形式让用户修改。通常要求草绘中所有的尺寸都必须是强尺寸。强尺寸为标注尺寸，弱尺寸为参照尺寸；草绘图形中尺寸标注完成后，应该都是强尺寸，若仍有弱尺寸存在，说明尺寸标注不全。（2）对象选择当鼠标划过图元时，图元颜色会变为青色，这种状态称为对象初选，其目的是告知用户哪些图元会被选定。在初选状态下，单击鼠标左键，可以选定对象，此时对象颜色变为红色，要取消选定，在图形窗口的空白处单击鼠标左键即可。（3）尺寸标注单击“尺寸标注”按钮，选取被标注对象，在尺寸放置位置单击中键或滚轮。角度标注需选定构成角度的两边。标注径向尺寸时，注意是要标注半径（单击）还是直径（双击）尺寸，还有旋转剖面中的径向尺寸标注时，直径尺寸的标注方法（单击图元，再单击旋转中心线，再次单击图元，最后单击中键确定尺寸位置）。（4）修改尺寸一是双击需修改的尺寸数值，在出现的空白修改框内填入数值；另一方法是单击某尺寸（或某些尺寸），再单击“尺寸修改”按钮，出现尺寸修改对话框，注意其中的“锁定比例”、“再生”选项选取与否的变化。当要修改的尺寸较多时，如对每个尺寸一一修改，由于图形会根据新的尺寸更新再生，因此会造成图形变形失真，可通过“锁定比例”来控制图形的总体形状，或采用去除“再生”复选框的方法。（5）尺寸标注时会有冲突的过标注尺寸，根据需要删除冲突的尺寸。1、线性尺寸和角度尺寸的标注练习；观察使用“尺寸修改”时，滚动对话图框中的滚轮，图形相应变化的情况。2、草绘带旋转剖面图元的直径标注练习，图元镜像练习。3、直径、半径标注练习，标注时有冲突的尺寸的删除。4、角度标注：锐角、钝角；弧线角度；课题4：创建草绘曲线1、任务一：创建第一个草绘曲线启动“草绘”工具，选取基准FRONT并单击“草绘”按钮，接受默认参照。（1）先绘制与水平、垂直参照重合的水平和垂直中心线；再利用“目的管理器”的自动捕捉现有图形和参照的能力，草绘一矩形（以中心线为准，上下、左右对称地进行捕捉），暂忽略尺寸值；（2）创建两圆角在矩形右侧，并约束它们相等，暂忽略尺寸值；（3）创建矩形垂直线与水平参照相交的两草绘点，在两草绘点和垂直中心线之间创建一“对称”约束；（4）使用“锁定比例”修改尺寸值。（5）完成草绘和特征，保存模型。2、任务二：创建第二个草绘曲线（1）启动“草绘”工具，选取基准FRONT，选择“底部”作为RIGHT平面的草绘方向，单击“草绘”按钮并接受默认参照。（注意与前一个草绘之间方向的差异）（2）按一条直线、一个圆弧、一条直线和一个圆弧的次序草绘。（3）约束圆弧中心，设定尺寸。（4）完成草绘和特征，保存模型。课题5：草绘练习1、任务一：草绘曲线教材P44外棘轮机构设计：各种绘图工具及编辑工具的使用。2、任务二：草绘练习教材P53、56支架、拨叉的设计绘图3、任务三：草绘曲线提供零件图纸或图片，根据零件外观、尺寸自行考虑草绘步骤及各种工具的使用。第三章 基准特征构建一、基准特征构建基础在Pro/E中提供了5种基准特征：基准平面（Datum Plane）、基准轴（Datum Axis）、基准曲线（Datum Curve）、基准点（Datum Point）、基准坐标系（Datum Coordinate System）。基准特征主要在模型生成、装配等过程中起辅助作用。合理地使用基准特征是正确、快速、灵活创建模型的基础。1、基准平面在Pro/E的建模过程中，基准平面使用最频繁，能够在合适的位置创建基准平面可以有效地提高建模的工作效率。基准平面常见的用途主要有以下几种：草绘平面、尺寸标注的参照面、特征建立的终点面、特征复制的对称面、确定方向的参照面、零件装配中的对齐参照面。基准平面可理解为一个没有边界的无穷大的平面，但在图形窗口中显示为一四边形，该四边形的显示大小可调整（如在模型树中选TOP平面，单击鼠标右键，单击“编辑定义”，打开“显示”选项卡，进行调整）。基准平面具有方向，即正面和背面，在图形窗口中，可以不同色的箭头表示基准平面法向的正面和反面新添加的基准平面的默认名称为“DTM#”，新基准平面是通过“参照”确定的，参照即现有的平面、曲面或边等几何元素，通过一个或多个参照以及新基准平面与参照之间位置约束关系，就可以建立新的基准平面。（1）基准平面属性对话框中的子选项中常见的约束条件是：穿过：约束基准平面必须穿过指定轴、边、参考点或圆柱面。法向：约束基准平面必须与指定轴、边或平面垂直。平行：约束基准平面与指定平面平行。偏移：约束基准平面与指定平面或坐标系相隔一定距离。旋转：约束基准平面与指定平面成一定夹角，此选项需在“穿过”选项选定转轴后方可指定。相切：约束基准平面与指定圆弧或曲面相切。（2）创建基准平面常用方法：沿某平面法向偏移沿坐标系X方向偏移穿过两指定边穿过相切穿过平行穿过旋转穿过法向/垂直在创建基准平面时，当需要指定多个参照时，按Ctrl键，然后进行复选，否则仅能选一个参照。（1）平面作为参照（2）边或轴作为参照（3）顶点或是基准点作为参照：平行或法向（4）圆或圆柱面作为参照：穿过或相切2、基准轴基准轴也是一种常用的基准特征，常见的用途主要有：尺寸标注的参照、旋转特征的中心线、孔特征的中心参照、基准平面的穿过参照、零件装配的对齐参照等。基准轴通常用黄色的中心线表示，新添加的基准轴的默认名称为“A_#”，“#”为系统自动添加的由1开始的正整数。基准轴的长度由系统定，也可调整大小，除了用类似基准平面的大小调整外，还可直接在图形窗口中，拖动直线的两个顶点的控制滑块进行动态调整。基准轴的创建过程与基准平面相似，也是通过指定一个或多个参照来确定轴的位置。（1）通过一已知边/直线基准轴对话框的放置选项卡中：参照之“穿过”（2）通过一平面并指定定位尺寸基准轴对话框的放置选项卡中：参照之“法向”；偏置参照的子选项中之两个尺寸值（3）通过一点且垂直一平面基准轴对话框的放置选项卡中：参照之“法向、穿过”（4）通过圆柱体/面的中心线“穿过”（5）通过两平面的交线“穿过”两平面在图形中可以是直接相交的，也可以是延长相交的（6）通过两点“穿过”（7）通过曲线端点的切线基准轴对话框的放置选项卡中：参照之“穿过、相切”（1）平面作为参照（2）圆柱作为参照（3）直边或基准曲线作为参照3、基准点基准点的常见用途为：尺寸标注的参照、特征创建的终点参照、倒圆角的半径定义点、基准轴的穿过参照、零件装配的对齐参照等。基准点通常以“PNT#”为代号，其中“#”为系统创建的从0开始的正整数。（1）一般基准点第四章 三维实体特征设计基础基础特征是在Pro/E进行设计时接触最多的概念，由拉伸、旋转、扫描及混合等方法创建。“基础特征”位于主视窗的右侧，在下拉菜单中有相应的指令。一、拉伸特征“拉伸”工具可以将二维的截面沿着垂直截面的方向拉伸，以生成三维图形。拉伸是最常用的建模工具。当沿着某个方向截面具有固定的特点时，就可以采用拉伸来创建实体或曲面（添加或去除材料）。在建立拉伸特征时，需要提供一个明确的截面图形以产生拉伸特征。对于截面图形Pro/E有一定的要求：截面图形必须是封闭的；允许有多个截面图形；截面图形边界必须是独立的（多个截面图形边界不能相交）。使用“拉伸”工具可创建下列类型的拉伸：伸出项实体、加厚；剪切实体、加厚；拉伸曲面；曲面修剪规则、加厚。单击“拉伸”按钮后，弹出的拉伸操控板（由左至右）：拉伸选项（创建实体、曲面）；深度类型（约束特征的深度盲孔、对称、到下一个、穿透、穿至等）；深度值和深度方向（相对草绘平面反转特征创建方向）；去除材料；加厚草绘；草绘厚度和厚度方向；暂停；预览；完成；取消。注释：拉伸所需的草绘图形可以通过两种方式确定外部草绘选择已有的草绘图形（选取一个项目）内部草绘新建本次拉伸的内部草绘（“定义”按钮）拉伸的深度可以在“拉伸”操控板上输入，也可在“选项”选项卡中输入。二、旋转特征“旋转”工具是将二维的截面绕着一个旋转轴旋转以生成三维实体；它允许以实体或曲面的形式创建旋转几何，以及添加或去除材料。使用“旋转”工具可创建不同类型的旋转特征：旋转伸出项实体、加厚；旋转切口实体、加厚；旋转曲面；旋转曲面修剪规则、加厚；在建立旋转特征时，对于截面图形要求和拉伸特征是相同的，除此以外，旋转还需要指定相应的旋转轴。旋转轴可以是草绘截面图形时的中心线，也可以是现有图形中与草绘截面共面的某一基准轴。另外，草绘截面图形不能超过中心线，而且截面图形必须是封闭的。单击“旋转”按钮后，弹出的旋转操控板上可以对各选项进行设定，各选项功能和“拉伸”操控板是相似的。从左至右：旋转选项（创建实体特征、曲面特征）；角度选项（可变、对称、到选定项）；角度框三、扫描特征扫描是两维草绘截面沿着轨迹运动形成的三维特征，与拉伸最大的区别在于：拉伸的草绘截面垂直于草绘面的方向，作直线运动而形成的特征，而扫描是沿着轨迹运动所形成的特征。扫描工具没有像拉伸和旋转那样的将各种选项整合在一起的操控板，而且在使用扫描工具之前，必须先确定采用何种形式的扫描类型。扫描的内部选项:合并端点指在扫描端点处与已存在实体有接触时，使特征融入与之相连的实体中，截面在未端点处与轨迹可能不再保持垂直自由端点指在端点与已存在实体接触时，使特征在端点处与轨迹仍然保持垂直，保持自由的接触状态.增加内部因素是指截面沿着封闭的轨迹扫描时，自动将所围成实体的内部填充材料，此时要求扫描截面必须是开放的。无内部因素是指截面沿着封闭的轨迹扫描时，不做任何实体填补，此时要求扫描截面必须是封闭的。螺旋扫描：螺旋扫描特征是草绘截面沿着螺旋运动而形成的特征，与一般扫描特征有些类似，都是截面沿着轨迹运动而形成特征，但它们之间又存在着本质的差别。螺旋扫描特征的轨迹线只能控制截面的运动方向，并不表示特征形状。可变的：选取此命令后，在草绘扫引轨迹线时，系统会自动将草绘扫引轨迹线的两端点作为螺距参数基准，如果要控制中间的螺距变化，草绘扫引轨迹线应增加草绘点并赋予适当的定位尺寸。四、混合特征多个截面几何按照指定的规则捏合而形成的特征，按照其形成机理，截面几何的数量不得少于两个，而且每个截面必须拥有相同的区段数。混合选项中的“平行的”、“旋转的”表示两两截面之间的关系，“一般的”表示高级的混合；截面的属性定义有直的：指截面的对应端点依据草绘坐标系定位，直接连接形成直纹曲面。光滑：指截面的对应端点依据草绘坐标系定位，用样条曲线连接形成连续平滑的曲面。第一个截面绘制完成后，点击菜单中的草绘特征工具切换截面，或在草绘窗口空白处单击右键切换截面，再绘制下一个截面。注意每个截面都要有相同数量的图元，另外，还要注意起始点（右键选取点为起始点）及起始方向（再次按右键选取起始点可改变方向），避免产生扭曲。五、扫描混合多个截面几何按照指定轨迹捏合而成的特征。工程特征是为了达到设计要求，在建立基础特征后，对其进行打孔、倒角、抽壳、加筋和拔模等操作，这些特征被称为工程特征，也可以称为构造特征。一、孔特征放置参照线性的：偏置参照，CRTL键复选两边或面简单孔（直孔）：有埋头孔、沉头孔等简单孔（标准孔钻孔轮廓），形状上的设置等简单孔（草绘孔）标准孔的绘制：螺纹孔ISO标准，在线框模式观察与简单孔中的标准孔的区别。二、倒圆角与完全倒圆角设置选项中：1、默认是圆形倒圆角；还有圆锥倒圆角（下方的数值在01范围内）；D1*D2圆锥倒圆角（如：D1拉动，D2不动）2、完全倒圆角：按CRTL键，至少选两条边线，才被激活。将两线间距离作为完全倒圆角的直径。3、通过曲线倒圆角：先在某面草绘一条样条线（点选参照，精确绘制于两边之间），参照选项中点选两面（按CRTL键）4、半径选项：按右键可以添加半径并更改各半径值，位置是指所处于线的百分比位置过渡模式中：过渡设置中，点选倒圆角的拐角处，激活选项：缺省、相交、拐角球三、倒角1、DD、D1D2（分别输入数值，并可切换）、45（角度）D2、倒角集与切换到过渡方式（拐角、曲面片等）的不同四、加筋起加强与固定作用作用方法与拉伸相似，唯有不同的是筋的草绘截面不需要封闭。很多时候只需一条线就能完成。（与拉伸进行比较）五、抽壳六、拔模拔模曲面（希望产生拔模效果的曲面，可以选多个曲面）、拔模枢轴（拔模曲面相对参照，可选某曲面，也可选基准面）、拖动方向；最大拔模角度为3030拔模选项中的分割项：默认的是不分割；还有按拔模枢轴分割（被分割成两部分，有各自的拔模角度，其侧选项里的内容）等选项。可变拔模是在角度选项中某角度处按右键，出现添加角度，使拔模曲面是可变的。模型编辑一、镜像特征要先点选需要镜像的特征，镜像按钮被激活；再选镜像平面完成镜像。镜像后得到的特征一般与原阵列具有父子关系（也可以改为各自独立的：在选项中将“复制为从属项去除”）二、尺寸阵列三、可变阵列四、方向阵列和轴阵列五、复制粘贴课题1：拉伸和旋转练习1、任务一： 窥