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Pro E建模与设计 Part1 1 第一章概述 2 Pro E是美国PTC公司旗下的产品Pro Engineer软件的简称 Pro E Pro Engineer操作软件 是美国参数技术公司 ParametricTechnologyCorporation 简称PTC 的重要产品 是一款集CAD CAM CAE功能一体化的综合性三维软件 在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位 Pro ENGINEER可谓是全方位的3D产品开发软件 集合了零件设计 产品组合 模具开发 NC加工 钣金件设计 铸造件设计 造型设计 逆向工程 自动测量 机构仿真 应力分析 产品数据库管理等功能于一身 从产品概念形成 造型设计 功能模拟 制造生产及产品流程生命周期等方面 均提供了相当优异的计算机辅助工具 ProE是第一个提出参数化设计这一概念的实体设计软件采用了单一数据库来解决设计过程中的相关性问题 基于这种参数化的建模系统 产品设计人员可以采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型 如腔 壳 倒角及圆角设计师可以随意勾画草图 轻易改变模型 能给产品设计人员提供了从未有过的简易和灵活 一背景 3 界面坐标平面与坐标系投影视图正投影法 侧投影法 透视投影法草图尺寸约束和几何约束特征树 二建模环境 4 1 3D实体模型 Solidmodel 2 单一资料库 Singledatabase 3 特征式设计 Feature basedesign 4 参数式设计 Parametricdesign 三Pro E参数式设计的特征 5 1 3D实体模型SolidmodelPro ENGINEER作出来的3D零件均为实体模型 不会有破孔现象 因此 能在计算机上作出来的3D零件就保证能进行模具设计及NC加工程式的制作 而且加工出来的工件与原先在计算机上看到的零件几何形状是一致的 因而能够让我们充分掌握产品设计与制造的组织 另一方面 由于实体零件有材料的观念 使我们能对个别的零件作CAE分析以及在动态机构模拟时能检测零组件之间的干涉情况 6 2 单一资料库Singledatabase以往应用AutoCAD进行产品设计时 假如设计者在某一张图上进行了设计变更 那么其它相关的CAD文件都必须逐一更新 方能确保产品CAD资料的一致性和正确性 但是这非常困难 因为往往一个产品的文件资料非常多 我们很难确保所有的CAD文件完全的更新 但在Pro ENGINEER中 若已完成了3D零件设计Part 组立件设计Assembly 2D工程图Drawing 模具设计Mold NC加工程式制作等 此时 若设计者在其中任一环节作的设计变更 那么对于其它所有相关的资料 Pro E系统都会自动加以更新 而不需要设计者逐一调入所有相关的文件进行变更 这也是现代工业中所谓的同步工程Concurrentengineering技术当中最基本也最重要的一环 7 3 特征式设计Feature baseddesign利用Pro E进行零件设计时 就是使用3D几何特征的构思来进行3D模型的建立 而非仅是线条的绘制 例如 要在零件上挖一个圆孔时 只要指定圆孔中心线的位置 以及给定孔深及孔径就可以了 而不是画圆孔两个视图的线条 这正是以最自然的思考方式从事设计工作 必然使设计者感到非常亲切 8 4 参数式设计Parametricdesign传统上使用非参数式CAD系统作设计的变更时 大多需要重画整个零件的几何线条 例如 要将一个直径为2的圆孔改为直径为4的圆孔 必须要删除此圆孔的实线 中心线以及尺寸 然后画一个4的圆孔 再标上尺寸 但是再Pro E中 使用者只要直接将直径2的尺寸数值改为直径4 则系统会自动计算出正确的3D几何形状 所以系统基本上是用尺寸参数来控制3D零件的几何外形 由于有参数式的设计 使用者可以运用强大的数学运算功能 建立各尺寸参数间的关系式 Relation 使得模型可自动计算出应有的外形 以保证零件准确的相对关系 9 以实例探讨Pro ENGINEER参数式设计的特征 10 11 步骤1 建立水壶体的外形此步骤产生一个旋转Protrusion 伸出项 特征 由剖面旋转360 形成 此处剖面的尺寸及360 即为此特征的参数 12 步骤2 将水壶体挖为薄壳此步骤产生一个厚度为2的薄壳 Shell 特征 此处2的尺寸即为此特征的参数 13 步骤3 进一步修饰整体的造型设计此步骤产生五个圆角 Round 特征 此处0 5 1 5及20的尺寸即为此特征的参数 14 步骤4 加把手此步骤产生一个Protrusion特征 由一个直径为5的圆剖面绕一条轨迹线所形成 图上所示的六个尺寸均为此特征的参数 15 步骤5 进一步修饰整体的造型设计此步骤在把手处产生半径为3的圆角 Round 特征 此处3的尺寸即为此特征的参数 16 步骤7 做设计变更 1 改变水壶瓶口造型 通过改变瓶口直径尺寸来改变瓶口造型 17 步骤7 做设计变更 1 改变水壶把手造型 通过改变把手尺寸来改变把手造型 18 基本操作介绍File菜单介绍窗口操作介绍介绍 19 三基本操作 草绘sketch 要建立一个3D零件之前 必须先画出剖面 Section 然后再利用延伸 Extrude 旋转 Revolve 混成 Blend 扫描 Sweep 等方式长成3D实体模型 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 20 鼠标的应用 左键为选择键 中键为确认键 右键为多重选择键 在不同选择对象中切换 21 剖面绘制指令架构1 产生剖面指令Sketch 草绘 特征里面的SecTools 截面工具 2 修改剖面指令Modify 修改 GeomTools 几何形状工具 3 限制剖面指令Dimension 尺寸 4 控制剖面指令Constraints 约束 Relation 关系 22 几何形状工具 GeomTools 下的使用边 UseEdge 和偏距边 OffsetEdge 通过已存在的实体边缘与曲线建构所需要的剖面 23 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 24 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 修改几何图元 5 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 25 草图基本术语 1 实体 图素或图元 指任何几何段的单元 如直线 弧 圆 二次曲线 点或坐标系统等 当绘制草图 分割 连接几何图形段或者在几何体之外对该几何体进行定位时都需要创建实体 2 参考实体 参考实体被用来在三维截面中确定草绘的几何体的位置和尺寸 比如参考平面 已知几何体的棱边等 其自身的位置应是确定 已知的 3 约束 定义几何图素或图素间位置关系的条件 约束符号出现在应用约束的图素旁边 例如 可以约束两条线平行 这时会出现两条线平行的符号 如图所示 26 4 参数 草绘中的辅助数值 5 关系 关联尺寸或参数的等式 例如 可以使用一个关系将一条直线 1 的长度设置为另一条直线长度的一半 如图所示 6 弱尺寸或弱约束 在没有用户确认的情况下 可以移除的尺寸或约束就被称为 弱尺寸 或 弱约束 草绘时创建的尺寸是弱尺寸 当用户自行添加尺寸或约束时 系统可以在没有任何确认的情况移除多余的 弱尺寸 或 弱约束 弱尺寸 或 弱约束 以灰色显示 如果不显示弱尺寸 选择主菜单 草绘 选项 命令 打开如图所示的 草绘器优先选项 对话框 不勾选 弱尺寸 草绘时则不会显示 弱尺寸 27 28 7 强尺寸或强约束 系统不能自动删除的约束或尺寸称为 强尺寸 或 强约束 由用户创建的约束或尺寸总是强约束或强尺寸 强约束或强尺寸以黄色显示 8 冲突 多余的强约束或强尺寸 过约束 出现这种情况时 必须要移除一个多余的约束尺寸 29 约束操作 切换约束tab锁定约束右键Shift取消约束 30 修改剖面指令修改 Modify 对草图中的尺寸 样条曲线及文字进行编辑修改 几何图形工具 GeomTools 对草图中的图元进行编辑 主要功能包括 裁剪 Trim 用于修剪图元的外形分割 Divide 把图元分割成两段或多段镜像 Mirror 用于绘制半个图元后以中心线为基准产生对称的图元移动图元 MoveEntity 用于图元的移动或旋转 也可用于修改图元的大小 31 限制剖面指令尺寸 Dimension Pro E中尺寸的类型大致可归类为3种 线性尺寸 线段的长度 选取线段上的任一点 两端点除外 系统会以红色明示选取的线段 然后以鼠标中键定义尺寸放置的位置 两平行线间的距离 选取两平行线上的任意点 两端点除外 然后放置尺寸即可 两点间的距离 以圆为例 会产生下面几种标注模式 a 鼠标直接选取圆心 b 鼠标选取圆的边缘 直线与点间的距离 选取一条直线 再选取一点 然后放置尺寸即可 两直线间的角度 选取两条非平行的直线 然后 放置尺寸 系统会依您放置尺寸的位置来标注两直线间的夹角 是锐角或是钝角 圆弧的角度 定义一个圆弧的角度 选取圆弧与圆弧的两个端点 选取的顺序并不重要 再选取圆弧 然后使用鼠标中键放置尺寸 32 圆形尺寸 半径 选取圆或圆弧 然后使用鼠标中键放置尺寸 就会标注圆的半径尺寸 直径 选取相同的圆或圆弧两次 然后使用鼠标中键放置尺寸 就会标注圆的直径尺寸 旋转特征的直径 旋转特征所描绘的第一条中心线代表旋转轴心 标注旋转特征的直径首先选取元素 再选取旋转中心线 最后再选取第一次选取的元素 然后使用鼠标中键放置尺寸 以rho值标注圆锥线 用于标注两端的角度 1选conic 2选conic端点 3选中心线 4以鼠标中间键指定角度标注位置 33 Spline尺寸标注如图角度标注的方法为 1选Spline曲线 2选Spline端点 3选中心线 4以鼠标中间键指定角度标注位置 34 注意 当一个剖面regenerate时 系统会自动检测所有的几何元素及所给的尺寸 若没有给尺寸的几何元素 系统就会依照本身的假设去计算各几何元素的位置及尺寸 自动Align 等等 系统会自动假设的部分 1 水平或铅直线 接近水平或铅直的线 则被视为水平线或铅直线 2 平行或垂直线 若两线接近平行或垂直 则被视为平行线或垂直线 3 中心点对正 两圆或弧的中心点若接近水平或铅直对正 则被视为水平对正或铅直对正 4 90 180 270的圆弧 一圆弧若其圆弧角为接近90的倍数且其端点接近与水平或铅直线相切 5 相切 一图素若接近与一圆弧相切 则被视为相切 35 6 点位置自动对正 若一点的位置接近某一图素 则此点视为位于此图素上 7 等长 若两线几乎等长 则视为等长 8 相同半径 两圆或弧若近似等半径 则视为等半径 9 中心线两侧对称 两类似图素间若有接近等距离之中心线 则视为对称 上述为Pro ENGINEER自动会假设之条件 若不希望这些假设自动激活 则可以尺寸的指定控制 36 夸张尺寸建剖面时 尽可能放大各几何元素的尺寸差异 等Regenerate成功后再修改为正确尺寸 夸张角度若希望一条线的角度为1 则画此线时 先画大角度 如10 的线 等