基于proE的手表造型设计

0基于Pro/E的手表造型设计摘要：科学技术的迅猛发展，以前所未有的速度冲击和改变着我们的生活水平和生产方式。物质的极大丰富，使人们对各种产品的要求发生了根本性的变化。纯功能性的产品已经满足不了人们的生活需要。艺术的形态、人性化的设计成为大众首选的时尚，二十一世纪是设计的世纪，在激烈的市场竞争中，出色的造型设计将是企业成功的重要因素，因为它可以创造产品的个性，提升品牌的价值，使产品更具有竞争力，本设计是基于pro/E做手表的造型设计，从表带，表壳到指针，以及一些外观的造型设计。熟练运用了pro/E以及CAD等制图软件。关键词：pro/E造型设计，装配，动态仿真，CAD成图1WatchmodellingdesignbasedonPro/EPickto:therapiddevelopmentofscienceandtechnology,withunprecedentedspeedandchangingthewayourstandardoflivingandproduction.Materialabundance,sothatpeopletherehasbeenafundamentalchangetotherequirementofallkindsofproducts.Purefunctionalproductsalreadycantsatisfytheneedofpeopleslives.Artform,humanizeddesignasthepreferredfashion,the21stcenturyisthecenturyofdesign,inthefiercemarketcompetition,excellentdesignwillbetheimportantfactorofenterprisesuccess,becauseitcancreatetheproductspersonality,enhancebrandvalue,makeourproductsmorecompetitive,thisdesignisbasedonpro/Edowatchmodellingdesign,fromthestrap,watchcasetoPointers,aswellassomeappearancemodellingdesign.Skilleduseofpro/EandCADdrawingsoftware.Keywords:pro/Edesign,assembly,dynamicsimulation,CADmapping2目录1绪论.11.1产品概述.11.2三维设计软件在产品造型设计方面的应用.12产品设计过程.22.1创建大表盘.22.2创建小表盘.62.3创建表壳基体.82.4创建时针.162.5创建分针.162.6创建秒针.172.7创建小表盘时针、分针.172.8创建玻璃表盖.182.9创建旋钮.182.10创建表链.192.11创建连接轴.202.12创建细节.213产品的虚拟装配.223.1产品虚拟装配设计.223.2装配爆炸图.233.3干涉检查.234动态仿真与动画录制.245结束语.24致谢.25参考文献.26附录.2731绪论科学技术的迅猛发展，以前所未有的速度冲击和改变着我们的生活水平和生产方式。物质的极大丰富，使人们对各种产品的要求发生了根本性的变化。纯功能性的产品已经满足不了人们的生活需要。艺术的形态、人性化的设计成为大众首选的时尚，二十一世纪是设计的世纪，在激烈的市场竞争中，出色的造型设计将是企业成功的重要因素，因为它可以创造产品的个性，提升品牌的价值，使产品更具有竞争力16。Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。但是无法在零件模块下隐藏实体特征。Pro/E是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Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的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42产品设计过程本设计主要是以Pro/E软件为设计平台，以软件中的基本特征创建为主线，实现新型手表在Pro/E软件中的三维造型设计、虚拟装配和动态仿真。2.1创建大表盘2.1.1创建表盘实体（1）创建拉伸特征截面，如图2.1所示。（2）设置表面的厚度为0.50mm，单击确定按钮，完成特征模型，如图2.2所示。图2.1.表盘实体特征截面图2.2表盘实体特征模型2.1.2创建刻度（1）创建拉伸特征截面，如图2.3、2.4所示。（2）设置高度为0.10mm，单击确定按钮完成创建。（3）利用阵列工具对刻度进行圆周阵列。（4）设置类型为“轴”，数目选择59，角度选择6，确定按钮，完成表盘刻度创建，如图2.5所示。5图2.3表盘刻度特征截面一图2.4表盘刻度特征截面二图2.5表盘刻度“阵列”效果图2.1.3创建刻度时刻（1）创建拉伸特征截面，如图2.6所示。（2）打开左侧的模型树，右击【拉伸】【阵列】命令，如图2.7所示。弹出【阵列】特征面板，参数设置如图2.8所示，预览效果如图2.9所示。（3）单击确定按钮，完成特征创建，如图2.10所示。图2.6表盘刻度“阵列”特征面板6图2.7表盘刻度特征截面图2.8模型树目录图2.9表盘刻度阵列特征预览图图2.10表盘刻度最终效果图2.1.4创建中心孔（1）利用孔工具，创建中心孔。（2）设置为直径1.00mm，单击确定按钮，完成中心孔创建，如图2.11所示。、图2.11中心孔最终效果图72.1.5创建字体（1）利用拉伸特征工具，创建字体，如图2.12所示。（2）设置字体高度为0.10mm，单击确定按钮，完成特征创建。（3）渲染效果如图2.13所示图2.12字体特征截面图2.13表盘最终效果图2.2创建小表盘2.2.1创建表盘实体此步参照大表盘创建过程，特征截面如图2.14所示，特征模型如图2.15所示。8图2.14表盘特征截面图2.15表盘特征模型2.2.2创建表盘刻度（1）此步骤参照大表盘字体创建过程，在此不再叙述，特征截面如图2.16所示。图2.16表盘刻度特征截面2.2.3创建中心孔特征创建参照大表盘的创建过程，设置直径为0.80mm，完成特征创建，如图2.17所示。9图2.17创建“孔”特征2.2.4创建字体（1）创建步骤和参数设置参照大表盘特征，特征截面如图2.18所示。（2）渲染效果如图2.19所示。图2.18字体特征截面图2.19表盘最终效果2.3创建表壳基体2.3.1创建基体（1）利用拉伸特征工具创建特征截面，如图2.20所示。（2）设置高度3.50mm，单击确定按钮，完成特征模型，如图2.21所示。10图2.20表壳基体特征模型图2.21表壳基体特征截面2.3.2创建过渡圆弧（1）利用倒角工具，创建倒角特征，设置参数为DD，数值为1.30mm，完成特征创建。（2）利用倒圆工具，创建过渡圆弧。设置倒圆半径为2.50mm，选择壳体的边界，单击确定按钮，效果如图2.22所示。图2.22创建“倒角”特征112.3.3创建基准平面DTM1（1）选择特征工具栏上的基准平面工具，弹出【基准平面】对话框。（2）选择“RIGHT”基准平面，种类选择“偏移”，输入偏距为3.00mm，单击确定按钮，创建基准平面完成，图2.23壳体特征截面图2.24壳体“拉伸”特征面板图2.25壳体拉伸特征模型2.3.4创建表壳细节（1）利用拉伸工具，绘制特征截面，设置草绘平面为“DTM1”，参照平面为“TOP”，方向选择“右”，单击“确定”，进入草绘界面，如图2.23所示。（2）设置参数如图2.24所示，单击确定按钮，效果如图2.25所示。（3）利用拉伸特征面板中的按钮去除材料，截面创建如图2.26所示。12图2.26壳体截面特征图2.27去除材料（4）单击确定按钮，完成特征模型，如图2.27所示。（5）利用拉伸特征工具绘制特征截面，如图2.28所示。（6）选择去除材料按钮，然后单击确定按钮，完成特征创建。（7）创建表壳细节。最终效果如图2.29所示。13图2.28壳体特征截面图2.29表壳基体特征效果图（8）利用拉伸特征工具创建特征截面，如图2.30所示。（9）选择去除材料按钮，单击确定按钮，完成模型创建，如图2.31所示。图2.30创建特征截面图2.创建“去除材料”特征2.3.6创建指针位置（1）利用拉伸特征工具创建特征截面，分别在指针位置绘制1.00mm14和0.80mm的圆。（2）设置高度为0.80mm，单击确定按钮，完成凸台创建，如图2.32所示。图2.32特征创建模型（3）创建拉伸特征1）在1.00mm和0.80mm的圆柱上分别绘制如图所示的两个圆0.60mm和0.50mm，设置高度为0.30mm，单击确定按钮，完成模型创建，如图2.33所示。2）在刚创建的两个圆柱面0.60mm和0.50mm上分别创建0.40mm，高度设置为0.30mm的两个圆柱，最终模型如图2.34所示。3）在刚创建的直径是0.40mm，高度为0.30mm的圆柱端面上绘制一个直径是0.20mm，高度为0.20mm的圆柱，如图2.35所示。整体效果如图2.36所示。图2.33创建拉伸特征图2.34创建拉伸特征图2.35创建拉伸特征图2.36表壳基体效果图2.3.7创建旋钮孔15（1）创建旋钮孔特征。特征截面如图2.37所示。（2）设置孔深为16.00mm，如图2.38所示。（3）创建基准平面DTM2、DTM3（4）创建旋钮孔特征截面，如图2.39所示。（5）设置深度为15.00mm，单击确定按钮，完成孔的创建，如图2.40所示。图2.37创建“孔”特征截面图2.38创建“孔”特征截面图2.39创建“孔”特征一图2.40创建“孔”特征二2.3.8创建大小表盖位置（1）利用拉伸特征创建特征截面，如图2.41所示。（2）设置深度为0.40mm，单击确定按钮，完成模型创建，如图2.4216所示。图2.41创建表盖特征截面图2.42表壳基体效果图2.3.9创建表链连接孔（1）创建孔截面特征，特征截面如图2.43所示。（2）设置参数如图2.44所示，单击确定按钮，完成孔特征的创建，如图43所示。图2.43创建连接孔特征截面17图2.44表壳基体效果图2.3.10创建后盖（1）创建截面特征，设置草绘平面为表壳壳体的“下表面”，参照平面为“RIGHT”，方向选择“右”，如图2.45所示。（2）设置高度为1.00mm，单击右侧的确定按钮，完成特征创建。（3）创建倒角特征。设置数值为0.70mm，单击确定按钮，完成特征。（4）创建倒圆特征。设置半径为0.80mm，单击确定按钮，完成特征。（5）渲染实体。最终效果如图2.46所示。图2.45创建后盖特征截面图2.46表壳基体渲染效果图182.4创建时针（1）创建时针截面特征，如图2.47所示。（2）设置厚度为0.20mm，单击确定按钮，得到实体，如图2.48所示。（3）渲染实体。效果如图2.49所示。图2.47创建时针特征截面图2.48时针特征效果图图2.49时针渲染效果图2.5创建分针（1）创建分针特征参照时针创建过程，特征截面如图2.50所示。（2）渲染实体。最终效果如图2.51所示。图2.50分针创建特征图2.51分针渲染效果图192.6创建秒针（1）创建秒针截面特征，如图2.52所示。（2）设置表针厚度为0.15mm，然后单击，完成特征创建。（3）渲染实体，最终效果如图2.53所示。图2.51创建秒针特征截面图2.52秒针渲染效果图2.7创建小表盘时针、分针（1）创建截面特征，如图2.53、2.54所示。（2）设置高度为0.20mm，单击确定按钮，完成实体创建。（3）渲染实体。最终效果如图2.55、2.56所示。图2.53创建时针特征截面图2.54创建分针特征截面20图2.55时针效果图图2.56分针效果图2.8创建玻璃表盖（1）创建大表盘盖体。截面特征如图2.57所示。（2）设置厚度为0.40mm，单击确定按钮，完成表盖创建。（3）创建倒圆特征。设置倒圆半径为0.20mm，完成特征创建。（4）色彩渲染。如图2.58所示。（5）创建小表盖。特征创建参照大表盖，绘制直径为17.00mm的圆。图2.57创建表盖特征截面图2.58表盖渲染效果图2.9创建旋钮（1）利用旋转工具，创建旋转截面特征，如图2.59所示。（2）设置旋转角度为360，单击确定按钮，完成特征创建。（3）创建倒圆特征，设置倒圆半径为1.00mm，完成特征创建。（4）实体渲染。参数设置和创建步骤参照表壳基体创建过程，最终效果如图2.60所示。图2.59创建旋钮特征截面21图2.60旋钮渲染效果图2.10创建表链2.10.1创建表链一（1）创建拉伸特征截面，如图2.61所示。（2）设置长度为110.00mm，单击确定按钮，完成特征创建。（3）利用拉伸去除材料按钮，完成实体。（4）创建连接中心孔。（5）创建细节。利用倒圆工具，设置倒圆半径为3.00mm，完成创建。（6）创建孔。利用拉伸去除材料在表链上绘制长轴为1.60mm，短轴为0.80mm的椭圆孔，完成特征创建。（7）渲染特征创建参照大表盘的创建过程，最终效果如图2.62所示。图2.61创建表链特征截面图2.62表链渲染效果图2.10.2创建表链二（1）创建拉伸特征截面，如图2.63所示。（2）利用拉伸特征去除材料。22（3）渲染实体。最终效果如图2.64所示。图2.63创建表链特征截面图2.64表链渲染效果2.11创建连接轴2.11.1创建连接轴一（1）创建旋转特征截面，如图2.65所示。（2）设置旋转角度为360，单击确定按钮，完成特征创建。（3）渲染参数设置和创建步骤参照连接轴的创建过程，效果如图2.66所示。图2.65创建连接轴特征截面图2.66连接轴渲染效果图232.11.2创建连接轴二（1）特征创建参照连接轴二的创建过程，特征截面如图2.67所示。（2）最终效果如图2.68所示。图2.67创建连接轴特征截面图2.68连接轴渲染效果图2.12创建细节2.12.1创建铲子（1）利用拉伸特征创建实体特征。（2）利用倒圆工具美化表面。（3）渲染实体，效果如图2.69所示。2.12.2创建夹子特征创建参照铲子的创建过程，最终效果如图.70所示。图2.69铲子最终效果图2.70夹子最终效果243产品的虚拟装配3.1产品虚拟装配设计对手表各个零部件进行虚拟装配，装配步骤如下：(1)用缺省装配形式装配手表主壳体；(2)单击装配按钮，把大表盘打开，约束类型选择对齐，使两轴对齐，新建一个约束类型为匹配，使配合面对齐。(3)装配小表盘，装配过程参照大表盘装配过程。(4)单击装配按钮，把时针打开，为了实现机构运动仿真，用户定义选择，约束类型选择对齐，使两轴对齐，新建一个约束类型为匹配，使配合面对齐。(5)装配所有指针参照时针的装配过程，(6)单击装配按钮，把大表盖打开，约束类型选择对齐，使两轴对齐，新建一个约束类型为匹配，使配合面对齐。(7)装配小表盖参照大表盖的装配过程。(8)单击装配按钮，把旋钮打开，约束类型选择对齐，使轴和孔轴线对齐，新建一个约束类型为匹配，使配合面对齐。(9)单击装配按钮，把连接轴打开，约束类型选择对齐，使两轴对齐，新建一个约束类型为匹配，使配合面对齐。(10)单击装配按钮，把表链打开，约束类型选择对齐，使两轴对齐，新建一个约束类型为匹配，使配合面对齐。(11)单击装配按钮，把铲子打开，约束类型选择对齐，使两轴对齐，新建一个约束类型为匹配，使配合面对齐。(12)装配完成后，效果得到如图3.1所示。25图3.1装配效果图3.2装配爆炸图装配完成后生成装配爆炸图，使装配过程更加直观，如图3.2所示。图3.2装配爆炸图3.3干涉检查干涉检查在产品结构设计中非常重要。运用传统的二维设计方法，检查零件之间是否干涉难度较大，甚至在产品装配调试时才能发现，一旦有问题就要返修或改进设计，有时候造成无法更改的错误，导致设计的失败。运用Pro/E的模型分析功能对装配体进行干涉检查，可以直观地获得零件间的干涉情况，很方便地找到干涉点的位置并进行修改，保证了设计结果的准确性20。（1）从菜单栏中选择“分析”“模型”“全局干涉”命令，打开分解26位置对话框；（2）接受默认设置，单击（计算当前分析以供预览）按钮，计算结果为“”（表示没有零件干涉情况）。（3）关闭“全局干涉”对话框。274动态仿真与动画录制动态仿真是在真实产品的实物造型制造之前，利用此软件在计算机的虚拟环境下，设计人员可以对产品整体的外观效果、设计风格、动态仿真进行虚拟化的演示。从而可以对产品进行合理的运动分析，并提供设计人员进行探讨分析和修改设计总体方案，并有利于产品二次开发和创新16。（1）单击下拉菜单【应用程序】【机构】，进入仿真界面。（2）创建电动机。单击伺服电动机按钮，分别创建各个指针的电动机。（3）单击分析定义按钮，设置终止时间为120，单击“运行”按钮，实现运动仿真。（4）创建动画完毕。单击按钮进行动画捕捉，另存为：MPG格式。关闭对话框。285结束语本文通过对手表的整体设计，充分证明了Pro/E在产品造型设计和研制开发方面的重要意义。主要体现在：1)利用Pro/E可以对产品进行概念设计，外观设计，曲面造型设计，参数化设计，产品的虚拟装配和动态仿真等。从而使设计工作直观化，高效化。2)利用Pro/E可以检查设计过程中的不足（装配干涉，色彩不佳，运动可靠性分析），从而缩短生产周期，提高生产效率，扩大企业的经济效益。3)虽然利用Pro/E软件给设计带来方便，但加工精度、装配顺序等与实际操作并不完全相同，所以在设计过程中一定要结合实际操作来考虑，这样才能使设计过程更顺利、更合理。29致谢本设计论文是在指导老师的悉心指导和严格要求下完成的。指导老师具有严谨的治学态度，丰富的专业知识和实践经验，在治学及做人方面使我受益匪浅。衷心感谢老师对我的关心指导和帮助。通过这次毕业设计，不但使我回顾可大学期间所学的专业知识，而且也使我领略了机械专业领域中一些前沿的知识。我也非常感谢帮助过我的同学，正是由