任务书-基于proe的通用零件参数化设计

毕业设计（论文）任务书（届）设计论文题目基于PROE的通用零件参数化设计学院名称机械与汽车工程学院专业（班级）姓名（学号）指导教师系（教研室）负责人一、毕业设计（论文）的主要内容及要求（任务及背景、工具环境、成果形式、着重培养的能力）PRO/E作为目前市场上一款优秀的三维设计软件平台，已在国内机电产品设计领域中得到了广泛的使用。在PRO/E设计平台下，为提高设计效率，利用PTC公司的PROTOOLKIT开发自己需求的软件模块，进行二次开发成为了PRO/E使用过程中的热点。利用PROTOOLKIT，结合特定的机械标准件的参数要求，通过输入参数的方式作图，即可实现参数化设计与PRO/E平台的结合。该毕业设计的成果为使用PTC公司的PROTOOLKIT与微软公司的VC60开发出PROE平台下的通用零件参数化设计软件工具，本课题着重培养学生的综合分析能力与软件开发能力。此次选择了一个具有4个零件的活塞连杆机构作为设计对象。本次毕业设计的工作内容主要集中在以下两个方面（1）运用PRO/E进行连杆机构的三维建模与装配。（2）运用VC60根据零件参数进行编程，达到需要的参数化设计目的。主要要求有（1）收集相关资料与参考文献、完成开题报告。（2）完成外文资料翻译。（3）学习PRO/E二次开发软件工具PRO/TOOLKIT相关知识。（4）熟练使用三维建模工具，建立三维模型。（5）运用VC60根据模型进行参数化设计编程，实现参数化设计。（6）撰写毕业论文，准备答辩。二、应收集的资料及主要参考文献1吴立军，陈波PRO/ENGINEER二次开发技术基础,电子工业出版社,20067。2二代龙震工作室PRO/TOOLKITWILDFIRE20插件开发设计,电子工业出版社,20051。3李世国PRO/TOOLKIT程序设计,机械工业出版社,20037。4施志辉，余初静PRO/TOOLKIT在柴油机连杆零件参数化设计中的应用,机械设计与制造，第5期，（2006），58。5侯晓林，刘爱华，张立强，李京河应PRO/TOOLKIT应用程序实现产品模型更新的方法研究,计算机工程与应用,第21期，（2004），194196。三、毕业设计（论文）进度计划起迄日期工作内容备注201010202011323201012120114120101222011416201141720114302011512011612011622011610相关资料与参考文献收集、完成开题报告。外文资料翻译完成。毕业设计需应用到的相关理论与方法的学习。熟练使用开发工具。进行毕业设计的软件开发工作。撰写毕业论文，准备答辩。开题报告（该表格由学生独立完成建议填写以下内容1简述课题的作用、意义，在国内外的研究现状和发展趋势，尚待研究的问题。2重点介绍完成任务的可能思路和方案；3需要的主要仪器和设备等。一、选题的背景意义和主要内容1选题的背景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。PRO/ENGINEER在提供强大的设计、分析、制造功能的同时，也为用户提供了多种二次开发工具。常用的二次开发工具有族表（FAMILYTABLE）、用户定义特征（UDF）、PRO/PROGRAM、JLINK、PRO/TOOLKIT等。1）族表（FAMILYTABLE）通过族表可以方便的管理具有相同或相近结构的零件，特别适用于标准零件的管理。族表通过建立通用零件为父零件，然后在其基础上对各参数加以控制生成派生零件。整个族表通过电子表格来管理，所以又被称为表格驱动。2）用户定义特征（UDF）用户定义特征是将若干个系统特征融合为一个自定义特征，使用时作为一个整体出现。系统将UDF特征以GPH文件保存。UDF适用特定产品中的特定结构，有利于设计者根据产品特征快速生成几何模型。3）PRO/PROGRAMPRO/ENGINEER软件对于每个模型都有一个主要设计步骤和参表PRO/PROGRAM。它是由类似BASIC的高级语言构成的，用户可以根据设计需要来编辑该模型的PROGRAM，使其作为一个程序来工作。通过运行该程序，系统通过人机交互的方法来控制系统参数、特征出现与否和特征的具体尺寸等。4）JLINKJLINK是PRO/ENGINEER中自带的基于JAVA语言的二次开发工具。用户通过JAVA编程实现在软件PRO/ENGINEER中添加功能。5）PRO/TOOLKITPRO/TOOLKIT同JLINK一样也是PRO/E自带的二次开发工具，在PRO/TOOLKIT中，PTC向用户提供了大型的C语言函数库，函数采用面向对象的风格，通过调用这些底层函数，用户能方便而又安全地访问PRO/ENGINEER的数据库及内部应用程序，进行二次开发扩展一些特定功能。2意义随着计算机辅助设计和辅助制造技术的飞速发展，其应用领域在日益扩展，已使工程设计业和制造业发生了深刻的变化，这一点在产品的结构设计方面表现的尤为显著。三维造型技术、参数设计技术和虚拟现实技术等新概念、新办法已渗透到传统的结构设计中，并发挥出前所未有的作用，推动工程设计技术的发展。PTC公司的PRO/ENGINEER是现代CAD系统的代表，由它率先采用的革命性的设计思想基于特征的参数化设计，领导了现代CAD发展的潮流。其主要特征功能有全相关性、基于特征的参数化模型建模、先进的资料管理系统装配管理工程数据库再利用等。它易于使用，可在各种硬件平台上运行。可让使用者同时完成工业设计、结构设计功能，模拟加工制造，缩短产品开发的时间和流程。然而就是由于PRO/ENGINEER软件的这种广而博的通用性，使它在具体应用时不能直接处理特定的产品，由于产品设计的要求千差万别，企业拥有的设计资源和设计环境也不同，再加上国外设计观念、标准与国内存在差异，在使用该软件进行具体产品设计时会感到有些不是特别方便。基于这一点，为了PRO/ENGINEER软件能够在企业特定产品设计中最大限度地发挥潜力，创造效益，就需要对PRO/ENGINEER进行二次开发。也就是把PRO/ENGINEER进一步充实、完善、改进，进而成为用户适用的CAD/CAE/CAM应用系统。很多单位的产品大部分是定型产品，此种产品的系列化、通用化和标准化程度很高。进行这些产品设计所采用的数学模型及产品的结构都是固定不变的，所不同的只是产品的结构尺寸不同，而结构尺寸的差异是由于相同数目类型的已知条件在不同规格的产品设计中取不同的值造成的。对于这类产品，可以将已知条件和其他的随产品规格而变化的基本参数用相应的变量代替，然后根据已知条件和基本参数，由计算机自动查询图形数据库，或由相应的软件计算出绘图所需的全部数据，由专门的绘图生成软件在屏幕上自动设计出图形。3、课题研究的主要内容PRO/E作为目前市场上一款优秀的三维设计软件平台，已在国内机电产品设计领域中得到了广泛的使用。在PRO/E设计平台下，为提高设计效率，利用PTC公司的PROTOOLKIT开发自己需求的软件模块，进行二次开发成为了PRO/E使用过程中的热点。利用PROTOOLKIT，结合特定的机械标准件的参数要求，通过输入参数的方式作图，即可实现参数化设计与PRO/E平台的结合。该毕业设计的成果为使用PTC公司的PROTOOLKIT与微软公司的VC60开发出PROE平台下的通用零件参数化设计软件工具。本次毕业设计的工作内容主要集中在以下两个方面（1）运用PRO/E进行连杆机构的三维建模与装配。（2）运用VC60根据零件参数进行编程，达到需要的参数化设计目的。主要要求有（1）收集相关资料与参考文献、完成开题报告。（2）完成外文资料翻译。（3）学习PRO/E二次开发软件工具PRO/TOOLKIT相关知识。（4）熟练使用三维建模工具，建立三维模型。（5）运用VC60根据模型进行参数化设计编程，实现参数化设计。（6）撰写毕业论文，准备答辩。查阅课题相关资料学习PRO/E的基本技能运用PRO/E进行连杆机构的三维建模与装配学习运用VC平台学习PRO/E二次开发软件工具PRO/TOOLKIT相关知识运用VC60根据零件参数进行编程，达到需要的参数化设计目的完成PRO/E二次开发研究PROE二次开发方法及接口技术毕业设计计划流程图二、国内外相关技术的发展状况1、国外CAD技术的发展CAD技术起步于50年代后期。60年代随着计算机软硬件技术的发展，在计算机屏幕上绘图变为可行，CAD技术开始迅速发展。CAD技术以二维绘图为主要目标的算法一直持续到70年代末期，至那时起CAD开始实用化，以后的CAD技术作为一个分支而相对独立、平稳地发展。在CAD技术约50年的发展历史中，共经历了四次重大的技术革命1第一次CAD技术革命曲面造型系统。70年代，正值飞机和汽车工业的蓬勃发展时期。此时飞机及汽车制造中遇到了大量的自由曲面问题。由于三视图表达的不完整性，经常发生设计完成后，制造出来的样品与设计者所想象的有很大差异甚至完全不同的情况。此时法国人提出了贝塞尔算法，使人们用计算机处理曲线与曲面问题变得可行，同时也使得法国达索飞机制造公司的开发者们在二维绘图系统CAD/CAE的基础上，开发出以表面模型为特点的自由曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统，它的出现，标志着计算机辅助技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得CAM技术的开发有了现实的基础。曲面造型系统为人类带来了第一次CAD技术革命，改交了以往只能近似表达曲面的落后的工作方式。此时CAD软件价格极其昂贵，因此被称为“贵族化”的曲面造型系统。2第二次CAD技术革命实体造型技术。有了表面模型，CAM的问题可以基本解决。但由于表面模型技术只能表达形体的表面信息，难以准确表达零件的其他特性，如质量、重心、惯性力矩等，对CAE十分不利，最大问题在于分析的前处理特别困难。基于对CAD/CAE一体化技术的探索，SDRC公司于1979年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型CAD/CAE软件IDEAS。由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于统一CAD，CAE，CAM的模型表达，给设计带来极大的方便性。它代表着未来CAD技术的发展方向。实体造型技术的普及应用标志着CAD发展史上的第二次技术革命。但是实体造型技术带来数据计算量的极度膨胀。在当时的硬件条件下，实体造型的计算和显示速度很慢，在实际应用中做设计显得比较勉强，从而使得实体造型技术未能在整个行业全面推广。许多赞成实体造型技术的公司并没有下大力量去开发它，而是转而去攻克相对容易实现的表面模型技术。不过在以后的十年里，随着硬件性能的提高，实体造型技术又逐渐为众多CAD系统所采用。3第三次CAD技术革命参数化设计技术。正当实体造型技术逐渐普及之时，CAD技术的研究又有了重大进展。那就是参数化实体造型方法该方法具有以下特点基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。80年代中期，PTC公司推出最早的参数化软件PRO/E。进入90年代，参数化技术变得比较成熟起来，充分体现出其在许多通用件、零部件设计上的简单易行的优势。因而参数化技术的应用主导了CAD发展史上的第三次技术革命。4第四次CAD技术革命变量化技术。参数化技术的成功应用，使它在90年代前后几乎成为CAD业界的标准。但参数化技术亦尚有一些不足之处。首先，“全尺寸约束”这一硬性规定就干扰和制约着设计者创造力和想象力的发挥。于是一种以参数化技术为蓝本，比参数化技术更先进的实体造型技术即变量化技术应运而生。变量化造型的技术特点是保留了参数化技术基于特征、全数据相关，尺寸驱动设计修改的优点，但在约束定义方面做了根本性改变。它的指导思想是设计者可以采用先形状后尺寸的设计方式，允许采用不完全尺寸约束，因为系统分担了很多繁杂的工作，因此只给出必要的设计条件，在这种情况下仍能保证设计的正确性及其效率性。它的成功应用，为CAD技术的发展提供了更大的空间和机遇。率先使用变量化技术的软件是SDRC公司推出的IDEASMASTERSERIES软件。变量化技术驱动了CAD发展的第四次技术革命。CAD技术的发展历程说明，CAD技术一直处于发展和探索之中，并将继续发展下去。正因为如此，才造就了今天CAD技术的兴旺与繁荣，在高速发展的现代化工业中起到重要的作用。2、国内CAD技术的发展我国的CAD技术尽管在研究、开发和推广应用等方面起步比较晚，却也取得了一定的成绩，但与工业发达国家相比，无论在开发还是应用的广度与深度方面，仍存在较大差距。我国的CAD技术虽起步于60年代末，几乎与工业发达国家同步，但资金投入不足及软件商业化程度低的原因导致了CAD基础理论相对落后。在参数化技术方面，我国仍处于不断完善二维图形参数化技术阶段，而欧美已出现较为成熟的三维参数化CAD软件系统，它们利用其强大的技术优势基本占领了国际市场和一部分国内市场。国内自主版权的CAD软件如高华CAD，电子图板CAXA，开目CAD等软件技术含量相对较低，主要面向国内市场，提供操作简便的二维工程图设计平台。CAD技术的应用可以起到提高企业的设计效率、优化设计方案、减轻技术人员的劳动强度、缩短设计周期等的作用，经过多年的投入和推广，我国CAD技术已经基本广泛应用在机械、电子、航空、建筑等行业。概括来说，我国CAD技术的差距主要表现在以下四个方面1具有自主版权和设计功能的CAD应用软件较少；2自主开发的CAD应用软件商品化程度较低；3引进CAD软件的功能尚未得到充分开发和利用；4不同行业和地区间的CAD应用程度参差不齐。近年来，我国CAD技术的研究也取得了长足的进步，在三维实体造型技术方面达到了世界先进水平。由于微机功能不断增强，很多设计已经转移到微机上完成，而在微机平台上开发CAD/CAM软件是一个全新的领域，只要我们能认清自己的优势、了解国内市场、得到技术支持，并跟踪国际先进CAD技术，遵循各种国际规范，就可以开发出符合自己习惯、有特色的CAD软件产品。目前，参数化技术已成为CAD中最热门的应用技术之一，能否实现参数化设计也成为评价CAD系统优劣的重要技术指标，这是因为它更符合和贴近现代CAD中概念设计以及并行设计思想，工程设计人员在设计初始阶段就可快速草拟产品的零件图，通过对产品形状及大小的约束最后精确成图。自从以PTC公司的PRO/ENGINEER为代表的基于特征造型的参数化设计PARAMETRICDESIGN系统问世以来，在此基础上实现机械设计的自动化已经变得切实可行。参数化设计技术是计算机辅助设计技术的一次巨大的飞跃，目前先进的CAD软件大部分实现了参数化。参数化技术的研究有着漫长的历史，而构造基于约束的设计系统一直是人们追求的目标，以使设计对象能随着设计的不断深入，可以逐步施加和修改约束，直至产生最后的形体。基于约束的设计和造型系统的发展大致可分为如下几个阶段1以交互式与约束技术混合使用为特征的初级阶段。1963至70年代中期，以SUTHERLAND的SKETEHPAD为代表，基于约束的交互作图是这一阶段的主要特征，其约束模型往往是基于数学的，且无解释功能。2以约束满足为特色的发展阶段。1977年至80年代中期是参数化技术的发展阶段。在这一阶段，人工智能学科中关于约束满足问题的表达与处理技术为参数化发展提供了坚实的基础，基于约束的参数化变量设计取得了影响性的发展，主要表现在约束表达机制日益丰富；约束表达与处理技术日益成熟；人工智能技术广泛应用于设计。3成熟与应用阶段。目前，在许多商品化的CAD平台中，基于