Pro/E的定制（共12篇）
Pro/E的定制 篇1
1 引言
Pro/E是一套三维CAD/CAM参数化和特征化的系统,其内容包括了整个产品设计的过程,有草图、零件、组件、绘图、制造、分析仿真等多种模式,每种模式均出自同一个关联性的数据库,在绘图模式下自动生成的尺寸与零件模式下特征造型的尺寸是一一对应的。但Pro/E是美国公司开发的,支持Ansi、JIS、DIN、ISO等美国、日本、德国和国际标准,目前国内很多企业设计人员用Pro/E作三维设计平台,而用Auto CAD出二维工程图,这样的结果破坏了零件三维和二维尺寸之间的关联关系,不便于图形的同步更新,容易导致图纸管理的混乱。针对此,本文用Pro/E最新版本野火4.0对Pro/E系统配置文件、图样配置文件和模板文件作了很多有益探索,提出了Pro/E中基于零件库技术的国标工程图的定制,以形成本土化的Pro/E软件。实践证明,用此方法生成的工程图可达到Auto CAD二维工程图水平。
2 国标工程图的定制
Pro/E中定制国标工程图主要包括以下几个方面:图纸格式文件的定制、工程图模板文件的定制及更改图纸格式配置文件、图样配置文件、系统环境配置文件。其中图纸格式文件保存在安装目录formats文件夹中,模板文件保存在templates文件夹中,配置文件保存在text文件夹中,定制国标工程图前分别在这3个文件夹中新建自定义的文件夹,用于保存定制过程中新生成的相关文件,如建立名为GB文件夹。现将各定制方法阐述如下。
2.1 图纸格式文件定制方法
图纸格式限制了图纸幅面的大小和格式、标题栏的内容和样式等,是工程制图的重要内容,国标化工程图必须先国标化图纸格式,其制作如下:
(1)设定图纸幅面新建一草绘文件,在其中按制图标准中尺寸绘制图纸边界和图幅边界及标题栏,保存文件*.sec至目录proe Wildfire 4.0formatsGB文件夹下;
(2)建立格式文件新建一格式文件,指定模板为步骤⑴中的草绘文件*.sec,确定后进入格式文件模式,修改【线型】对话框中的【宽度】分别为0.35mm(细实线)、0.7mm(粗实线);
(3)添加注释文本标题栏中注释文本有两类,一类是固定文本,一类是参数化文本,固定注释文本在图纸格式文件中添加,参数化文本在工程图模板文件中添加。选择【插入】→【注释】,进入注释命令,在指定区域输入固定文本;
(4)修改图样格式配置文件Pro/E图纸格式模块有一个扩展名为“.dtl”的专门配置文件,它主要用来配置与图纸幅面和格式有关的一些参数选项,方法是:选择【文件】→【属性】,在出现的【选项】对话框中按国家标准的要求设置相关参数,设置完成后,将该配置文件以“format.dtl”文件名保存在textGB目录下,指定Pro/E系统配置文件中format setup file参数的值可设置该文件的访问路径。同时,将图纸格式文件以“*.frm”文件名保存在formatsGB目录中,在创建工程图模板文件时会调用此图纸格式文件。
2.2 工程图模板文件定制方法
Pro/E野火4.0版本工程图中环境变量一共有140个,这些环境变量控制工程图中公共要素,用户可根据国家标准和企业需要自行配置,然后将这些配置保存在固定文件里,即图样配置文件,在制作工程图模板时,也可将其固化到模板里,重复调用。具体制作如下:
(1)新建一绘图文件,指定图纸格式为“*.frm”图纸格式文件,确定后进入绘图环境;
(2)添加参数化注释,标题栏中随零件对象不同而需要变更的内容是通过参数化注释实现的,在绘图环境中添加参数化注释文本的方法如上所述,区别是在输入文本前必须加符号“&”;
(3)设置配置文件在绘图模块中也有一个扩展名为“.dtl”的配置文件,它主要保证工程图中需重复设置的公共项目要素如:投影视角、文本高度等符合Pro/E使用者的标准和设计习惯。设置的方法是:在【绘图选项】对话框中按国家标准设置有关参数,修改的参数越多,系统加载的速度就越慢,笔者建议,用不到的参数保留默认设置,常用符合国标的图样配置文件选项取值及含义如表1所示,设置完成后将配置文件以“draw.dtl”文件名保存在textGB文件夹中,将工程图模板文件以“*.drw”文件名保存在templatesGB文件夹中。
2.3 Pro/E系统配置文件的定制方法
以上所介绍的定制的图纸格式配置文件和图样配置文件,需要通过修改系统配置文件将其设置为Pro/E系统缺省环境,否则所有设置和模板只对当前绘图有用。Pro/E系统配置文件默认文件名为current_session.pro,同时,系统允许用户自定义配置文件,以.pro为文件扩展名保存,自定义的配置文件可随时加载,而且current_session.pro不只一个,每新建一个Pro/E文件时,在当前工作目录中就会自动生成一个,但Pro/E系统在启动时优先读取和加载当前工作目录中的名为Config的配置文件,故本文配置Pro/E系统环境所采用的方法是,先把current_session.pro或其他*.pro更名为config.pro,放在当前工作目录中,并将工作目录设定为启动目录,然后修改config.pro文件中选项。Config文件按扩展名不同,分为一般类型配置文件(config.pro)和系统强制执行配置文件(config.sup),其中config.pro文件对用户开放的,共有800多个选项,用来设置Pro/E系统总的工作环境,可以满足用户对Pro/E的几乎所有的个性化使用要求,Pro/E启动时,先从安装目录下加载config.pro,然后再从启动目录下加载config.pro,若两次加载的config.pro文件的配置选项重复,系统会自动按最后读取的选项值配置Pro/E环境。
(1)config.pro的重新编辑。实现config.pro的重新编辑有两种方法,一种方法是,config的配置方式是文本模式,可在启动目录下用记事本方式打开config.pro文件,增加和修改选项,但该方法要求输入的字符准确无误,一旦出现输入字符错误,则会导致Pro/E启动出现问题,或者根本启动不了;还有一种方法是,启动Pro/E,打开【工具】菜单下的子菜单【选项】,通过【选项】对话框修改选项,用该方法编辑config.pro文件,简单且不会出错,本文选用方法二配置config.pro文件。
(2)config.pro的常用配置。config.pro文件的可配置选项众多,如果每个都重新配置,则会影响运行速度,可根据国标配置一些常用的选项,如,将config.pro中选项format_setup_file、drawing_setup_file值分别改为“proe Wildfire 4.0formatsGBformat.dtl”和“proe Wildfire4.0templatesGB*.drw”即可把上述2.1、2.2中所定制的图纸格式配置文件和图样配置文件设置为系统缺省配置文件,把选项template_solidpart值改为“proe Wildfire4.0templatesmmns_part_solid.prt”可以将零件模板设置为国标模板等等,而其余在具体模块的使用过程中有要求时再进行配置。
3 零件库技术与工程图的关联
3.1 关于Pro/E中的零件库技术
随着现代化生产的不断发展,几何拓扑结构相同或相似但却属于不同尺寸系列的标准零部件和专用零部件越来越多,工程设计人员常常因尺寸不同而需重复设计,为了提高设计效率,目前一些主流商品化三维CAD软件基于成组技术(GT)开发了标准件库,如Solid Works软件中的Tool BOX库,而有的CAD软件则有零件库开发功能。在Pro/E软件中利用族表(Family Table)、自定义特征(User Defined Feature)、程序(Program)功能可以非常方便地开发出用户自己的零件库。其中族表功能是首先确定零件的代表特征、几何结构,分析可能的变型方案,分离出尺寸和特征等变化的参数,创建类属零件,即母体零件,其是一个由约束定义的可进行参数驱动的零件参数模型,然后创建族表,将变化的参数添加到该族表中,系统自动读取该表中内容为参数赋值,通过校验后生成所需要的新零件,即实例。用族表功能建立零件库,分类清楚,制作简单,实例提取快速,是常用的零件库建立方法之一。
3.2 基于零件库技术的工程图
Pro/E可以建立形象直观的三维模型,但进行生产加工和技术交流的工具却是工程图,虽然对零件库技术的研究早就已经开始,并且成果显著,但将零件库技术运用于工程图鲜有述及,本文对此进行了尝试性研究,制作步骤如下:
(1)制作零件族表。制作零件族表多数文献中都有详细讲解,这里不再赘述,具体创建步骤可参考文献[1],应注意的是,族表的母体零件要能包含大多数实例零件中的特征和参数。
(2)生成实例工程图。零件族表制作完成后,将零件文件保存,利用定制的国标工程图模板生成母体零件的工程图,调整布局,编辑各尺寸,标注形位公差、填写技术要求等,然后点击【文件】→【属性】→【绘图模型】→【替换】,按照提示,选择需要的实例零件后即生成实例零件的工程图,且该工程图符合国标,无需二次调整。
4 结语
工程上工程图不仅直接指导现场加工,而且也是设计人员表达设计思想的重要技术文件,是“工程师的语言”,其绘制必须严格遵守国家制图标准,因此解决贯彻制图规范问题是外来机械设计软件本土化的第一步。工程图是Pro/ENGINEER的重要组成模块,如何充分利用Pro/ENGINEER模型和工程图数据的关联性快速生成零件特别是相似零件的工程图,并让其符合制图国标,本文方法值得借鉴。
参考文献
[1]田绪东.Pro/ENGINEER2.0三维机械设计[M].北京:机械工业出版社,2006.
[2]周四新.Pro/ENGINEER实例教程[[M].北京:机械工业出版社,2007.
[3]孙进平,李书宇,潘妮.基于Pro/ENGINEER国标工程图创建的若干关键问题[J].起重运输机械,2007(7):30-31.
Pro/E的定制 篇2
基于Pro/E软件的卫星三维建模方法的探讨
主要对基于Pro/E软件的卫星三维建模和高效率、高可靠性、低成本的总装设计方法等进行了初步的研究和探讨.
作 者：王志军 WANG Zhijun 作者单位：北京空间飞行器总体设计部,北京,100094 刊 名：航天器工程 ISTIC英文刊名：SPACECRAFT ENGINEERING 年，卷(期)：2007 16(4) 分类号：V460 关键词：三维建模 Pro/E软件 电缆安装设计 管路安装设计 仪器设备安装设计Pro/E的定制 篇3
摘要以电风扇叶片的塑料模具设计为例,介绍了Pro/E的三维实体造型和模具设计功能的应用。使用Pro/E 软件可大大缩短设计和制造周期,提高产品设计准确性,降低设计成本。
关键词塑料模具;风扇叶片;Pro/E
中图分类号TQ330.41文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)112-0049-01
作为注塑成型加工的主要工具之一的注塑模具,在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平的高低,直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代,同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。而传统的模具设计主要依靠设计人员的经验,模具的加工制造又在很大程度上依赖于生产者的操作技能,因此存在模具设计水平低、加工质量差、生产周期长、使用寿命短等缺陷。Pro/E等软件在注塑模具设计中的应用,成功地弥补了传统设计方法的不足,制品几何造型、分型面的创建、模具的结构设计,都是基于同一数据库进行的,既方便,又易保证制品的精度。
1注塑模具设计
1.1 产品造型
塑件为风扇叶片,所用材料为ABS。塑件的主要尺寸如图1所示,根据零件的二维图形,在三维软件Pro/E中对零件进行三维造型。首先打开Pro/E,进入零件设计界面,点击拉伸,旋转,扫描,混合,造型等命令绘制三维图形。塑件的三维造型如图2所示。
1.2型腔数目的确定
型腔数目较多时,精度也相对地降低。这不仅由于型腔加工精度的不同,也由于熔体在模具内的流动不匀所致。所以精密塑件尽量不用多腔模形式。根据产品结构特点,此塑料产品在模具中的扣置方式有两种:一种是将塑料制品的回转轴线与模具中主流道衬套的轴线垂直;另一种是将此塑料制品的中心线与模具中主流道衬套的轴线平行。这里拟采用第一种方式,一模一件的结构。
1.3分型面的确定
分型面是决定模具结构形式的重要因素,它与模具的整体结构和模具的制造艺有密切关系,并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。为便于将制品从模具中取出,选择分型面应该位于制品截面的最大轮廓处。本设计的模具只有一个分型面,垂直分型。其分型面如图3所示:
X
1.4浇注系统及冷却系统的设计
Pro/E 的浇注系统设计包括主流道、分流道以及浇口的设计。该步骤要比传统的二维设计软件方便和快捷得多。浇注系统的设计是否合理,直接影响到制品的表观质量、形位尺寸精度、制品物理力学性能、充模难易程度以及熔料在充模时的流动状态。浇注系统是指从模具进料口开始到模腔为止的流道部分,本设计的模具采用的浇注系统如图4所示。
Pro/E 的冷却系统设计也很方便,与浇注系统的设计类似。选择水线命令,设置合适的水道直径和开孔位置,绘制水线的起点和终点,即可在模具零件上自动生成水线。与流道设计相同,水道直接保存到需开水道的零件上。为了使冷却效果好,在模具的定模型腔板和动模型芯板内开设了如图5所示的水道,横向穿过这两块模板,这样使塑件各处的冷却均匀,模具的模温均匀。
1.5产品的模具3D装配图与爆炸图
进入建模模块后,根据所绘制的二维图的尺寸,利用拉伸,旋转,倒圆角,螺旋扫描等命令,分别完成定位圈,浇口套,螺钉,定模座板,定模板,动模板,动模支承板,推杆固定板,推板,垫块,动模座板,拉料杆,推杆,导套,导柱,复位杆等零件的三维造型,然后在装配模块中,利用匹配,对齐等装配方式,依次将各个零件装配起来,最后的装配图及爆炸图如图6、7所示。
2结束语
本研究采用Pro/E三维建模软件,设计了一副完整的电风扇叶片注塑模。该模具结构紧凑、操作方便实用,便于维修。经试验,模具的冷却效果好,满足塑料件成型质量。同时,该模具运用Pro /E进行设计,弥补了经验不足的缺陷,大大缩短设计时间, 使设计工作变得简单快捷。
参考文献
[1]刘毅,王华,郭莹等.基于Pro/E的塑料顶盖注塑模具设计[J].模具技术,2007,2.
[2]孙建民,晋小莉,徐冰晶等.基于Pro/E的塑料模具设计研究[J].现代塑料加工应用,2006,18(5):46-48.
[3]汪鸣琦,刘传胜.基于Pro/E的汽车塑料件模具设计研究[J].湖北工业大学学报,2007,22(6):57-59.
[4]蔡宇红.塑料转叶零件模具设计与制造[J].模具技术,2007,5.
Pro/E的定制 篇4
关键词：创伤骨科,内固定钢板,个体化
随着骨科手术的发展,创伤骨折病人的内固定植入物器材的变化也很大,由简单的克氏针[1]及链条式接骨钢板发展到锁定钢板和LISS钢板[2],由三棱形髓内钉发展到交锁髓内钉[3]等。由于个体差异,且内植入物没有做到完全个体化,使术中钢板塑型不良,或者植入物不能完全匹配患肢的骨骼解剖结构,导致部分病人发生骨折愈合延迟,畸形愈合或骨不连,甚至内植入物断裂,取出困难等等问题[4]。利用螺旋CT三维重建成像技术和计算机辅助设计、制造(简称:CAD/CAM)技术及数控仿真加工(CNC)技术,我们已经快速定制出按照不同病人、不同部位、不同骨折特点的骨骼匹配度极高的锁骨异性内固定钢板,使患者的内固定钢板完全个体化,现报道如下。
1 数据处理
1.1 数据采集
利用本院1 6排螺旋C T机,型号为美国G E lightspeed16,1.25 mm间距,螺距10 mm螺旋扫描,患侧和健侧两侧锁骨各扫描64张,dicom格式图像,图1和图2为螺旋CT扫描获得的两幅图像。
1.2 三维重建和图像切割
利用求反软件mimics8.1三维重建(图3、图4),并把图像切割,并转换成iges文件(图5、图6)。
1.3 数据处理及钢板设计
利用计算机辅助设计软件Unigraphics NX 5.0,可以精确绘制出患者正常锁骨的侧面弧度(图7)和上面观(图8)两个面的弧度,由此先设计出健侧锁骨相贴合的钢板。结合患侧右侧锁骨骨碎片大小以及骨折线长短(图9),再设计出螺钉孔的间距(图10)。根据人体骨骼对称性,把得到锁骨图像镜像处理,得到右侧锁骨定制钢板的图像(图11),保存为igs文件。
2 数控中心加工
把igs文件导入到数控中心Pro/Engineer Wildfire5.0,采用0.10mm刀具加工,直接切削加工外形、内圆弧表面成型(图12)。
3 结果
通过C T扫描和三维重建,并经求反软件和U G NX、Pro/E数控加工技术,定制出完全个体化的内固定钢板。理论上,该内固定钢板跟病人的骨骼的匹配度可以达到±0.2 mm。定制的锁骨钢板比目前常用的普通S形锁骨异形钢板,更符合正常人的锁骨骨骼特征,不但有上面观的S形,而且还有前面观的弯曲弧度(图13)。实际证明,作者把这块个体化钢板未经塑形直接植入固定,与患侧锁骨的匹配度相当满意(图14)。
4 讨论
基于CT三维重建和求反软件、计算机辅助设计及CNC数控仿真的完全数字化的个体化锁骨钩钢板制作研究,以三维重建为基础,成功实现数据的转换与统一,实现快速设计制造,可以改变目前手术医生根据目测和经验塑型钢板的现状,不但省去塑型这个步骤,而且减少手术创伤,缩短手术时间,减少骨折畸形愈合骨不连等并发症发生,完全符合现代骨科内固定微创BO5的理念。作者在手术中显露骨折端后,该个体化锁骨钩钢板未经任何塑型直接植入,骨折端复位固定的相当服帖,术后摄片也证实该钢板与患者锁骨匹配度相当满意。首例完全数字个体化钢板的成功应用,极大地鼓舞着我们进一步研究,让我们手术医生与钢板设计的工程师和医疗器械公司能更多交流沟通,使完全个体化钢板的制造技术和工艺趋于更加完美。
参考文献
[1]Fransen P,Bourgeois S,Rommens J.Kirsehner wire migration causing spinal cord injury one year after internal fixation of aclavicle fracure[J].Acta Orthop Belg,2007,73(3):390-392.
[2]姚平.胫腓骨骨折固定研究进展[J].中国中医骨伤科杂志,2007,15(1):69-71.
[3]刘世敬.长骨骨折髓内钉扩髓或不扩髓内固定的研究进展[J].中华创伤杂志,2002,18(5):318-320.
[4]WOO SI-Y.Lee rigid internal tixation plate:Histeolog-ical perspectivers and new concepts[J].J Orthop Res,1984,110:413-419.
Pro/E的定制 篇5
UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。Unigraphics NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。UG同时也是用户指南（user guide）和普遍语法（Universal Grammar）的缩写。
这是一个交互式CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。
PRO/E是PRO/Engineer的简称，更常用的简称是PRO/E或PRO/E，PRO/E是美国参数技术公司 （Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品，在三维造型软件领域中占有着重要地位。PRO/E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，是现今主流的模具和产品设计三维CAD/CAM软件之一。
至于哪个更好，要看你在哪一行工作了，还要看工作地点。如果是汽车行业的话建议你学CATIA，在北京一带用PRO/E的偏多，上海和东北这些地方用UG比较多。
PRO/E做数控编程好点，但做三维建模绝对比不上UG，CATIA更强，毕竟人家的市场占有比例不是吹的，国外的机械制造大厂都用它了。
不过现在的.刚出不久的UG6。0功能也厉害的紧，都能直接打开CATIA文件了。
UG从产品设计到模具设计到加工到分析到渲染几乎无所不包；PRO/E强调的是单纯的全相关产品设计，显得有点力单势薄；至于哪个更好，其实要看我们能用到什么程度，对于大部分用户我相信两个软件都能完成我们所要求的功能；如果要求多面手，那当然首选UG，如果单做产品设计都可以不过一定要学精不要单纯的讲哪个软件好关键是你能用它做到多少东西！
从初学的角度出发，我个人意见是UG入门及自学能更快上手！
UG的界面，功能可以记图标，一目了然，再加上现在UG的资料也多了！
学模具设计，UG是第一选择，模具标准件都有，一套简单的模具，5分钟模，5分钟装模胚，再装顶针及其它标准件，布水路，30分钟搞定，不过你要有模具设计实际经验才好。
支持用UG，因为PRO/E的分模确实比不上UG。
UG为混合建模，可以局部参数化（当然完全参数化更没问题），对于模型更新有利。PTC为完全参数化，编辑更新小的设计（家电）可以，大的（飞机，汽车），一更新不死机，其刷新时间会影响到设计师的思路。
PRO/E很具有市场意识，UG的後加工功强大，可以直接运算后CNC，ACM。
Pro/E的定制 篇6
关键词：机床夹具 Pro/E软件 三维模型
机床夹具课程是技工学校机械类专业学生的一门理论课。老师都知道这门课不好上，学生学不懂、老师不容易教。为此，笔者探讨将Pro/E软件应用到这门课上来，在多媒体教室上课，现对教学应用的实践做几点归纳。
一、用Pro/E的零件模块，建立夹具的三维模型，给学生感性的认识
笔者将夹具课程移到多媒体教室，用PowerPoint软件制作课件，将每节课的知识点用幻灯片的形式展示给学生。由于课堂上要用到的夹具模型都是标准件，因此笔者自己建立了一个简易的夹具标准件库，如用于定位的支承钉和V形块，用于夹紧的螺钉、螺母、弹簧，以及对刀块和镗套等。这样笔者使用Pro/E的家族表功能，创建好标准件库，上课时就可以随时将其调出来使用。而对于非标准件的零部件，较复杂的需事先做好，简单的可以进行现场制作，并将制作过程演示给学生看。由于夹具零部件形状大都比较规则、简单，均为实体，因此采用Pro/E软件的拉伸、旋转、扫描、混合等基本命令即可创建。在零件创建好后，我们将零件慢慢旋转360°全方位展示给学生看，这样可以增加学生对夹具的感性认识。尤其是对一些制图基础很差的学生，通过观看零件三维图，也会增加他们学习这门课的兴趣。同时，教师可以用鼠标指点着模型讲解各个知识点，这样能够使学生对知识点消化吸收的效果更好。
二、用Pro/E的装配模块，讲解夹具的结构组成，工作原理
Pro/E软件具有的装配功能，可将已经设计好的零件通过一定的约束方式装配在一起。已经装配好的部件通过爆炸图的形式可以清晰地表示产品的内部结构和部件间的装配顺序，这样可以使学生更好地掌握夹具体的内部结构和它的工作过程与原理。比如笔者讲组合夹具时，以夹具夹紧卡爪为例，事先用Pro/E将此夹具的8个零件分别做好，在课堂上再以它们的装配模型的创建讲解其组成结构和工作原理。如图1、图2所示，夹具的卡爪底部与基体以凹槽相配合（配合性质为H7/g6，间隙配合），螺杆的外螺纹与卡爪的内螺纹连接，而螺杆的缩颈被垫铁卡住，使它只能在垫铁中转动，而不能沿轴向移动。垫铁用2个螺钉固定在基体的弧形槽内，为了防止卡爪脱出基体，用前、后2块盖板加6个内六角螺钉连接基体。这样，我们用扳手旋转螺杆，经过梯形螺纹的传动使卡爪在基体内左右移动，实现夹紧或松开工件。通过这样的实例讲解，学生对夹具的结构组成、工作原理就能够慢慢地掌握。
图1
图2
三、用Pro/E的绘图模块，讲解夹具二维装配图的画法，开启学生的设计思路
机床夹具课的期末考核，就是让学生在学习了夹具各知识点的基础上，能够学以致用，设计出一个简单实用的小夹具。如何画夹具图，对于这些学习基础很差的技校生来说，是件很头疼的事。在以往的教学中，我们画夹具图，先是要根据夹具的功用和工作原理，构思好夹具的整体结构，画好装配图后，再拆画零件图。对于学生来说，画装配图是最重要的，也是最难的。而老师讲这节课也是很困难的，在没有挂图的情况下，自己要花费很多时间在黑板上画图。但是有了Pro/E软件后，我们就可以将创建好的三维装配模型用绘图功能直接生成二维装配图，这样讲课就容易多了。例如笔者以夹紧卡爪为例，用Pro/E的绘图功能，创建其二维装配图（图3），讲解其设计思路：基体底部有前后及左右方向两个凹槽，它与底板上的相应凹槽用键形零件固定，为了固定键，基体底部的前、后、左、右设有4个螺孔，以便使用紧固螺钉进行固定。有了设计思路后，笔者再讲解主视图的投射方向应该如何确定，其他视图应该怎样投影、剖切才能表达得最清楚、完整。教师用此方法多讲几个例子后，学生对简单夹具体的设计开始有了思路，就知道怎样去画图了。
图3
四、总结
在多媒体教室上机床夹具课，笔者收获颇多。社会在进步，我们的教学方法、教学态度、教学技能也要不断地更新进步，这样才能教好学生，教会学生。过去，我们一味地指责学生，指责教材，认为这门课没法上，上课画个图就需要好长时间，学生还看不懂，没人听。现在我们将Pro/E软件应用到这门课程，画图的时间节省了，学生听课的积极性提高了，老师更容易讲课了，学生也学得会了。同时教学相长，老师自己的Pro/E水平和夹具设计水平也得到很大提高。所以，这是一次满意的、双赢的教学实践。
参考文献：
[1]王咏梅，李春茂，张瑞萍.Pro/ENGINEER Wildfire5.0中文版基础教程[M].北京：清华大学出版社，2011.
[2]屠国栋.机床夹具（第三版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.
（作者单位：湖南兵器工业高级技工学校）endprint
摘 要：由于机床夹具是一门图多、教具少、内容相对枯燥的课，所以为了更好地服务于课堂教学，本文探讨将Pro/E软件应用到这门课的教学实践中，改变了以往学生不爱听课，老师不爱上课的局面，收到了良好的教学效果。
关键词：机床夹具 Pro/E软件 三维模型
机床夹具课程是技工学校机械类专业学生的一门理论课。老师都知道这门课不好上，学生学不懂、老师不容易教。为此，笔者探讨将Pro/E软件应用到这门课上来，在多媒体教室上课，现对教学应用的实践做几点归纳。
一、用Pro/E的零件模块，建立夹具的三维模型，给学生感性的认识
笔者将夹具课程移到多媒体教室，用PowerPoint软件制作课件，将每节课的知识点用幻灯片的形式展示给学生。由于课堂上要用到的夹具模型都是标准件，因此笔者自己建立了一个简易的夹具标准件库，如用于定位的支承钉和V形块，用于夹紧的螺钉、螺母、弹簧，以及对刀块和镗套等。这样笔者使用Pro/E的家族表功能，创建好标准件库，上课时就可以随时将其调出来使用。而对于非标准件的零部件，较复杂的需事先做好，简单的可以进行现场制作，并将制作过程演示给学生看。由于夹具零部件形状大都比较规则、简单，均为实体，因此采用Pro/E软件的拉伸、旋转、扫描、混合等基本命令即可创建。在零件创建好后，我们将零件慢慢旋转360°全方位展示给学生看，这样可以增加学生对夹具的感性认识。尤其是对一些制图基础很差的学生，通过观看零件三维图，也会增加他们学习这门课的兴趣。同时，教师可以用鼠标指点着模型讲解各个知识点，这样能够使学生对知识点消化吸收的效果更好。
二、用Pro/E的装配模块，讲解夹具的结构组成，工作原理
Pro/E软件具有的装配功能，可将已经设计好的零件通过一定的约束方式装配在一起。已经装配好的部件通过爆炸图的形式可以清晰地表示产品的内部结构和部件间的装配顺序，这样可以使学生更好地掌握夹具体的内部结构和它的工作过程与原理。比如笔者讲组合夹具时，以夹具夹紧卡爪为例，事先用Pro/E将此夹具的8个零件分别做好，在课堂上再以它们的装配模型的创建讲解其组成结构和工作原理。如图1、图2所示，夹具的卡爪底部与基体以凹槽相配合（配合性质为H7/g6，间隙配合），螺杆的外螺纹与卡爪的内螺纹连接，而螺杆的缩颈被垫铁卡住，使它只能在垫铁中转动，而不能沿轴向移动。垫铁用2个螺钉固定在基体的弧形槽内，为了防止卡爪脱出基体，用前、后2块盖板加6个内六角螺钉连接基体。这样，我们用扳手旋转螺杆，经过梯形螺纹的传动使卡爪在基体内左右移动，实现夹紧或松开工件。通过这样的实例讲解，学生对夹具的结构组成、工作原理就能够慢慢地掌握。
图1
图2
三、用Pro/E的绘图模块，讲解夹具二维装配图的画法，开启学生的设计思路
机床夹具课的期末考核，就是让学生在学习了夹具各知识点的基础上，能够学以致用，设计出一个简单实用的小夹具。如何画夹具图，对于这些学习基础很差的技校生来说，是件很头疼的事。在以往的教学中，我们画夹具图，先是要根据夹具的功用和工作原理，构思好夹具的整体结构，画好装配图后，再拆画零件图。对于学生来说，画装配图是最重要的，也是最难的。而老师讲这节课也是很困难的，在没有挂图的情况下，自己要花费很多时间在黑板上画图。但是有了Pro/E软件后，我们就可以将创建好的三维装配模型用绘图功能直接生成二维装配图，这样讲课就容易多了。例如笔者以夹紧卡爪为例，用Pro/E的绘图功能，创建其二维装配图（图3），讲解其设计思路：基体底部有前后及左右方向两个凹槽，它与底板上的相应凹槽用键形零件固定，为了固定键，基体底部的前、后、左、右设有4个螺孔，以便使用紧固螺钉进行固定。有了设计思路后，笔者再讲解主视图的投射方向应该如何确定，其他视图应该怎样投影、剖切才能表达得最清楚、完整。教师用此方法多讲几个例子后，学生对简单夹具体的设计开始有了思路，就知道怎样去画图了。
图3
四、总结
在多媒体教室上机床夹具课，笔者收获颇多。社会在进步，我们的教学方法、教学态度、教学技能也要不断地更新进步，这样才能教好学生，教会学生。过去，我们一味地指责学生，指责教材，认为这门课没法上，上课画个图就需要好长时间，学生还看不懂，没人听。现在我们将Pro/E软件应用到这门课程，画图的时间节省了，学生听课的积极性提高了，老师更容易讲课了，学生也学得会了。同时教学相长，老师自己的Pro/E水平和夹具设计水平也得到很大提高。所以，这是一次满意的、双赢的教学实践。
参考文献：
[1]王咏梅，李春茂，张瑞萍.Pro/ENGINEER Wildfire5.0中文版基础教程[M].北京：清华大学出版社，2011.
[2]屠国栋.机床夹具（第三版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.
（作者单位：湖南兵器工业高级技工学校）endprint
摘 要：由于机床夹具是一门图多、教具少、内容相对枯燥的课，所以为了更好地服务于课堂教学，本文探讨将Pro/E软件应用到这门课的教学实践中，改变了以往学生不爱听课，老师不爱上课的局面，收到了良好的教学效果。
关键词：机床夹具 Pro/E软件 三维模型
机床夹具课程是技工学校机械类专业学生的一门理论课。老师都知道这门课不好上，学生学不懂、老师不容易教。为此，笔者探讨将Pro/E软件应用到这门课上来，在多媒体教室上课，现对教学应用的实践做几点归纳。
一、用Pro/E的零件模块，建立夹具的三维模型，给学生感性的认识
笔者将夹具课程移到多媒体教室，用PowerPoint软件制作课件，将每节课的知识点用幻灯片的形式展示给学生。由于课堂上要用到的夹具模型都是标准件，因此笔者自己建立了一个简易的夹具标准件库，如用于定位的支承钉和V形块，用于夹紧的螺钉、螺母、弹簧，以及对刀块和镗套等。这样笔者使用Pro/E的家族表功能，创建好标准件库，上课时就可以随时将其调出来使用。而对于非标准件的零部件，较复杂的需事先做好，简单的可以进行现场制作，并将制作过程演示给学生看。由于夹具零部件形状大都比较规则、简单，均为实体，因此采用Pro/E软件的拉伸、旋转、扫描、混合等基本命令即可创建。在零件创建好后，我们将零件慢慢旋转360°全方位展示给学生看，这样可以增加学生对夹具的感性认识。尤其是对一些制图基础很差的学生，通过观看零件三维图，也会增加他们学习这门课的兴趣。同时，教师可以用鼠标指点着模型讲解各个知识点，这样能够使学生对知识点消化吸收的效果更好。
二、用Pro/E的装配模块，讲解夹具的结构组成，工作原理
Pro/E软件具有的装配功能，可将已经设计好的零件通过一定的约束方式装配在一起。已经装配好的部件通过爆炸图的形式可以清晰地表示产品的内部结构和部件间的装配顺序，这样可以使学生更好地掌握夹具体的内部结构和它的工作过程与原理。比如笔者讲组合夹具时，以夹具夹紧卡爪为例，事先用Pro/E将此夹具的8个零件分别做好，在课堂上再以它们的装配模型的创建讲解其组成结构和工作原理。如图1、图2所示，夹具的卡爪底部与基体以凹槽相配合（配合性质为H7/g6，间隙配合），螺杆的外螺纹与卡爪的内螺纹连接，而螺杆的缩颈被垫铁卡住，使它只能在垫铁中转动，而不能沿轴向移动。垫铁用2个螺钉固定在基体的弧形槽内，为了防止卡爪脱出基体，用前、后2块盖板加6个内六角螺钉连接基体。这样，我们用扳手旋转螺杆，经过梯形螺纹的传动使卡爪在基体内左右移动，实现夹紧或松开工件。通过这样的实例讲解，学生对夹具的结构组成、工作原理就能够慢慢地掌握。
图1
图2
三、用Pro/E的绘图模块，讲解夹具二维装配图的画法，开启学生的设计思路
机床夹具课的期末考核，就是让学生在学习了夹具各知识点的基础上，能够学以致用，设计出一个简单实用的小夹具。如何画夹具图，对于这些学习基础很差的技校生来说，是件很头疼的事。在以往的教学中，我们画夹具图，先是要根据夹具的功用和工作原理，构思好夹具的整体结构，画好装配图后，再拆画零件图。对于学生来说，画装配图是最重要的，也是最难的。而老师讲这节课也是很困难的，在没有挂图的情况下，自己要花费很多时间在黑板上画图。但是有了Pro/E软件后，我们就可以将创建好的三维装配模型用绘图功能直接生成二维装配图，这样讲课就容易多了。例如笔者以夹紧卡爪为例，用Pro/E的绘图功能，创建其二维装配图（图3），讲解其设计思路：基体底部有前后及左右方向两个凹槽，它与底板上的相应凹槽用键形零件固定，为了固定键，基体底部的前、后、左、右设有4个螺孔，以便使用紧固螺钉进行固定。有了设计思路后，笔者再讲解主视图的投射方向应该如何确定，其他视图应该怎样投影、剖切才能表达得最清楚、完整。教师用此方法多讲几个例子后，学生对简单夹具体的设计开始有了思路，就知道怎样去画图了。
图3
四、总结
在多媒体教室上机床夹具课，笔者收获颇多。社会在进步，我们的教学方法、教学态度、教学技能也要不断地更新进步，这样才能教好学生，教会学生。过去，我们一味地指责学生，指责教材，认为这门课没法上，上课画个图就需要好长时间，学生还看不懂，没人听。现在我们将Pro/E软件应用到这门课程，画图的时间节省了，学生听课的积极性提高了，老师更容易讲课了，学生也学得会了。同时教学相长，老师自己的Pro/E水平和夹具设计水平也得到很大提高。所以，这是一次满意的、双赢的教学实践。
参考文献：
[1]王咏梅，李春茂，张瑞萍.Pro/ENGINEER Wildfire5.0中文版基础教程[M].北京：清华大学出版社，2011.
[2]屠国栋.机床夹具（第三版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.
基于Pro/E的RCS计算 篇7
复杂目标RCS[1,2]的分析预估一直是电磁场理论研究的一个重要课题。对于飞机、导弹、坦克、舰船等复杂目标, 在其外形设计阶段就需要实时预估其散射特性[2,3], 以便为外形修改提供依据。其中一个关键步骤是目标外形设计模型到RCS计算模型的转换。工程中采用三维CAD造型软件完成外形设计后转换成RCS计算模型需要耗费大量的时间, 并且很难保证模型精度。人们希望能够将目标外形设计和电磁散射分析相结合, 实现外形与隐身性能的一体化优化设计。将RCS分析预估与CAD造型软件集成, 可以很好地解决这个问题[4,5]。Pro/E (Pro/Engineer) [6]是美国参数技术公司 (Parametric Technology Corporation, PTC) 研制的三维CAD/CAM软件, 该软件广泛应用于造型设计、机械设计、模具设计、加工制造、机构分析、有限元分析及相关数据库管理系统等各个领域。在提供强大的设计、分析、制造功能的同时, Pro/E也为用户提供了多种二次开发工具, 目前采用比较多的是Pro/Toolkit。本文以物理光学法为原理, 利用Pro/Toolkit对Pro/E进行二次开发[6,7,8], 实现在Pro/E中对模型实时进行RCS分析进行预估。这种方法可以简化预估过程, 特别是其中的模型前处理过程, 实现目标外形与RCS的一体化分析, 提高总体设计效率, 因此具有较高的工程应用价值。
1 物理光学近似
本文算法采用物理光学 (PO) 法。物理光学通过对感应场近似积分求得散射场, 克服了平表面和单弯曲表面RCS出现无限大的问题, 因为感应场保持有限, 散射场也就同样有限。其出发点是Stratton-Chu散射场积分方程, 按照物理光学法, 为简化Stratton-Chu积分方程的求解, 需要做出以下假设:
(1) 散射体表面的阴影部分总场为零;
(2) 远场近似:以波长和散射体的相对尺寸来说, 观察点或接收天线与散射体相距很远;
(3) 切平面近似:用入射场表示散射体表面的总场。
假设 (1) 只有当波长相对于散射体尺寸很小即假设 (2) 成立时才成立。综合以上物理光学近似, Stratton-Chu积分方程简化为:
式中:积分表面s1为目标的照明部分;ψ0为自由空间远场格林函数;Hi为面元ds′上的平面入射波;
对于后向散射,
代入雷达散射截面 (用符号σ表示) 的定义式:
即得目标表面s1的RCS:
2 RCS计算与Pro/E的集成
目标RCS的计算分为模型的网格离散和RCS计算两个基本步骤。传统的网格离散方法[9]都是直接在模型上划分合适的单元, 而图形算法则是将三维的几何模型投影到计算机屏幕上, 再按照屏幕上的像素将模型进行离散。计算时根据光照信息反算出各像素的法矢量, 进而计算目标的RCS。按像素离散的最大优点是处理过程非常简单, 网格离散不受目标复杂程度的影响, 具有极快的离散速度。然而, 当显示器分辨率固定时, 像素尺寸就是固定的, 不管目标的电尺寸多大, 离散后的网格大小 (密度) 总是固定的。这显然不符合RCS计算的原则。本文从像素离散的本质出发, 采用一种新型目标离散方法, 既能保持处理过程简单的优点, 又能根据需要任意调整离散密度。
图1为新的模型离散方法示意图。假定雷达沿z轴负向入射, 在z为一定值的位置处放置一个假想的平面, 使其垂直于z轴。分别以适当的间距沿x, y方向将平面划分为矩形网格, 取任一网格单元的中心, 将该点沿入射方向投影到目标表面。根据目标的几何外形数据和投影线矢量, 应用射线求交算法可以计算出目标表面投影点的三维坐标和法矢量, 进而可以计算目标RCS, 得到目标散射特性。这种新方法的网格离散具有极大的灵活性, 可以随着目标电尺寸的不同而调整, 并且由于不需要光照和像素处理, 可以用于解决图形算法不便处理的问题。
完成对模型的网格离散之后, 利用编写的源程序对目标模型进行RCS计算。本文利用Pro/E的二次开发工具Pro/Toolkit封装的库函数与头文件调用Pro/E底层资源, 采用同步模式下的DLL模式, 借助第三方编译环境 (C++) 进行调试[10,11,12], 开发环境为Windows XP+Pro/E 4.0+VS 2008。在下一节中将给出计算实例验证程序的正确性。
3 计算实例
本文用两个典型体的计算结果来说明所提方法的可行性与程序算法的可靠性。
例1:立方体单站RCS。立方体边长为300 mm, 入射波频率为9.375 GHz。图2为文献[5]的测试结果, 图3为Pro/E中建立的模型和本文计算结果。可以看出, 这一结果与测试结果吻合得非常好。在45°与135°附近误差稍大, 这是因为目前没有考虑目标的边缘绕射。
例2:圆柱单站RCS。圆柱直径为270 mm, 长度为620 mm, 入射波频率为4 GHz, 0°为圆柱正侧面。图4为矩量法的计算结果[13,14,15], 图5为Pro/E中建立的模型和本文计算结果。可以看出, 计算结果与矩量法测试结果吻合得较好。
以上算例所用模型都是在Pro/E中生成的。在保证计算精度的情况下, 从创建模型到完成计算都可以在很短的时间内完成, 应用到飞机、导弹等复杂模型的工程实践中可以显著提高整体分析效率。
4 结 语
本文详细研究了RCS计算与Pro/E软件的集成问题, 并且用两个典型体的计算结果验证了方法的可行性以及程序算法的正确性。这种方法不但能满足精度要求, 而且能在Pro/E中对所建目标模型进行RCS实时预估, 不仅缩短工程周期, 而且提高了RCS分析工作的效率, 有一定的工程应用价值。
摘要：针对复杂目标外形RCS分析设计的实际需要, 采用Pro/Toolkit程序开发技术, 在VS 2008环境下对Pro/E进行二次开发, 实现了Pro/E造型软件与RCS预估分析的集成。论述了具体的开发设计方法, 以物理光学法为基础, 采用一种新型目标离散方法计算目标RCS。给出典型体的算例, 表明算法具有较好的计算精度。该方法可以简化预估过程, 实现目标外形与RCS的一体化分析, 提高总体设计效率, 因此具有较高的工程应用价值。
基于Pro/E的链条参数化设计 篇8
阵列是通过复制导引特征以生成大量有规律排布的相同或类似的结果几何。Pro/E中的阵列是一种高效的操作。熟练地掌握阵列的技巧, 灵活地运用于实际, 将大大提高造型速度[1]。本人在反复摸索实践中尝试了多种阵列命令, 最后将在正文中介绍一种有效的方法可实现链条的快速设计。
在传统的机械设计中, 设计人员凭经验和直观判断, 对参数进行修改, 但并不一定是最优的设计方案。本文采用Pro/E的优化/可行性设计, 把约束条件通过参数化, 使用现代的设计方法, 运用强大的计算机的计算功能, 帮助简化计算的过程, 缩短计算时间, 最终实现优化设计的目标, 提高了设计效率和设计质量。
1 链条的设计———链节装配曲线的创建
当链条的设计计算完成后, 链条的型号、链条的节距p、两链轮间的中心距a, 链条的链节数Lp, 两链轮的直径d1和d2均已确定。
接下来使用尺寸阵列的方法实现链条装配曲线设计, 具体操作步骤如下。
1.1 绘制链条的基准曲线
设计采用A系列、节距p=15.875mm、单排的滚子链, 通过所需要的传动比选择链轮的齿数, 计算可得两链轮的分度圆直径分别:
d1=51.375mm, d2=76.322mm。链节数以及中心距也能通过计算得到:链节数Lp=38, 中心距a=196.620mm。根据链轮之间的中心距和两链轮的分度圆直径绘制一条和链条重合的基准曲线, 两链轮上的链条处于张紧状态, 下方链条有自然垂下的弧度, 如图1。
1.2 在曲线上阵列相等的弦长
在曲线上进行阵列时, 一般得到的是等曲线长度, 而链装配设计时需要的是等弦长, 解决等弦长阵列式设计的关键。在曲线上阵列等弦长的步骤如下:
(1) 首先过曲线上一点, 并垂直于曲线所在的平面创建基准轴A_1, 然后创建一个基准平面DTM1, 使得基准平面在过基准轴A_1的同时垂直于曲线;
(2) 接下来在曲线的平面上绘制一个半径R=p的半圆弧 , 创建基准点PNT0, 使其同时通过半圆弧和整个基准曲线, 以基准轴A_1和基准点PNT0为参照, 在圆弧的半径方向绘制线段。
(3) 选择菜单中的应用程序→继承, 依次选择曲面→转换→移动, 无复制→完成, 选中A_1基准轴, 移动特征选择平移, 选取方向为“曲线/边/轴”, 把基准轴A_1沿着上步所绘制的线段移动一段半径长度的距离。此步骤产生一个变形曲面, 为每一个阵列组的开始提供新的基准轴。
(4) 把基准轴, 基准平面, 以及两次草绘, 变形曲面合成一个组, 进行阵列。以基准轴在线段上移动的距离为驱动尺寸, 设置尺寸增量为零, 阵列个数为链节数Lp。
至此已经成功完成了在曲线上的等弦长阵列。本文所述的方法在PRO/E中巧妙地应用阵列, 在曲线上重复生成了一系列的相等弦长。
用尺规作图中在曲线上等弦长阵列的方法可以理解本文所述方法:用圆规以曲线上一点画圆, 然后以圆与曲线的交点为中心点画下一个圆, 以此类推, 可以保证相邻两点的距离是相等的 (两点连接形成的弦长恰好等于圆的半径长度) 。
在链条装配曲线的绘制经历许多探索, 通过阅读文献资料, 发现一些方法直接在曲线上进行阵列, 得到的是等曲线长度, 并不是等弦长, 最后不能装配;一些方法运用了函数来解决, 相对来说比较复杂。本文所述的方法易于理解, 易于操作, 是一种可以方便建模的方法。
1.3 模型的优化
在阵列完成后, 往往会出现这样的现象:最后一个阵列组不能和第一个阵列组恰好衔接, 如图2所示, 会导致装配后链节之间断裂。所以必须对模型进行一定的优化。
对目标的优化包括三个方面:目标、设计约束以及设计变量[2]。在链条的设计中, 设计目标是使得最后一个阵列组不能和第一个阵列组恰好衔接, 所以设计约束是让最后一个基准点到第一个基准点的距离为链条节距, 又因为两链轮之间自然下垂的弧线半径是无法控制和计算的, 可以为了达到目标而更改这个尺寸, 所以可选为设计变量。
首先使用“分析”→“测量”工具计算最后一个基准点与第一个基准点之间的距离。测量的选项选择“特征”, 可以运用于优化设计中。
运行“分析”→“优化/可行性”, 其中“设计约束”使得最后一个基准点与第一个基准点的距离为链条节距, “设计变量”为两个链轮下方自然下垂圆弧的半径。计算后, 可得优化结果, 在满足设计约束的同时, 优化了链轮模型的尺寸。优化可得链条的装配曲线, 如图3。
2 链条的设计——链条零件的创建
根据选择的链条型号和参数制作链条的内链板组合和外链板组合, 如图4和图5所示。
3 链条的设计——装配链条
(1) 调入链条的基准曲线。
(2) 将内链板组合与链条的基准曲线进行装配, 链节零件的基准点和曲线上相邻的两个基准点同时对齐。
(3) 将内链板组合进行阵列, 选择“阵列”命令, 选择内链板组合为阵列对象, 选择“参考阵列”命令, 完成内链板的阵列。
(4) 外链板可以使用重复命令装配到链条的基准曲线上。装配完成后如图6所示。
4 结束语
本文通过介绍运用Pro/E来实现链条的参数化设计。用Pro/E阵列技术对分布有多个相同形状结构的零件进行设计时, 关键在于选择好阵列方法和定义好阵列驱动尺寸。本文阐述了在链条的设计中创建阵列的思路及方法。
本文亦采用Pro/E的优化/可行性设计, 把约束条件通过参数化, 使用现代的设计方法, 解决了阵列后出现的一些问题, 最终实现优化设计的目标, 提高了设计效率和设计质量。
参考文献
[1]林清安.PRO/ENG INNEER零件设计高级篇.北京:北京大学出版社, 2000
基于Pro/E的机械产品设计 篇9
传统的机械产品设计方法是首先将产品以平面的形式表达出来,进行反复校核和修改,再由加工者把图样上的内容转化为成形的产品。这样的设计方法使得设计周期长,成本高,并且当产品制造出来后还经常会出现零部件之间相互干涉,无法安装和装配不到位等重大设计失误。目前世界上应用较为广泛的三维实体造型软件Pro/ENGINEER就可以很好地解决这些问题。Pro/E直接采用三维设计,并利用其参数化设计的思想,使零件的设计、修改变得简单易行,同时还可方便快捷的实现的分析功能,以及三维图形到二维工程图的快速转换。
2 基于Pro/E的实体造型技术特点
Pro/E是美国参数技术公司的一款拳头产品,在目前的三维造型软件领域有着重要的地位,它不仅能完成任意复杂的零件设计,还能完成模具设计、饭金设计、装配造型、NC自动编程与加工、有限元分析、机构仿真分析等功能。该软件主要有如下特点:
2.1 基于特征的(Feature-Based)
特征是Pro/ER软件的基本设计单元,如拉伸特征(Extrude)、旋转特征(Revolve)、孔特征(Hole)、倒角特征(Chamfer)、圆角特征(Round)等,用户采用每次创建一个特征的方式进行三维造型,特征逐一叠加,同时用户还可以对特征进行顺序调整(Reorder)、插入(Insert)、重定义(Redefine)等编辑操作。
2.2 基于参数化的(Parametric-based)
Pro/E采用参数化设计,所谓参数化就是用数学运算方式建立模型各尺寸参数间的关系式,使之成为可任意调整的参数。当改变某个尺寸参数值时,将自动改变所有与它相关的尺寸,实现了通过调整参数来修改和控制几何形状的功能。采用参数化造型的优点在于它彻底克服了自由建模的无约束状态,几何形状均以尺寸的形式被有效的控制,在需要修改零件形状的时候,只需修改与该形状相关的尺寸参数值,零件的形状会根据尺寸的变化自动进行相应的改变。
2.3 全数据相关性(Full Associative)
Pro/E软件采用单一数据库,实现了所创建的三维零件模型与由此而产生的工程图、装配图、模具和仿真加工对象之间具有双向关联的功能,即当对其中任意一个模块如三维零件模型进行修改时,与模型相关的工程图、装配图、模具和仿真加工对象也会随之自动修改。这样一来,既可以保证图形数据的准确性,又大大减少了数据更改给用户带来的大量工作。全相关性允许在开发周期内的任一阶段对产品进行修改。并且能够自动消除与前后阶段的冲突,使得并行工程成为可能,进而缩短了产品的开发周期。
3 Pro/E参数化设计的实施
尽管机械产品的结构形式千差万别,用途和工作原理也各不相同,但在计算机上进行三维实体造型有一些规律可循,一般过程如下:创建草图→根据零件的基本特征和附加特征生成零件的三维模型→依照装配关系装配零部件形成装配图→进行必要的分析计算→生成工程图纸。在此,我们就以小型台式钻床为例,具体说明参数化设计的实施过程。
3.1 零件造型设计
台式钻床各个零件的造型。现以进给机构组件中的齿轮棘轮零件为例来说明基于特征的参数化零件造型过程。在创建该零件的时候,采用了如图1所示特征叠加的创建流程:旋转特征创建零件主体→剪切形成内孔及单个棘轮齿→阵列棘轮齿→建立齿轮轮廓线方程创建单个齿轮→阵列齿轮→剪切创建内壁上的键槽。此外零件族的使用建立了标准件垫圈、定位销、螺钉的零件库,大大节约了钻床的设计时间。
3.2 装配设计
零件设计完成之后,往往需要根据设计要求对零件进行装配,以检验各零部件之间是否会发生干涉,以便对零件设计进行完善。在Pro/E中,利用匹配、对齐、插入等装配约束方法,在各零件之间建立的一定的连接关系,从而确定各零件在空间的具体位置关系。将台钻零件分类创建完成后,创建了如图2所示的装配图效果图及爆炸图。
3.3 零部件的分析
利用Pro/E提供的强大分析功能,可以对零件和装配件的设计进行分析。可实现一些常规的分析,如体积、重量的测量、干涉检验、曲线分析、曲面分析等。还可利用Pro/MECHANICA模块零部件进行结构力学分析、热力学分析、屈曲分析和模态分析。此外在Pro/MECHANISM模块中,也可以对装配件进行运动学分析和仿真。
3.4 生成工程图
利用工程图模块可以直接从Pro/E构建的实体造型产品按ANSI/ISO/JIS/DIN标准生成工程图,除能产生一般的视图外,还可以产生其他各种视图,如剖视图、局部放大图、旋转视图等,并可以自动标注尺寸、自动生成形位公差、焊接符号、明细栏和标题栏。台钻建模完成后,可通过工程图模块直接将装配实体转换成总装工程图。此外每个零件也都能直接由三维实体转化得到加工工程图。
4 结束语
从三维到二维,Pro/E不但改变了设计的方法,也彻底改变了设计的思路和习惯。利用Pro/E提供的强大的特征建模、参数化、全数据相关的思想,不仅能实现零件的参数化设计,也可以更方便地建立从三维到二维图形的转换,从而提高设计的效率和质量,并可使设计思想迅速转化为产品,大大缩短了产品的开发周期。
参考文献
[1]林清安.Pro/E零件设计基础[M].北京:北京大学出版社,2000.
[2]黄圣杰,张益三,洪立群.Pro/ENGINEER2001高级开发实例[M].北京:电子工业出版社,2002.
[3]黄忠耀,李东梅,潘尚峰,等.Pro/ENGINEER基础与实用教程[M].北京:清华大学出版社,2005.
[4]马铁利,等.行为建模——第五代建模技术[J].计算机工程与应用,2002,38(7):98-100.
[5]舒慧林,刘继红,钟毅芳.计算机辅助机械产品概念设计研究综述[J].计算机辅助设计与图形学报,2000,12(12):947-953.
[6]唐林,邹慧君.机械产品方案的现代设计方法及发展趋势[J].机械科学与技术,2000,19(2):192-196.
[7]Pahl G,Benz W.Engineering design[R].London The design Council,1984.
Pro/E的定制 篇10
通过Pro/E软件进行产品建模, 尤其是工业产品建模设计时, 经常会遇到曲面的设计。对于设计者来说, 曲面设计不像机械零部件设计, 有具体结构尺寸可以直接输入利用。曲面是需要建立一定的曲线函数, 再借助Pro/E中的高级特征工具[1]实现复杂曲面的建模设计。本文通过对曲面变化的分析, 大量研究了轨迹参数trajpar的应用案例[2], 发现无论复杂曲面如何变化, 实际上就是利用轨迹参数trajpar的函数关系式建立的简单曲面变化的累加, 甚至基于轨迹参数trajpar可以对零件进行参数化设计[3]。本文提出了轨迹参数trajpar的定义, 从形状变化角度出发, 总结出了轨迹参数trajpar的应用类别并配以案例进行探讨说明。
1 轨迹参数trajpar的定义
轨迹参数trajpar定义是:在可变剖面特征工具扫描过程中, 扫描的当前位置占整个原始轨迹的比例值, 其值为一个0~1之间的变量, 扫描起点值为0, 扫描终点值为1。应用时, 先确定原始轨迹, 然后在草绘截面时把这个参数作为已知参数来编写关系以控制截面的形状。
2 轨迹参数trajpar的应用类别
由于轨迹参数trajpar其值为0~1之间变化, 轨迹比较简单, 如果和正余弦等其他函数组合应用, 可以得到多样化的曲面变化。分析可知, 这些复杂曲面实际上是一些简单变化曲面的组合积累。将这些简单变化曲面总结, 同时给出一般关系式。
2.1 结构尺寸大小渐变或者交替曲面
1) 尺寸从一个初始值渐变到另外一个值, 或者由大变小, 或者由小变大。通常可以用线性变化和正弦变化两个关系式中任意一个来实现:
线性变化:sdx=S0+S*trajpar;
正弦变化:sdx=S0+S*Sin (trajpar*90) 。
其中:sdx表示被控制的变化尺寸 (下同) , S0是初始值 (可以为0) , S是变化幅值, 它的大小决定了渐变的速率和变化最终值的大小, S值可正可负, 为正值则向大尺寸渐变, 为负值则向小尺寸渐变。
2) 交替曲面。这种曲面实际上是在大小渐变曲面基础上演化而来的。即由初始值渐变到另外一个值后又渐变回初始值。形式有两种:大→小→大和小→大→小。所以根据大小渐变曲面两个关系式可以修改为:
线性变化:sdx=S0+S*abs (trajpar-0.5) ;
正弦变化:sdx=S0+S*sin (trajpar*180) 。
其中参数和大小渐变曲面意义相同。
2.2 螺旋曲面
螺旋曲面变化从外形看是螺旋状的, 其实就是线性变化和圆周变化的组合体, 螺旋曲面变化由原始轨迹 (即线性变化) 和截面变化 (即圆周变化) 共同作用而成, 其中截面的变化是利用关系式对圆周变化的角度进行控制, 然后沿着其原始轨迹变化就可以变成螺旋变化, 一般关系为
sd x表示变化角度被控制尺寸, Q是变化的螺旋圈数。
2.3 周期曲面
周期曲面变化可以用正弦来实现, 当然也可以用余弦来实现, 基本的关系式可表示如下:
正弦变化:sdx=S*sin (trajpar*360*N) +S0;
余弦变化:sdx=S*cos (trajpar*360*N) +S0。
其中S0是初始值 (可以为0) , S是变化幅值, N是变化的周期。
3 应用案例
对于以上应用类别, 分别列举了案例, 可以直观地看出曲面变化和加深对轨迹参数trajpar的认识和理解。
3.1 大小渐变型和大小交替曲面构建
通过对截面圆直径尺寸 (本案例中为sd3) 控制, 达到所需曲面效果。
1) 大小渐变曲面构建。关系式为:sd3=60+trajpar*100, 原始轨迹为圆中心的线, 扫描截面为圆, 构建曲面如图1所示。
2) 大小交替变化曲面构建。关系式为:sd3=60+abs (trajpar-0.5) *100, 原始轨迹为圆中心的线, 扫描截面为圆, 构建曲面如图2所示。
3.2 螺旋变化曲面构建
通过对角度尺寸 (本案例中为sd16) 变化控制, 达到所需冰激凌曲面效果。
关系式为:sd16=trajpar*360*1, 原始轨迹、扫描截面和构建曲面分别如图3~图5所示。
3.3 周期变化曲面构建
通过对需要规律变化的尺寸 (本案例中为距离水平中心线为23的sd13) 进行控制, 达到所需帽顶曲面效果。
关系式为:sd13=5*sin (trajpar*360*12) +23, 原始轨迹、扫描截面和构建曲面分别如图6~图8所示。
4结论
借助于以上轨迹参数trajpar的一般关系式, 或单独使用, 或组合使用, 可得出不同的曲面设计。熟练掌握与应用, 可大大缩短产品设计周期, 提高产品设计的准确度, 更是对参数化设计应用的进一步拓展。本文仅是对参数trajpar功能的应用进行浅显尝试, 而其更加丰富的功能与应用有待进一步开发与探讨总结。
参考文献
[1]田卫军, 兰贤辉.工业品设计实例精解——基于Pro/E[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2010.
[2]田卫军, 潘天丽, 张安鹏, 等.机械设计实例精解--基于Pro/E[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2009.
Pro/E的定制 篇11
关键词：灵活运用；造型；设计
G712
一、前言
Pro/E教学实施过程一般是先讲命令，再做练习，学生一个个命令学下来，往往不能举一反三灵活运用，一个学期学完课程后，很多学生只会一个个单一的命令，每一个新的零件都要老师讲一遍，才能照猫画虎地做出来，缺乏主动性，灵活性。知识成了单一的死知识，遇到需要动脑筋的问题，就显得能力缺乏。
二、传统教学方法的弊端
传统教学模式中，实施的是以教师为中心的主体建构模式，为达到教与学的目的，在教学过程中建立起了“权威——权威崇拜者”的绝对教与学的关系，在这种关系中，教师将课堂教学变成了命令式、灌输式的“填鸭式”教学。教与学充满着强迫与服从，施与和拒绝的冲突，往往是讲台上教师汗流浃背、声嘶力竭，课堂上学生看手机、睡大觉，出现教与学的强烈反差。教师恨铁不成钢，每每感叹现在的学生是一代不如一代。上课时课堂是老师的舞台，与学生没有丝毫关系，课堂教学只是单一地传授知识，显得很单调，教学效果不佳。传统的教学方法注重了知识传授而忽视或压抑了学生主动性和积极性的发挥。
三、项目教学法的运用
针对传统的教学方法的弊端，现在教育教学中推行的项目教学法，由于是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动，课堂上以学生为主体，通过自主、合作、探究的方法，充分调动了学生的积极主动的参与性，在教学过程中凸显出了它的优点。
1.以学生为中心，充分发挥教师的协助作用。项目教学法是一种在教师指导下的、以学生为中心的教学模式。在这种模式中，学生是学习的主体，从被动接受和被灌输知识的对象变为主动接受和积极参与学习知识的实施者；学习的兴趣和积极性极大的提高，促进了学习。
2.教师在项目实施过程中是学生学习过程中的帮助者和促进者，而不是知识的传授者和灌输者。教师在项目实施过程中要全过程地进行指导和解答，要求教师要充分的进行教学设计，要考虑如何体现学生在学习过程中的主体作用，充分发挥学生的主动性、积极性和创新精神，激发学生的学习兴趣和学习动机。要提示新旧知识之间联系的线索，组织协作学习，提出适当的问题以引起学生的思考和讨论。启发学生自己发现规律、自己纠正错误的认识。这也要求教师在备课中，必须对所有问题进行预见性的解答，知识面要足够宽，促进了教师对知识的探求，避免了有的教师一本教案用一生的弊端。
3.“协作学习”是项目教学法的关键，在项目的实施过程中，要求所有学生积极参与，让每个学生都是项目实施过程中的关键一环，使学生感到自己是这个项目中不可或缺的一员，体会到积极参与学习的快乐，学生的积极学习主动学习的要求进一步加强。
四、学生能力的培养
掌握知识和培养学生的学习能力，是现代教育教学中急待解决的问题，在现代的项目教学中只有注重了以下几个方面的问题，才能更好的完成教学任务。
1.選取适当的项目
选取项目要以教学的内容为依据，选取的项目要有针对性，既要包含基本的教学知识点，又能调动学生解决问题的积极性；集趣味性、知识性于一体的项目才是一个好的项目。我在选取项目时，既考虑该项目的实用性又照顾的项目的趣味性，让学生以积极主动的心态参与教学活动中。
2.调动学生的主动学习
学习过程中，我采取让每个学生分担一部分项目内容的方法，通过学生讲述该部分内容的做法，调动学生的学习能动性。这可以使所有学生有多种的机会在不同的情境下来应用所学的知识，针对项目，让学生讲述他们的经验和表达他们对已知概念的理解，以及要完成项目需要的理论知识和手段，每个学生提出自己的解决方法，师生讨论项目协商解决各路难关，使学生群体的思维与智慧为每个学生所共享，从而达到全体学生共同完成学习任务。
3.开展小组间的竞赛
项目完成后，要对每个小组的成果进行展示，对学生的学习成果的评价，其表达方式要多样化。要从项目的选取、情景的设计到项目的实施完成进行全方位的评价，提出每个小组实施项目过程中的闪光点，号召其他小组学习，从而起到比学赶帮的作用。
Pro/E的定制 篇12
随着电脑在全世界范围内的普及, 越来越多的儿童接触并能熟练使用电脑, 近年来, 电脑己经逐渐成为许多儿童及青少年生活和学习中不可缺少的工具。鼠标作为电脑操作最常见的输入设备, 与其它工业产品一样, 不仅要满足功能要求, 还必须做到安全、舒适、使用方便、美观, 减少给使用者带来的伤害。儿童正处于生长发育的特殊阶段, 骨骼弹性强, 容易弯曲, 不符合儿童身体特点的鼠标造成的不良操作姿势, 将导致儿童的健康问题。“设计以人为本”, 对儿童产品的设计研究, 应该充分考虑儿童的本身因素, 探求他们的身体与心理发展需要, 不仅仅是“比成人小一号”[1]。因此, 为儿童设计更人性化的鼠标是非常有必要的。
2 儿童产品设计的原则
儿童产品从功能和形式而言, 是专为儿童设计生产的专用物品。功能是产品的决定性因素, 产品功能包括物理功能、生理功能、心理功能。满足产品的物理功能是设计的基本要求, 在此基础上, 产品的生理功能———使用的方便性、安全性、宜人性均是“以人为本”设计思想的体现, 也是产品设计的重要评价标准。产品的方便性与宜人性就是产品与用户在尺寸、形状及使用中用力姿势是否合理配合、是否舒适与方便;产品的安全性就是产品是否防止了用户操作时造成意外伤害和错用时产生的危险[2]。心理功能则要从外形、色彩、质感等方面满足用户的精神需求。
儿童用品的设计中更加强调“以人为本”的人机工程学的理念。人机工程学研究“人-机-环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系, 以人为目标对象, 强调人的需求, 把使用产品的“人”作为产品设计的出发点, 要求产品的外形、色彩、性能等, 都要围绕人的生理、心理特点来设计[3]。
人机工程学的研究提供了大量科学可靠的儿童身体结构、生理特点和心理特征等数据, 这些数据可作为儿童产品设计的重要参考资源。设计人员结合先进的计算机辅助技术和创新的设计方法, 从儿童生理特点及心理特点着手, 设计符合儿童需求的产品, 在产品功能和形式上体现易用性、安全性、趣味性。
3 儿童鼠标设计的基本方法
人机工程学在本质上就是使用户在使用产品的过程中尽量保持人体的自然放松状态, 避免出现过多的强迫体位, 从而降低长时间使用时身心的疲劳程度, 最大限度地避免用户的健康伤害并提高用户的工作效率。对于手掌来说, 其最自然的形态就是半握拳状态。而鼠标的造型设计, 实际上就是要尽量贴合这个形态[4]。同时, 从儿童心理特点出发, 将鼠标简单枯燥的外形加以变化, 把一些符合儿童喜好的卡通形象加入到儿童鼠标的设计当中。
儿童鼠标设计基本过程如下: (1) 研究儿童的手型, 收集整理相关数据:从人机工程学数据库查找儿童身体数据, 结合市场调研, 并进行数据的科学统计分析。 (2) 以儿童手部的生理结构为基础, 结合人体工程学, 构建鼠标外形曲面, 完成儿童鼠标造型设计。 (3) 根据鼠标的使用功能、制造要求, 将整体造型拆分为各组成零件。 (4) 产品零件的结构细化设计。 (5) 将各零件组装成整体, 完成产品设计。
4 三维造型创新设计的实现
随着计算机软、硬件技术的飞速发展, 三维CAD软件在产品设计与制造领域的应用越来越广泛, Pro/E软件具备基于特征、全参数化、统一数据库的建模造型功能, 并且具有精确的模型分析功能, 可以进行如干涉检查、重心计算、质量计算及运动分析仿真, 方便地实现产品多目标优化设计。
对于电子产品中有复杂曲面外形要求的如手机、玩具、鼠标等的结构设计, 为保证各零件间配合质量及外形效果, 通常采用自顶向下设计模式, 通过产品关键数据信息的共享与传递, 保证各零件之间配合面一致, 达到产品精度要求。自顶向下设计首先考虑产品的整体功能和外观需求, 然后再从结构方面进行细化, 符合产品开发从抽象到具体的思维过程。
Pro/E软件系统有多种实现自顶向下设计的方法, 主要有骨架模型、数据共享和布局。其中, 骨架模型和布局主要用来控制组件整体结构, 当组件涉及多个零件的相对位置或需要对整个组件进行布局规划时, 则可通过骨架模型和布局控制整体产品结构, 驱动产品各零件自动装配及更新装配, 使产品设计者能着眼于整体结构的规划与更新。而数据共享可以从组件向零件或在零件间传递实体、曲面、基准等设计参数信息, 是自顶向下设计中的重要方法。Pro/E中提供的数据共享工具主要有收缩包络、合并/继承、发布几何和复制几何、注释元素等, 其中合并/继承是Pro/E中实现数据共享的常用工具。
儿童鼠标创新设计应用Pro/E软件作为主要设计工具, 具体方法如下:
(1) 根据儿童手型数据, 确定鼠标的关键曲线、基本尺寸。6岁~14岁儿童手型数据如图1所示。儿童鼠标的长度大约从89.7~104.7mn;宽度约从49.8~56.4mm。
(2) 以儿童手型数据为参照, 构建鼠标关键轮廓曲线, 如图2。
为了符合不同年龄段的儿童手型, 将鼠标轮廓曲线设计参数化, 设置长、宽、高三个方向上的控制参数, 实现系列化参数设计。Pro/E软件的族表 (Family Table) 功能非常适合用来创建形状相似、规格尺寸稍有不同的模型族。将不同年龄段的儿童手型曲线尺寸数据输入参数表, 即可根据需要选择不同手型曲线数据, 方便迅速地生成不同尺寸的系列鼠标三维模型。具体方法为:在构建一组基本手型轮廓曲线后, 选取主菜单【工具】→【族表】, 在弹出的族表定义窗口中, 选取添加表行/列命令, 依次将不同年龄段对应的轮廓曲线数据输入 (如图3) 。
(3) 以轮廓曲线构建鼠标造型曲面。鼠标宜人化设计的关键是使用户操作鼠标的过程中, 手与鼠标的接触面处于自然舒展的状态, 鼠标的边缘形态以弧线为主, 在鼠标外形的设计上应该增强趣味性, 增加卡通形象设计元素。造型过程中使用样条曲线、扫描混合、边界曲面、曲面合并等三维建模命令, 如图4。
(4) 根据功能、装配要求, 构建零件分解曲线、曲面, 如图5。
(5) 应用Pro/E软件中“合并/继承”的数据共享方法, 将鼠标整体模型分解成左右按键、上盖、下盖。
(6) 各零件的细节设计, 如上下盖配合端面、装配定位孔柱等。
对模型进行组装及色彩渲染, 儿童鼠标最终造型效果如图6。
由于鼠标整体造型是相近的, 因各年龄段儿童手型尺寸稍有不同, 在上述儿童鼠标的设计中, 关键在于产品整体造型建模时, 构建符合儿童自然状态手型的曲面, 而曲面由手型曲线控制。通过设置手型曲线参数族表, 只需以一组参数构建鼠标三维模型, 然后在零件族表中选择不同参数值系列, 即能获得不同尺寸的系列整体模型。采用自顶向下设计方法, 使设计变更通过三维模型传递到产品的各个零部件, 实现鼠标系列化、参数化的设计。
零件的详细设计中, 对于零件间的某些相互配合的结构, 例如各零件的装配端面、定位孔支撑柱, 相关配合尺寸需一致, 可以将零件装配为组件后在组件环境中完成, 这样可以复制、参照配合零件的几何形状、基准特征等信息, 建立装配参考关系。
5 结语
产品设计是以“人”为中心实施的, 人性化产品设计可以增强产品的使用功能。随着新型材料的开发应用, 计算机辅助设计和加工技术的发展, 基于人机工程的创新设计极大地提高了设计质量和效率, 使产品更具有使用性和人性化, 满足多样化用户需求, 能有效地提升产品的市场竞争力。
参考文献
[1]王白鸽, 刘子建.关于儿童产品设计的探讨[J].机电产品开发与创新, 2009 (1) :40-42.
[2]杨君顺, 金海明.基于人机工程的虚拟产品设计[J].机械设计与制造, 2005 (9) :7-8.
[3]王翔晶.浅谈儿童用品设计中的人机工学[J].湖北广播电视大学学报, 2010 (2) :76-77.