【文章內(nèi)容簡介】 NEER 簡稱 Pro/E，是美國參數(shù)技術(shù)公司 (PTC)推出的 CAD/CAE/CAM 一體化軟件。是美國參數(shù)技術(shù)公司(Parametric Technology Corporation，簡稱 PTC)的主要產(chǎn)品。它提出的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念徹底改變了機(jī)械 CAD/CAE/CAM 的傳統(tǒng)概念，這種全新的概念已成為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。利用該概念開發(fā)基于 PROE 的手機(jī)充電器三維實(shí)體仿真設(shè)計(jì) 14 的第 3 代機(jī)械 CAD/CAE/CAM 產(chǎn)品 Pro/ENGINEER 軟件能將設(shè)計(jì)到制造的全過程集成在一起，讓所有的用戶能夠同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作，即實(shí)際所謂的并行工程。 從設(shè)計(jì)思想上看， Pro/ENGINEER 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)真正的全相關(guān)性，任何修改都會自動反映到所有相關(guān)對象；它具有真正管理并發(fā)進(jìn)程、實(shí)現(xiàn)并行工程的能力；具有強(qiáng)大的裝配功能，能夠始終保持設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，可以極大地提高設(shè)計(jì)效率。 從實(shí)用性上看， Pro/ENGINEER 系統(tǒng)界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設(shè)計(jì)思想與習(xí)慣。整個(gè)系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，具有完整而統(tǒng)一的模型。它不但可以應(yīng)用與 工作站，而且現(xiàn)在也推出了單機(jī)版，大大增強(qiáng)了它的競爭力。 自 1988 年推出以來，由于其強(qiáng)大的功能很快得到業(yè)內(nèi)人士的普遍歡迎。并迅速成為當(dāng)今世界最為流行的 CAD/CAM 軟件之一。其強(qiáng)大的功能表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ? 采用面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和全參數(shù)化造型技術(shù)，為三維實(shí)體造型提供了一個(gè)優(yōu)良的平臺。 ? 其工業(yè)設(shè)計(jì)方案可以直接讀取內(nèi)部的零件和裝配文件，當(dāng)原始造型被修改時(shí)，系統(tǒng)自動更新其裝配件。 ? 全方位的 3D產(chǎn)品開發(fā)軟件。其模塊眾多。 ? 集零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、鑄造設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、逆向工程、自 動測量、機(jī)構(gòu)仿真、應(yīng)力分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理等功能于一體。操作界面的完全視窗化，使初學(xué)者的學(xué)習(xí)和使用更加便利。 總之，經(jīng)過十多年的發(fā)展， Pro/E 得到了不斷的充實(shí)與完善。使用 Pro/MOLDESIGN 可以快速規(guī)劃產(chǎn)品的分模面，完成模具體積塊的分割。若再搭配使用 Mold layout(模具布局 )或EMX(模具專家系統(tǒng) )，將會更有效的完成模座的設(shè)計(jì)。通過最新版本 Pro/ENGINEER Wildfire 這樣的系統(tǒng)可以輕易的達(dá)到產(chǎn)業(yè)界所追求的生產(chǎn)力于競爭力 [1]。 Pro/ENGINEER 的參數(shù)化技術(shù)特點(diǎn) Pro/ENGINEER的參數(shù)技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 基于 PROE 的手機(jī)充電器三維實(shí)體仿真設(shè)計(jì) 15 (1) 基于特征的幾何造型過程 將某些具有代表性的平面幾何形狀定義為特征，并將其所有的尺寸存為可變參數(shù)，進(jìn)而形成實(shí)體，以此為基礎(chǔ)來進(jìn)行更為復(fù)雜的幾何形狀的構(gòu)造。顯然，工程師們的設(shè)計(jì)思維和系統(tǒng)的造型過程一致，使得系統(tǒng)使用起來十分方便。 (2) 采用參數(shù)化造型系統(tǒng) 采用參數(shù)化技術(shù)的好處在于徹底改變了自由建模的無約束狀態(tài)，幾何形狀均以尺寸的形式被有效的控制。即所謂的全尺寸約束，因此可通過編輯尺寸數(shù)值來驅(qū)動幾何形狀的改變。打算修改零件形狀時(shí)，只需 修改一下尺寸即可實(shí)現(xiàn)形狀的改變。 (3) 關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)模型 系統(tǒng)創(chuàng)建的零件模型、裝配模型及工程圖之間保持著一種數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，尺寸參數(shù)的修改會導(dǎo)致其他相關(guān)模塊中的相關(guān)尺寸得以修改。利用此項(xiàng)功能，可在任意層次上修改設(shè)計(jì)，而系統(tǒng)會自動地在所有層次做出相應(yīng)的變更 [2]。 Pro/ENGINEER 的主要特色及常用模塊 主要特色 (1) 易學(xué)易用：有了新的 Pro/ENGINEER 用戶模式，工程師和設(shè)計(jì)師只需花很少的時(shí)間就能學(xué)會該軟件，并能很熟練的使用。 Pro/ENGINEER Wildfire 集成了最著名的可用性方法，它能模仿 CAD 用戶進(jìn)入“設(shè)計(jì)實(shí)?！钡墓ぷ髂Ｊ?，從而更新了易用性的定義。其結(jié)果是開發(fā)了一個(gè)新的用戶界面和柔性工作流。它使 Pro/E變的易學(xué)易用。 (2) 功能強(qiáng)大：用戶是否具有開發(fā)零件、產(chǎn)品或過程的經(jīng)驗(yàn)，利用該軟件都能進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。 PTC 的 Granite 內(nèi)核幫助PTC 建立了覆蓋面光、深度和性能都很出色的功能。同時(shí)長期被公認(rèn)為最強(qiáng)大和最可靠的 3D CAD解決方案的 Pro/ENGINEER Wildfire，又提供了許多功能增強(qiáng)之處。 (3) 互 連互通：通過嵌入 web 服務(wù)于底層結(jié)構(gòu)可以更有效地合作者、客戶和供應(yīng)商溝通。 Pro/ENGINEER Wildfire 提供了快速、簡單和安全的設(shè)計(jì)協(xié)作工具以及 web 技術(shù)，可以很方便地基于 PROE 的手機(jī)充電器三維實(shí)體仿真設(shè)計(jì) 16 獲取全球產(chǎn)品信息，用戶可以與其他用戶共享 Pro/E 會議、可以基于 web 的資源無縫連接進(jìn)行項(xiàng)目管理和協(xié)作、可以訪問產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、并可以訂購零件。 常用模塊 (1) Pro/DESIGNIER： 是工業(yè)設(shè)計(jì)模塊的一個(gè)概念設(shè)計(jì)工具。能夠使產(chǎn)品開發(fā)人員快速、高效地進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以生成高精度的曲面幾何模型，并能夠直接傳送到機(jī)械設(shè)計(jì)和 原型制造中工業(yè)設(shè)計(jì)模塊主要用于對產(chǎn)品進(jìn)行幾何設(shè)計(jì)，以前，在零件未制造出時(shí)，是無法觀看零件形狀的，只能通過二維平面圖進(jìn)行想象?，F(xiàn)在，用 3DS 可以生成實(shí)體模型，但用 3DS 生成的模型在工程實(shí)際中是“中看不中用”。用 Pro/E 生成的實(shí)體建模，不僅中看，而且相當(dāng)管用。事實(shí)上， Pro/E 后階段的各個(gè)工作數(shù)據(jù) 的 產(chǎn) 生都 要 依賴 于實(shí) 體 建模 所 生成 的 數(shù)據(jù) 。 包括 ：Pro/3DPAINT(3D 建模 ) 、 Pro/ANIMATE( 動 畫 模 擬 ) 、Pro/DESIGNER(概念設(shè)計(jì) )、 Pro/NETWORKANIMATOR(網(wǎng)絡(luò)動畫合成 ) 、 Pro/PERSPECTASKETCH（圖片轉(zhuǎn)三維模型）、Pro/PHOTORENDER(圖片渲染 )幾個(gè)子模塊。 (2) Pro/NETWORK。 ANIMTOR： 通過把動畫中的幀分散給網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)處理器進(jìn)行渲染，可大大加快動畫產(chǎn)生的過程。 (3) Pro/PERSPECTASKETCH： 它能夠使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員從圖紙、照片、透視圖或者任何其他二維圖像中快速生成一個(gè)三維模型。 (4) Pro/PHOTOR ENDER： 能夠很容易地創(chuàng)建產(chǎn)品模型的逼真圖像，這些圖像可以用來評估設(shè)計(jì)質(zhì)量、生成圖片功能仿真 (CAE)模塊 功能仿真 (CAE)模塊主要進(jìn)行有限元分析。有限元仿真使我們有了一雙慧眼，能“看到”零件內(nèi)部的受力狀態(tài)。利用該功能，在滿足零件受力要求的基礎(chǔ)上，便可充分優(yōu)化零件的設(shè)計(jì)。著名的可口可樂公司，利用有限元仿真，分析其飲料瓶，結(jié)果使瓶體質(zhì)量減輕了近 20％，而其功能絲毫不受影響，僅此一項(xiàng)就取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。 包括： Pro/FEM~POST基于 PROE 的手機(jī)充電器三維實(shí)體仿真設(shè)計(jì) 17 （有限元分析）、 Pro/MECHANICA CUSTOMLOADS（自定義載荷輸入）、 Pro/MECHANICA EQUATIONS（第三方仿真程序連接）、 Pro/MECHANICA MOTION（指定環(huán)境下的裝配體運(yùn)動分析 ）、 Pro/MECHANICA THERMAL （ 熱 分 析 ）、Pro/MECHANICA TIRE MODEL （ 車 輪 動 力 仿 真 ）、Pro/MECHANICA VIBRATION（震動分析）、 Pro/MESH （有限元網(wǎng)格劃分）。 (5) Pro/ASSEMBLY： 用來構(gòu)造和管理大型復(fù)雜的模型。這些模型包含的零件數(shù)目不受限制。裝配體可以按不同的詳細(xì)程序來表示。從而是工程人員可以對某些特定部件或者子裝配體進(jìn)行研究。同時(shí)在整個(gè)產(chǎn)品中使設(shè)計(jì)意圖保持不變機(jī)械設(shè)計(jì)模塊 是一個(gè)高效的三維機(jī)械設(shè)計(jì)工具，它可繪制任意復(fù)雜形狀的零件。在實(shí)際中存在大量形狀不規(guī)則的物體表面，如圖 1 中的摩托車輪軸，這些稱為自由曲面。隨著人們生活水平的提高，對曲面產(chǎn)品的需求將會大大增加。用 Pro/E 生成曲面僅需 2～ 3 步操作。 Pro/E 生成曲面的方法有：拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃掠、網(wǎng)格、點(diǎn)陣等。由于生成曲面的方法較多，因此 Pro/E 可以迅速建立任何復(fù)雜曲面。它既能作為高性能系統(tǒng)獨(dú)立使用，又能與其它實(shí)體建模模塊結(jié)合起來使用，它支持 GB、 ANSI、 ISO 和 JIS等標(biāo)準(zhǔn)。包括： Pro/ASSEMBLY（實(shí)體裝配） 、 Pro/CABLING（電路設(shè)計(jì)）、 Pro/PIPING（彎管鋪設(shè)）、 Pro/REPORT（應(yīng)用數(shù)據(jù) 圖 形 顯 示 ）、 Pro/SCANTOOLS （ 物 理 模 型數(shù) 字 化 ）、Pro/SURFACE（曲面設(shè)計(jì)）、 Pro/WELDING（焊接設(shè)計(jì)）。 (6) Pro/DETALL： 由于具有廣泛的標(biāo)注尺寸、公差和產(chǎn)生視圖的能力，因而擴(kuò)大了 Pro/E 生成設(shè)計(jì)圖紙的功能，這些圖紙遵守 ANAI、 ISO、 DIN 和 JIS 的標(biāo)準(zhǔn)。 (7) Pro/FEATURE： 允許產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建高級特征，只需利用簡便的設(shè)計(jì)工具，就可以在很短的時(shí) 間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。 (8) Pro/NOTEBOOK： 以“自頂而下”的方式對產(chǎn)品的開發(fā)過程進(jìn)行管理，同時(shí)對復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中涉及的多項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行自動分配，以增強(qiáng)工程的生產(chǎn)效率。 (9) Pro/SCANTOOLS： 可滿足工業(yè)上使用物理模型作為設(shè)基于 PROE 的手機(jī)充電器三維實(shí)體仿真設(shè)計(jì) 18 計(jì)起點(diǎn)的需求把模型數(shù)字化。它的形狀和曲面就以“點(diǎn)數(shù)據(jù)” 的形式輸入到 pro/SCANTOOLS 中。因此能產(chǎn)生高質(zhì)量的與物理原型非常匹配的模型數(shù)據(jù)管理 (PDM)模塊 Pro/E 的數(shù)據(jù)管理模塊就像一位保健醫(yī)生，它在計(jì)算機(jī)上對產(chǎn)品性能進(jìn)行測試仿真，找出造成產(chǎn)品各種故障的原因， 幫助你對癥下藥，排除產(chǎn)品故障，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。它就像 Pro/E 家庭的一個(gè)大管家，將觸角伸到每一個(gè)任務(wù)模塊。并自動跟蹤你創(chuàng)建的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括你存貯在模型文件或庫中零件的數(shù)據(jù)。這個(gè)管家通過一定的機(jī)制，保證了所有數(shù)據(jù)的安全及存取方便。 它包括：Pro/PDM（數(shù)據(jù)管理）、 Pro/REVIEW（模型圖紙?jiān)u估）。數(shù)據(jù)交換 (Geometry Translator)模塊 在實(shí)際中還存在一些別的 CAD 系統(tǒng)，如 UGⅡ、 EUCLID、 CIMATRTON、 MDT 等，由于它們門戶有別，所以自己的數(shù)據(jù)都難以被對方所識別。 (10) Pro/SURFACE： 能夠使設(shè)計(jì)人員和工程人員直接對Pro/E 的任一實(shí)體零件中的幾何外形和自由形式的曲面進(jìn)行有效的開發(fā)或者開發(fā)整個(gè)曲面模型。 (11) Pro/WELDINGTM： 用來參數(shù)化地定義焊接裝配體中的對接要求。使用戶很容易確認(rèn)焊點(diǎn)，避免裝配零件與焊接點(diǎn)之間發(fā)生干涉。在文件編制和制造中減少由于錯(cuò)誤帶來的成本增加。 特征概述及分類 特征概述 特征指可以用參數(shù)驅(qū)動的實(shí)體模型。特征應(yīng)滿足的基本條件如下： (1)特征必須是一個(gè)實(shí)體或零件中的具體構(gòu)成之一。 (2)特征能對應(yīng)與某一個(gè)形 狀。 (3)特征應(yīng)該具備有工程上的意義。 (4)草繪平面是創(chuàng)建模型中供繪制特征截面的參考平面，草繪模式中，草繪平面平行與屏幕。 (5)參考平面是確定草繪平面放置方向的平面，因?yàn)椴堇L平面平行于屏幕且有多種擺放方式，因此須提供一個(gè)水平的或垂基于 PROE 的手機(jī)充電器三維實(shí)體仿真設(shè)計(jì) 19 直的參考平面。 草繪平面與參考平面選擇方式： (1) 基準(zhǔn)平面： 在特征創(chuàng)建的初始，系統(tǒng)會給出一個(gè)基準(zhǔn)平面系。 (2) 特征平面： 在基礎(chǔ)特征基礎(chǔ)上創(chuàng)建其他特征時(shí)，操作者在選擇草繪平面或參考平面時(shí)，除系統(tǒng)默認(rèn)的基準(zhǔn)平面系仍可選擇外，還可選擇已創(chuàng)建特征的某個(gè)表面作為草繪 平面或參考平面。但要注意，所選擇的特征表面應(yīng)為平面 [4]。 特征分類 特征常分為基準(zhǔn)特征、基礎(chǔ)特征及放置特征。 1) 基準(zhǔn)特征 指在零件的建模過程中，起輔助而不構(gòu)成零件表面形狀的輔助平面、輔助軸線、輔助點(diǎn)特征。基準(zhǔn)特征也稱輔助特征，它們沒有體積和質(zhì)量等物理屬性，其顯示與否也不影響其他幾何結(jié)構(gòu)。 它作為零件創(chuàng)建的參數(shù)數(shù)據(jù)，提供了設(shè)計(jì)、實(shí)體造型和裝配的基準(zhǔn)。 2) 基礎(chǔ)特征 指設(shè)計(jì)者進(jìn)行零件建模時(shí)創(chuàng)建的第一個(gè)實(shí)體特征，也稱基本特征。它代表零件最基本的形狀，對零件其他特征的創(chuàng)建往往依賴基本特征。 基本特 征類型有實(shí)體特征、正交基準(zhǔn)平面。 3) 放置特征 指由系統(tǒng)提供的或由用戶自定義的一類模板特征。它的幾何形狀是確定的，用戶只需改變其尺寸即可得到不同的相似的幾何特征。如孔特征、圓角特征等。 基于 PROE 的手機(jī)充電器三維實(shí)體仿真設(shè)計(jì) 20 5 手機(jī)充電器外殼的三維造型設(shè)計(jì) 手機(jī)充電器外殼的分析 在設(shè)計(jì)之前要對手機(jī)充電器外殼進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，對各個(gè)部位的尺寸要進(jìn)行測量。由于外殼是塑料制品所以要考慮在模壓的時(shí)候所產(chǎn)生的各種問題，還要對塑料制品的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析也是必須考慮的。 手機(jī)充電器的三維造型 新建文件 UG 軟件后 ，選擇“文件” 、“新建”命令，系統(tǒng)會彈出“新部件文件”對話框如圖 所示。 ，然后在“文件名”下拉表框中輸入文件