【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械 CAD/CAE/CAM 的傳統(tǒng)概念，這種全新的概念已成為當今世界機械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標準。利用該概念開發(fā)基于 PROE 的手機充電器三維實體仿真設計 14 的第 3 代機械 CAD/CAE/CAM 產(chǎn)品 Pro/ENGINEER 軟件能將設計到制造的全過程集成在一起，讓所有的用戶能夠同時進行同一產(chǎn)品的設計制造工作，即實際所謂的并行工程。 從設計思想上看， Pro/ENGINEER 系統(tǒng)可以實現(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)進程、實現(xiàn)并行工程的能力；具有強大的裝配功能，能夠始終保持設計者的設計意圖，可以極大地提高設計效率。 從實用性上看， Pro/ENGINEER 系統(tǒng)界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設計思想與習慣。整個系統(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。它不但可以應用與 工作站，而且現(xiàn)在也推出了單機版，大大增強了它的競爭力。 自 1988 年推出以來，由于其強大的功能很快得到業(yè)內(nèi)人士的普遍歡迎。并迅速成為當今世界最為流行的 CAD/CAM 軟件之一。其強大的功能表現(xiàn)在以下幾個方面： ? 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)，為三維實體造型提供了一個優(yōu)良的平臺。 ? 其工業(yè)設計方案可以直接讀取內(nèi)部的零件和裝配文件，當原始造型被修改時，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。 ? 集零件設計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、鑄造設計、造型設計、逆向工程、自 動測量、機構(gòu)仿真、應力分析、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，使初學者的學習和使用更加便利。 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計。通過最新版本 Pro/ENGINEER Wildfire 這樣的系統(tǒng)可以輕易的達到產(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 Pro/ENGINEER的參數(shù)技術(shù)特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 基于 PROE 的手機充電器三維實體仿真設計 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)，進而形成實體，以此為基礎(chǔ)來進行更為復雜的幾何形狀的構(gòu)造。顯然，工程師們的設計思維和系統(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，只需 修改一下尺寸即可實現(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)的修改會導致其他相關(guān)模塊中的相關(guān)尺寸得以修改。利用此項功能，可在任意層次上修改設計，而系統(tǒng)會自動地在所有層次做出相應的變更 [2]。 Pro/ENGINEER 的主要特色及常用模塊 主要特色 (1) 易學易用：有了新的 Pro/ENGINEER 用戶模式，工程師和設計師只需花很少的時間就能學會該軟件，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 用戶進入“設計實?！钡墓ぷ髂Ｊ剑瑥亩铝艘子眯缘亩x。其結(jié)果是開發(fā)了一個新的用戶界面和柔性工作流。它使 Pro/E變的易學易用。 (2) 功能強大：用戶是否具有開發(fā)零件、產(chǎn)品或過程的經(jīng)驗，利用該軟件都能進行產(chǎn)品設計。 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。同時長期被公認為最強大和最可靠的 3D CAD解決方案的 Pro/ENGINEER Wildfire，又提供了許多功能增強之處。 (3) 互 連互通：通過嵌入 web 服務于底層結(jié)構(gòu)可以更有效地合作者、客戶和供應商溝通。 Pro/ENGINEER Wildfire 提供了快速、簡單和安全的設計協(xié)作工具以及 web 技術(shù)，可以很方便地基于 PROE 的手機充電器三維實體仿真設計 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 的資源無縫連接進行項目管理和協(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)設計模塊的一個概念設計工具。能夠使產(chǎn)品開發(fā)人員快速、高效地進行設計，可以生成高精度的曲面幾何模型，并能夠直接傳送到機械設計和 原型制造中工業(yè)設計模塊主要用于對產(chǎn)品進行幾何設計，以前，在零件未制造出時，是無法觀看零件形狀的，只能通過二維平面圖進行想象?，F(xiàn)在，用 3DS 可以生成實體模型，但用 3DS 生成的模型在工程實際中是“中看不中用”。用 Pro/E 生成的實體建模，不僅中看，而且相當管用。事實上， Pro/E 后階段的各個工作數(shù)據(jù) 的 產(chǎn) 生都 要 依賴 于實 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(概念設計 )、 Pro/NETWORKANIMATOR(網(wǎng)絡動畫合成 ) 、 Pro/PERSPECTASKETCH（圖片轉(zhuǎn)三維模型）、Pro/PHOTORENDER(圖片渲染 )幾個子模塊。 (2) Pro/NETWORK。 ANIMTOR： 通過把動畫中的幀分散給網(wǎng)絡中的多個處理器進行渲染，可大大加快動畫產(chǎn)生的過程。 (3) Pro/PERSPECTASKETCH： 它能夠使產(chǎn)品的設計人員從圖紙、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計質(zhì)量、生成圖片功能仿真 (CAE)模塊 功能仿真 (CAE)模塊主要進行有限元分析。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)化零件的設計。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，僅此一項就取得了極大的經(jīng)濟效益。 包括： Pro/FEM~POST基于 PROE 的手機充電器三維實體仿真設計 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行研究。同時在整個產(chǎn)品中使設計意圖保持不變機械設計模塊 是一個高效的三維機械設計工具，它可繪制任意復雜形狀的零件。在實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雜曲面。它既能作為高性能系統(tǒng)獨立使用，又能與其它實體建模模塊結(jié)合起來使用，它支持 GB、 ANSI、 ISO 和 JIS等標準。包括： Pro/ASSEMBLY（實體裝配） 、 Pro/CABLING（電路設計）、 Pro/PIPING（彎管鋪設）、 Pro/REPORT（應用數(shù)據(jù) 圖 形 顯 示 ）、 Pro/SCANTOOLS （ 物 理 模 型數(shù) 字 化 ）、Pro/SURFACE（曲面設計）、 Pro/WELDING（焊接設計）。 (6) Pro/DETALL： 由于具有廣泛的標注尺寸、公差和產(chǎn)生視圖的能力，因而擴大了 Pro/E 生成設計圖紙的功能，這些圖紙遵守 ANAI、 ISO、 DIN 和 JIS 的標準。 (7) Pro/FEATURE： 允許產(chǎn)品設計人員創(chuàng)建高級特征，只需利用簡便的設計工具，就可以在很短的時 間內(nèi)實現(xiàn)。 (8) Pro/NOTEBOOK： 以“自頂而下”的方式對產(chǎn)品的開發(fā)過程進行管理，同時對復雜產(chǎn)品設計過程中涉及的多項任務進行自動分配，以增強工程的生產(chǎn)效率。 (9) Pro/SCANTOOLS： 可滿足工業(yè)上使用物理模型作為設基于 PROE 的手機充電器三維實體仿真設計 18 計起點的需求把模型數(shù)字化。它的形狀和曲面就以“點數(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，它在計算機上對產(chǎn)品性能進行測試仿真，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，改進產(chǎn)品設計。它就像 Pro/E 家庭的一個大管家，將觸角伸到每一個任務模塊。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)。這個管家通過一定的機制，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（模型圖紙評估）。數(shù)據(jù)交換 (Geometry Translator)模塊 在實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： 能夠使設計人員和工程人員直接對Pro/E 的任一實體零件中的幾何外形和自由形式的曲面進行有效的開發(fā)或者開發(fā)整個曲面模型。 (11) Pro/WELDINGTM： 用來參數(shù)化地定義焊接裝配體中的對接要求。使用戶很容易確認焊點，避免裝配零件與焊接點之間發(fā)生干涉。在文件編制和制造中減少由于錯誤帶來的成本增加。 特征概述及分類 特征概述 特征指可以用參數(shù)驅(qū)動的實體模型。特征應滿足的基本條件如下： (1)特征必須是一個實體或零件中的具體構(gòu)成之一。 (2)特征能對應與某一個形 狀。 (3)特征應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，因為草繪平面平行于屏幕且有多種擺放方式，因此須提供一個水平的或垂基于 PROE 的手機充電器三維實體仿真設計 19 直的參考平面。 草繪平面與參考平面選擇方式： (1) 基準平面： 在特征創(chuàng)建的初始，系統(tǒng)會給出一個基準平面系。 (2) 特征平面： 在基礎(chǔ)特征基礎(chǔ)上創(chuàng)建其他特征時，操作者在選擇草繪平面或參考平面時，除系統(tǒng)默認的基準平面系仍可選擇外，還可選擇已創(chuàng)建特征的某個表面作為草繪 平面或參考平面。但要注意，所選擇的特征表面應為平面 [4]。 特征分類 特征常分為基準特征、基礎(chǔ)特征及放置特征。 1) 基準特征 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、輔助點特征。基準特征也稱輔助特征，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)，提供了設計、實體造型和裝配的基準。 2) 基礎(chǔ)特征 指設計者進行零件建模時創(chuàng)建的第一個實體特征，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 征類型有實體特征、正交基準平面。 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 的手機充電器三維實體仿真設計 20 5 手機充電器外殼的三維造型設計 手機充電器外殼的分析 在設計之前要對手機充電器外殼進行結(jié)構(gòu)分析，對各個部位的尺寸要進行測量。由于外殼是塑料制品所以要考慮在模壓的時候所產(chǎn)生的各種問題，還要對塑料制品的結(jié)構(gòu)工藝性進行分析也是必須考慮的。 手機充電器的三維造型 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