【文章內(nèi)容簡介】 Pro/E Foundation相結(jié)合可以滿足客戶對(duì)產(chǎn)品形狀進(jìn)行復(fù)雜控制的需求，設(shè)計(jì)人員能夠設(shè)計(jì)出從棱柱形引擎組件到輪廓化的高爾夫俱樂部、再到類似人類牙齒器官等的各種產(chǎn)品。高級(jí)曲面擴(kuò)展功能提供了逆向工程的設(shè)計(jì)規(guī)范管理、參數(shù)化曲面建模和直接曲面建模等高性能工具。概括起來它主要具有幾個(gè)方面的特性。 Pro/E 的三維模型創(chuàng)建功能 特征造型是幾何造型技術(shù)的發(fā)展 ,它對(duì)諸如零件形狀、尺寸、 工藝、功能等相關(guān)信息的綜合描述更直觀和更具工程含義。基于特征的造型系統(tǒng)一般先將大量的標(biāo)準(zhǔn)特征或用戶自定義特征存入數(shù)據(jù)庫 ,在設(shè)計(jì)階段調(diào)用特征庫中的特征作為基本造型單元進(jìn)行建模 ,再逐步輸入幾何信息、工藝信息 ,建立零件的特征數(shù)據(jù)模型 ,并將其存入數(shù)據(jù)庫。基于特征的造型方法大大地提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量 ,同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員可方便地進(jìn)行特征的合法性、相關(guān)性檢查 ,便于組織復(fù)雜的特征。特征建模過程實(shí)際上是一系列特征的累加過程。 在三維建模中主要有以下 3 種特征 : (1)實(shí)體特征 它是構(gòu)建三維模型的基本單元和主要設(shè)計(jì)對(duì)象。 實(shí)體特征可以是正空間特征 (如實(shí)體的突出部分 ),也可以是負(fù)空間特征 (如實(shí)體上的孔、槽等 )。在 Pro/E 中 ,根據(jù)建模方式和原理的差異 ,把實(shí)體特征進(jìn)一步分為基礎(chǔ)特征和工程特征基礎(chǔ)特征是三維模型設(shè)計(jì)的起點(diǎn) ,包括拉伸特征、旋轉(zhuǎn)特征、掃描特征和混合特征等。 工程特征是在基礎(chǔ)特征上的附加特征 ,它的創(chuàng)建依賴于已存在遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁 的基礎(chǔ)特征 ,是有一定工程應(yīng)用價(jià)值的特征 ,包括孔特征、肋特征、倒角特征和拔模特征等。 (2)曲面特征 它是一種沒有質(zhì)量和體積的幾何特征 ,對(duì)曲面的精確描述比較復(fù)雜 ,在目前三維造型中通常采用 “ B樣條曲線”為基礎(chǔ) ,通過曲率 分布圖對(duì)曲線進(jìn)行編輯 ,進(jìn)而得到高質(zhì)量的曲面造型曲面特征主要用于產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、外形設(shè)計(jì)和逆向工程等設(shè)計(jì)領(lǐng)域。 (3)基準(zhǔn)特征 指參數(shù)化設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)曲線、基準(zhǔn)平面和坐標(biāo)系等。一般來說 ,基準(zhǔn)特征主要用于輔助三維模型的創(chuàng)建。 Pro/E 建模的一般過程 Pro/E 是美國 PTC(Parametric Technology Corpora． tion)公司推出的CAD/CAM/CAE 一體化軟件，該軟件 集機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、加工制造、鈑金設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)分 析、有限元分析和關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理等功能于一體 ，是目前國際上專業(yè)設(shè)計(jì)人員使用最為廣泛、 功能強(qiáng)大 的新一代產(chǎn)品造型和動(dòng)態(tài)仿真軟件 。 利用 Pro/E建模首先從整體研究將要建模的零件 ,分析其特征組成 ,明確不同特征之間的關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系 ,確定零件特征的創(chuàng)建順序 ,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行建模、添加工程特征等設(shè)計(jì)。通過二維平面草繪圖的旋轉(zhuǎn)、拉伸、掃描和混合等工具來實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體模型的構(gòu)建。 Pro/E 三維模型將線框、曲面和實(shí)體三者有機(jī)地結(jié)合起來 ,形成一個(gè)整體 ,整個(gè)建模過程是基于特征為基本單位的參數(shù)化設(shè)計(jì)過程。其中參數(shù)包括幾何參數(shù)和尺寸參數(shù)。幾何參數(shù)確定了實(shí)體特征基本位置的固定關(guān)系 ,尺 寸參數(shù)決定了產(chǎn)品外觀尺寸和相對(duì)距離。利用參數(shù)可以準(zhǔn)確控制和修改所建立的三維模型。 Pro/E 建模的一般過程如下 : (1)建立或選取基準(zhǔn)特征作為模型空間定位的基準(zhǔn) :如基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)軸和基準(zhǔn)坐標(biāo)系等。建立每個(gè)實(shí)體特征時(shí) ,都要利用基準(zhǔn)特征作為參照 。 (2)建立基礎(chǔ)實(shí)體特征 :拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混合等 。 (3)建立工程特征 :孔、倒角、肋、拔模等 。 (4)特征的修改 :特征陣列、特征復(fù)制等編輯操作； (5)添加材質(zhì)和渲染處理 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 pro/e 的參數(shù)化曲面建模 高級(jí)曲面功能可以幫助設(shè)計(jì)人員和工程師高效開發(fā)和優(yōu)化尺寸驅(qū)動(dòng) 式幾何圖形和自由曲面。參數(shù)化曲面建模功能為設(shè)計(jì)人員提供了各種方便的曲面建模工具，比如變截面掃描工具，其中縱截面可以由用戶自定義圖表或數(shù)學(xué)函數(shù)控制；另還提供了混合曲面和大量曲面操作，擴(kuò)充、裁剪、偏移以及轉(zhuǎn)換等工具，以幫助用戶建立精確的形狀。 為了從實(shí)體模型、原型或者現(xiàn)有的產(chǎn)品中獲取設(shè)計(jì)面信息， Pro/ENGINEER的高級(jí)曲面功能逆向工程工具提供了一種快速建立、修改和校驗(yàn)定型曲面的方法?？焖俑咝Ы?yōu)質(zhì)定型曲面的能力可以多方面地加速后續(xù)過程，從而為用戶節(jié)省大量時(shí)間。 Pro/E 的交互 式曲面設(shè)計(jì)擴(kuò)展功能 (ISDX)定義了新一代曲面處理技術(shù)。這一新工具具有獨(dú)特的自由形狀曲線和曲面建模功能，并具有高級(jí)的互用性和靈活性。它能讓設(shè)計(jì)人員和工程師在一種完全自由式參數(shù)化建模環(huán)境中工作，這樣就能保證設(shè)計(jì)和工程的真正集成。通過在 Pro/E 的參數(shù)化建?；A(chǔ)內(nèi)建立復(fù)雜的自由形狀幾何體， ISDX 能讓設(shè)計(jì)人員和工程師在一種具有極大設(shè)計(jì)靈活性、獨(dú)特的環(huán)境中工作。 2. ISDX 的主要特性 交互式曲面設(shè)計(jì)是一種一體化的建模方法，它確保了設(shè)計(jì)過程具有最大的靈活性，并能讓設(shè)計(jì)人員和工程師按照設(shè)想來設(shè)計(jì)產(chǎn)品。無論用戶是 在建立曲線、曲面，還是在建立實(shí)體間的相互關(guān)系，都能為他們提供需要用來建立自由形狀曲面模型的所有軟件工具。這種在基于特征的參數(shù)化建模環(huán)境中設(shè)想和建立任意形狀曲面模型的能力， Pro/E 的功能提高到了一個(gè)新的水平。用戶可以通過混合已有的幾何體，或者是全新設(shè)計(jì)，來輕松建立自由曲面，并將其作為 Pro/E模型的一部分。 ISDX 可以將自由式曲面處理和工程設(shè)計(jì)完全集成在一起，用戶不需要退出目前正在使用的工具，即可隨時(shí)更改模型。只需要重定義或修改特征，然后就可繼續(xù)工作。它致力于增值設(shè)計(jì)，而不是數(shù)據(jù)傳輸。用戶不用再等待其他人來 完成更改，在 Pro/E 中就可快速簡便地完成模型。在自由式曲面處理方法與參數(shù)化驅(qū)動(dòng)式、基于特征的建模技術(shù)之間的交互作用方面， Pro/E 交互式曲面設(shè)計(jì)擴(kuò)充功能已經(jīng)領(lǐng)先于其他大部分 CAD 軟件了。設(shè)計(jì)人員和工程師只遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁 需買進(jìn)能夠快速獲得設(shè)計(jì)意圖、并有能力支持后續(xù)設(shè)計(jì)和制造的工具，即可以迅速地完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和建模。交互式曲面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能主要如下。 （ 1） 建立曲線。 3D 曲線、平面曲線、曲面上的曲線、直接在曲面上草繪、把某個(gè)曲線映射到曲面上、用參數(shù)化方法建立曲線。 （ 2）編輯曲線。動(dòng)態(tài)或根據(jù)數(shù)據(jù)移動(dòng)內(nèi)插點(diǎn)或控制點(diǎn)；在顯示屏上動(dòng)態(tài) 或根據(jù)數(shù)據(jù)修 改相切條件；用切線和折線把曲線連接到曲線和曲面增加內(nèi)插點(diǎn)；使用或不使用約束條件來動(dòng)態(tài)擴(kuò)展；刪除點(diǎn)或整條線段；組合和分離曲線；交互式曲度描繪。 （ 3）建立曲面。使用內(nèi)部特征曲線和曲面或?qū)嶓w的邊線來建立曲面；添加內(nèi)部曲線； 用局部邊界線建立曲面。 （ 4）編輯曲面。通過編輯定義曲線，修改曲面；添加 /刪除內(nèi)部曲線，以便重新定義曲 面形狀；替換邊界曲線 /邊，以便重新定義曲面形狀；交互式曲面連接。 （ 5） 建模環(huán)境。 4 視圖窗口顯示（三個(gè)等距視圖，一個(gè) 3D視圖）；引用已定義的任何幾何體，比如點(diǎn)、平面、曲線、曲面和實(shí) 體；直接處理導(dǎo)入的幾何體、面和采樣數(shù)據(jù)；局部重建機(jī)制；局部解決模式；在參數(shù)化修改過程中促進(jìn)模型更改；使用行為建模（ Behavioral Modeling）技術(shù)來優(yōu)化；建立、設(shè)計(jì)、模擬和制造其他幾何體等后續(xù)應(yīng)用。 Pro/E 是業(yè)界領(lǐng)先的 CAD/CAM/CAE 標(biāo)準(zhǔn)軟件?，F(xiàn)在， Pro/ENGINEER 的交互式曲面設(shè)計(jì)擴(kuò)展功能 (ISDX)的推出，標(biāo)志著 PTC 已將直觀的自由形狀曲面處理建模工具集成到世界最優(yōu)秀的建模軟件中。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)功能允許設(shè)計(jì)人員和工程師利用強(qiáng)大的參數(shù)化建模工具來建立自由形狀曲面。直觀的建模環(huán)境 能讓客戶采用一種清晰的過程方法來完成設(shè)計(jì)，從而在提高效率的同時(shí)，減少了產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間和費(fèi)用。 3 滑步機(jī)的建模與分析 滑步機(jī)的組成與內(nèi)在聯(lián)系 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 滑步機(jī)共有四部分組成，分別是底座，搖臂，腳架，后架。其整體圖和零件圖所示： 圖一 滑步機(jī) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁 圖二 滑步機(jī)搖臂 圖三 滑步機(jī)后架 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁 圖四 滑步機(jī)底座 圖五 滑步機(jī)腳架 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁 典型零件的建模 由于篇幅原因與設(shè)計(jì)中的零件比 較多，在本文中不能一一復(fù)述零件的所有建模過程，在下文中簡單介紹一個(gè)有代表性的圖 5 滑步機(jī)后架的實(shí)體建模過程，其中軟件環(huán)境為 Pro/Engineer 。 建模過程如下： 1）零件分析。模型包括六個(gè)特征：基準(zhǔn)面 RIGHT、 TOP、 FRONT、基準(zhǔn)坐標(biāo)