ProE三维实体造型与装配资料

1、Pro/E三维实体造型与装配机电工程学院2012年06月绪论一、CAD技术的发展历程CAD技术发源于美国，经历了从二维设计到三维设计的发展过程。 早期的二维CAD技术实际是计算机辅助绘图，只起到电子图板的作用。二维CAD不能解决复杂的投影线生成、尺寸漏标、漏画图线等问题，更解决不了机构几何关系及运动关系的分析、设计更新及修改和设计工程管理，更不能实现有效的CAM等问题。二维CAD不符合人们的直观感觉。二、系统选型1、计算机辅助绘图软件美国Autodesk公司的旗舰产品AutoCAD。该软件在全球应用最广、用户最多。此外Intergraph，Sigraph，Microstation，TurboC

2、AD等也有一定的知名度。计算机辅助绘图软件是一些专用计算机辅助设计软件的开发平台。如AutoCAD在全球已有几千家基于其上的应用开发商。国内自主版权支撑平台软件主要有华中理工大学的开目CAD/CAPP、中科院凯思集团的PICAD（凯思博宏）、北京高华计算机有限公司的GHMDS、北京大凯集团凯达研究所的BCAD、深圳乔纳森公司的中国CAD、华中理工大学图形软件中心的凯图（CADTool）、华中理工大学华中软件集团的InteCAD、西安正直软件公司的正直CAD、浙江大学电子信息系统工程公司的GS-ZDDS和北京北海海尔软件有限公司的CAXA电子图板等。它们的价格从近万元到几百元不等，开发商多为CA

3、D软件联盟成员。计算机辅助绘图软件主要是基于二维平面的，运行在Windows平台上的软件居多。有些软件扩充了一点三维造型和参数华设计功能，但功能有限。2、CAD支撑软件CAD支撑软件以三维实体造型为基础，具有先进的参数化和特征造型功能，是CAD技术的精品。主要品牌有PTC公司的Pro/Engineer、SDRC公司的I-DEAS Master Series、EDS/UG公司的UGII、法国MDTV公司的EUCLID Quantum等上百种。大型集成化的CAD系统价格比较高，但产品比较成熟，技术也比较先进。这类软件的功能往往涵盖机械工程的各个领域。也有一些公司的CAD支撑软件是基于Window平

4、台开发的。最有代表性的产品为1995年由美国SoliWorks公司的SolidWorks、Intergraph公司的SolidEdge、Autodesk公司的MDT，以色列的Cimatron等。它们的功能不是很强，但却是相当地道的三维实体造型软件，具有较强的参数化特征造型功能。国内出现了北航海尔、高华、大天等自主开发的三维造型软件和金银化等基于ACIS造型核心系统的三维造型软件。三、目前国际上最流行的软件Pro/Engineer美国PTC公司(ParametricTechnologyCorporation)UG（Unigraphics）美国UnigraphicsSolutions公司(EDS公

5、司)CATIA法国达索(Dassault)公司开发I-DEAS美国SDRC公司 （2000年EDS收购）SolidWorks美国SoliWorks公司（1997年被Dassault收购）SOLIDEDGE美国UnigraphicsSolutions公司(EDS公司)MASTERCAM美国CNC software公司AutoCAD美国Autodesk公司的主导产品经过数十年的竞争和合作，当代CAD领域逐步形成了三个较大的集团，如表所示。公司名称高端CAD中端CADPTCPro/ENGINEERPro/DesktopEDSUG I-DEASSolidEdgeDassault CATIASolidW

6、orks（国内主要产品：高华CAD、CAXA电子图板和CAXA-ME制造工程师、金银花系统、开目CAD等）三维设计全面代替二维设计，已成为工程设计不可逆转的潮流。 Pro/ENGINEER系统在1988年以参数式设计的面貌问世，随即带动业界对参数式设计的CAD/CAM系统的期盼。Pro/ENGINEER对于三维几何造型的设计来说，无疑有相当大的帮助，因为Pro/ENGINEER中的参数不只代表三维物体的外形相关尺寸，并且有实际的物理意义，例如可以将体积、表面积、质量中心、密度、厚度等具有设计意义的物理量加入到设计的构思中，来表达设计理念。此项参数式设计的功能不但改表了设计观念，并且将设计的便利

7、性推进一大步。ProENGINEER（以下统一简称为ProE）是美国PTC（Parametric Technology Cor-poration，参数技术公司）开发的大型CADCAMCAE软件。ProE自1988年问世以来，以其强大的功能，广泛应用于电子、机械、工业设计、家电、玩具、模具、汽车、航空航天等领域。该软件集零件设计、造型设计、模具开发、数控加工、钣金设计、机构仿真、逆向工程、有限元分析和产品数据库管理等功能于一体，深受众多大中型企业、研究所和大学的青睐。如波音飞机、通用汽车、通用电器、华为、松下、西门子、三星、海尔、中国一汽、二汽等都是它的用户。PTC公司提出的参数化设计、三维实体

8、模型、特征驱动和单一数据库的设计理念彻底改变了CAD技术的传统观念，逐渐成为当今世界CADCAMCAE领域的新标准。四、Pro/ENGINEER5.0软件的安装以安装到D盘为例。（一）修改系统变量，否则在安装时可能会出现乱码，修改方法： 在桌面上右击“我的电脑”，然后依次点“属性”“高级”“环境变量”，在用户变量中新建一个变量，变量名：lang ，变量值：chs（二）Pro/ENGINEER安装过程 1、可以先建立一个文件夹proewf5.0data 作为启动目录。 2、双击setup.exe，记下Pro/E安装程序左下角的网卡号。 3、生成许可证，复制warez_crack文件夹中ptc_l

9、icfile.dat 到D盘某目录，用记事本打开ptc_licfile.dat，将00-00-00-00-00-00替换成Pro/E安装程序左下角的网卡号，然后保存。4、直接安装 Pro/E&M主程序，请一定不要安装 PTC License Server，点“Pro/ENGINEER”后,到了选择安装目录的界面，将目标文件夹直接更改为D：Program FilesProEWildfire 5.0，选择安装Pro/ENGINEER，没有选择安装帮助文件，其他选项按默认即可，完成后点“下一步”。5、添加前面生成的许可证，选择许可证时注意选择类型为“锁定的许可证文件”，添加好后点“下一步”，

10、根据你的需要选择要创建的快捷方式并将启动目录设置为前面规划的目录d:proewf5.0data，完成后点“下一步”。6、根据你的需要选择要创建的快捷方式并将启动目录设置为前面规划的目录d:proewf5.0data，完成后点“下一步”。“安装Windchill ProductPoint组件”不选。7、最后一步，什么都不要选，直接点“安装”。8、接下来是复制文件，没有安装帮助文件，所以大约10分钟就结束了，完成后“退出”。先不要急于打开Pro/E，我们还需要运行破解补丁：请将安装包内warez_crack文件夹下的 engineer.wildfire.5.0 win32-patc

11、h.exe复制到D：ProgramFilesproeWildfire 5.0i486_ntobj 目录下，点击 patch，当弹出对话框时，选否，直到提示“*PATCHING DONE*”即可。9、安装成功后，第一次启动时会较慢，请耐心等一会，以后再打开速度就快了。五、特征简介（一）基本特征：此类特征是由用户绘制出特征的二维截面，然后对此截面进行“基本”的几何操作，如拉伸（Extrude）、旋转（Revolve）、扫描（Sweep）、混合（Blend）等，以完成实体或曲面的创建。（二）工程特征：此类特征是由用户给定特征的“工程”资料，如圆孔直径、圆角半径、薄壳厚度，以创建出特征的三维几何形状。

12、此类特征包括：孔（Hole）、壳（Shell）、肋（Rib）、拔模（Draft）、倒圆角（Round）、倒角（Chamfer）等。草图绘制用Pro/ENGINEER设计三维零件时，必须先创建基本实体，再对此实体进行增减或削减材料的操作，已形成所要的三维实体造型。三维的实体可视为二维截面在第三维空间的变化，因此创建三维实体时，必须先画出实体的二维截面，再利用拉伸、旋转、扫描等方式创建出三维实体模型。 Pro/ENGINEER缺省的二维截面绘图方式为使用目的管理器，即直接单击工具栏按钮来绘制几何线条，Pro/ENGINEER系统自动进行尺寸标注。本章将说明在目的管理器的模式下，几何线条的绘制方式、

13、几何线条的调整和操控、约束的设置、尺寸数字的更改等，并辅以多个实例来说明二维截面绘制的流程及技巧。 草绘练习1此图含有直线、圆、圆弧。步骤：1、创建新的草图文件（sketch-1）2、绘制线条（中心线矩形倒圆角）3、设置约束条件：（相等、对称画1个大圆、4个同心小圆画2个上下对称左右对称的长方形画相切圆弧动态删除不需要的线段圆心和圆弧中心铅垂）4、标注尺寸（标注尺寸）5、修改尺寸数值6、保存文件（sketch-1.sec）拭除目前。草绘练习2此图包括：直线、圆锥弧及样条曲线。步骤：1、创建新的草绘文件（sketch-2）2、绘制线条（水平中心线圆锥弧样条曲线直线）3、设置约束条件（相切）4、标

14、注尺寸5、修改尺寸6、保存文件（sketch-2）Pro/E零件设计基本特征基本特征的特征是“由二维截面进行基本的三维几何操作”。创建零件模型的一般过程及拉伸特征命名一个新的零件三维模型创建零件的基础特征添加零件的其他特征保存零件三维模型删除旧版本一、拉伸（Extrude）特征“拉伸”是在完成二维截面的草图绘制后，垂直此截面长出实体或曲面。二、旋转(Revolve)特征 “旋转”是将二维截面绕着一条中心线旋转，做出一个旋转实体或曲面。三、扫描（Sweep）特征“扫描”是将二维截面沿着一条轨迹线扫描出实体或曲面。要创建或重新定义一个扫描特征，必须给定两大特征要素，即扫描轨迹和扫描截面。1、扫描（

15、1）无内部因素（No Inn Fcs）（2）增加内部因素（Add Inn Fcs）2、可变剖面扫描 可变剖面扫描图标，先选取现有零件上的线条为扫描的轨迹线，然后按绘制扫描截面，系统即会将此截面沿着轨迹线扫描出实体或曲面。步骤：（1）由现有零件选取线条（可为曲线或零件的边）为轨迹线；（2）按主窗口右侧可变剖面扫描工具的图标；（3）若欲创建实体，则按图标版创建为实体的图标；（4）由现有零件选取一条或一条以上的线条（曲线或零件的边线皆可）为扫描的轨迹线；（5）按图标板绘制截面的图标，系统自动进入二维草绘模式绘制扫描的截面，按完成二维截面的绘制；（6）按图标版的，即完成可变剖面扫描特征的创建。四、混合

16、（Blend）特征“混合”是将数个二维截面混合在一起，形成一个实体或曲面，命令有下列两个：1、下拉式菜单插入（Insert）下的混合（Blend）；2、下拉式菜单插入（Insert）下的边界混合（Bounary Blend）（其命令图标为），仅能用于创建曲面。 五、扫描混合（Swept Blend）特征扫描混合是综合“扫描”及“混合”的特点来创建实体或曲面，其基本做法是将数个截面沿着一条轨迹线做混合的动作。1、扫描混合特征简述 将一组截面在其边处用过渡曲面沿某一条轨迹线“扫掠”形成一个连续特征，这就是扫描混合特征，它既具扫描特征的特点又有混合特征的特点。扫描混合特征需要一条扫描轨迹和至少两个截

17、面。2、创建一个扫描混合特征草绘轨迹线插入扫描混合例：pipe(烟斗)：（1）先作扫描轨迹线（草绘曲线）如图a；（2）【插入】/【扫描混合】图b；（3）【扫描】/【切口】，沿轨迹线切出1.5的孔，图c；（4）【插入】/【旋转】，头部切出10的孔。草绘曲线扫描混合扫描旋转修饰（4-1） 图a 图b 图c 图d六、螺旋扫描（Helical Sweep）特征1、螺旋扫描特征简述将一个截面沿着螺旋轨迹线进行扫描，从而形成螺旋扫描特征。2、创建一个螺旋扫描特征步骤：【插入】/【螺旋扫描】/【伸出项】/【constant（常数）】/【Thru Axis（穿过轴）】/【Right Handed（右手定则）】

18、/【Done（完成）】，选取草绘平面FRONT，参考平面RIGHT（右），绘制如图轨迹线，图a。定义节距值8，创建螺旋扫描特征截面6，如图b。【预览】/确定，如图c。图a 图b 图cPro/E零件设计工程特征工程特征的特性是“在适当的几何处给定适当的工程资料”，此类特征有6个：孔（Hole）、壳（Shell）、肋条（Rib）、拔模（Draft）、倒圆角（Round）、倒角（Chamfer）等，其中孔、壳、肋条三个特征仅能用于实体，而拔模、倒圆角、倒角三个特征可用于实体或曲面。一、孔（Hole）特征若一个圆孔为贯穿零件的孔，或圆孔的底面为一个平面，则可直接选取该圆孔的钻孔平面，定出圆孔中心轴的位

19、置（例如于两个边的距离），在指定此圆孔的直径深度，即可创建出次圆孔。圆孔中心轴定位方式共有线性（Linear）、径向（Radia）、直径（Diameter）、及同轴（Coaxial）四种。二、壳（Shell）特征 壳特征用以将实体零件挖为薄壳。三、肋（Rib）特征 肋特征是在两个或两个以上的墙面间加入材料，以作为支撑墙面的肋条。筋特征的创建过程与拉伸特征基本相似，不同的是筋特征的截面草图是不封闭的。四、拔模（Draft）特征 以模具进行零件的大量制造时，零件需有适当的抜模斜面，以利脱模。五、倒圆角（Round）特征 倒圆角特征用以将零件的一个或数个边作为圆弧面。六、倒角（Chamfer）特征

20、倒角特征用以将零件的一个或数个边切为斜角。例：拉伸孔壳筋拔模倒角拉伸倒圆角组镜像七、特征阵列欲使用阵列进行特征（或群组）的复制时，首先选取特征（或群组），然后按主窗口右侧阵列工具的图标，此时主窗口的左上方会出现图标版，按图标版左侧的，即可见阵列的7种运作方式：尺寸（Dimension）、方向（Direction）、轴（Axis）、表（Table）、参照（Reference）及曲线（Curve）.（一）尺寸阵列(1-pattern-dim.prt) 尺寸阵列是以尺寸的变化来进行特征（或群组）的复制。注：选多个变化尺寸是必须按Ctrl键，阵列总数含原始的一个。（二）轴阵列(2-pattern-ax

21、is.prt)轴阵列是将特征（或群组）绕着一个轴旋转，使阵列的特征（或群组）绕着此轴分布。Pro/E零件装配利用Pro/E进行产品设计时，若完成了各个零件的设计，则可创建一个新的组件，在组件的模块中进行零件的装配。本章首先说明零件装配的基本操作步骤，然后以鼓风机来说明如何指定零件与零件之间的相互配合关系，以将数个零件装配为一个次组件或组件，并产生组件爆炸图。除了将零件装配为组件外，另一个重要的Pro/E功能是在组件中设计“相互配合的零件”，本章以螺栓/螺帽来说明配合件设计的基本观念及操作步骤。一、零件装配简介工具（Tool）/选项（Options）将参数：template designasm

22、设为：mmns_asm_design.asmCtrl+Alt+鼠标中键：旋转欲装配的零件Ctrl+Alt+鼠标右键：移动欲装配的零创建新的装配体模型的一般过程1、命名一个新的装配体的三维模型 2、装配过程（匹配、对齐）着色，爆炸视图（视图/分解/分解视图。调整位置：启动视图管理器：分解/缺省分解/属性，点编辑位置/选轴线/移动，返回，保存。）二、常用的装配约束条件通过装配约束，可以指定一个元件相对于装配体中的另一元件（或特征）的放置方式和位置。建议将附加约束限制在10个以内，系统最多允许指定50个约束。1、贴配（Mate）：两个平面贴合匹配（Mate）2、对齐（Align）：两个平面或两条轴线

23、对齐。注意：·使用“匹配”和“对齐”时，两个参照必须为同一类型（例如平面对平面、旋转曲面对旋转曲面、点对点、轴线对轴线）。旋转曲面指的是通过旋转一个截面，或者拉伸一个圆弧/圆而形成的一个曲面。只能在放置约束中使用下列曲面：平面、圆柱面、圆锥面、环面、球面。·使用“匹配”和 “对齐”并输入偏距后，系统将显示偏距方向。对于反向偏距，要用负偏距值。对齐（Align）3、插入（Insert） 用“插入”约束可将一个旋转曲面插入另一旋转曲面中，且两条轴线同轴。当轴线选取无效或不方便时可以用这个约束。插入（Insert）4、坐标系（Coord Sys） 两个坐标系重叠。5、缺省 可以用

24、该约束将元件上的默认坐标系与装配环境的默认坐标系对齐。6、固定 可以用该约束将元件固定在图形区的当前位置。当向装配环境中引入第一个元件（零件）时，也可对该元件实施这种约束形式。三、装配约束条件的增删 在进行元件的装配时，若装配的位置不对，则可以增加、删除或修改约束条件，1、增加约束条件：按图标板的放置（Placement）页签，然后按对话框中的新建约束（New Constraint）即可增加约束条件。2、删除约束条件：按图标板的放置（Placement）页签，然后将光标移到欲删除的约束条件上，按住鼠标右键选删除（Delete），即可删除此约束条件。3、更改装配方向：按图标板的图标。四、阵列装配

25、运动仿真实例讲解综合练习齿轮油泵设计齿轮油泵用来给液压系统提供压力油，多用于润滑，也可用于驱动。其装配示意图与工作原理图如下图所示，齿轮轴4（主动）和齿轮3是一对按图示方向旋转的啮合齿轮，工作中从吸油口将低压油吸入，然后由两齿轮按旋转方向沿泵体内壁将油送至出油口，即得到所需要的压力油：1螺钉（6件）3齿轮2泵盖4齿轮轴6纸垫5销（2件）7泵体8垫圈9螺塞装配示意图工作原理图吸油口出油口装配示意图与工作原理图表1 主要零件序号零件名称数量1螺钉M8×2562销23纸垫64垫圈15螺塞76泵盖17泵体18齿轮19齿轮轴1（一）零件设计1、螺钉（luoding.prt） 拉伸圆柱形实体(1

26、0,h6)拉伸圆柱形实体(6,h16) 圆角特征（r0.25, 0.5,）倒角（45º×0.5）如图1 拉伸2 倒圆角、倒角 切除特征(5,h3) 倒角（45º×0.4）/3 切除、倒角 剪切六边形（h3）/如图图4剪切六边形 旋转剪切/如图图5旋转剪切 螺旋扫描/剪切【（常数/穿过轴/右手定则/完成）属性扫描轨迹（如图）螺距1截面（如图）界面侧】图6螺旋扫描（剪切） 混合/切口、旋转的【属性（光滑）/开放的/截面：草绘：截面1（如图）/材料侧（如图）】图7混合/切口2、销（xiao.prt） 拉伸(5,h20)倒角（15º×0.8）

27、/如图旋转：切/如图。 3、纸垫(zhidian.prt) 拉伸（厚0.2mm）4、垫圈(dianquan.prt) 旋转5、螺塞（luosai.prt） 旋转/如图拉伸/剪切）/如图阵列/选轴/4个 螺旋扫描/切口/右手定则/螺距2.771/如图盲孔特征拉伸特征拔模特征倒圆角特征通孔特征阶梯孔特征齿轮油泵泵盖零件6、泵盖（benggai.prt） （1）建立基本特征 绘制草图，利用拉伸特征命令建立阀体基本特征，厚10，如图1。（2）生成构造特征 在基本特征的基础上拉伸实体，厚14，如图2 对特征进行初步编辑。在基本特征上生成阶梯孔特征，镜像，如图3。 在基本特征上生成通孔特征，2-5，基准面

28、45°，通孔，如图4。 在基本特征上生成盲孔特征，镜像，如图5。（3）对特征进行编辑加工 对生成的特征体拔模（斜度11.3°）及倒圆角R3、R1.5、R2特征，如图6图1-阀盖基本特征图2-拉伸特征图3-阶梯孔特征图4-通孔特征图5-盲孔特征图6-拔模及倒圆角特征7、泵体（bengti.prt）泵体图1 拉伸图2 拉伸（切）图3 拉伸图4 拔模（角度11.3°）图5 混合（第一圆同心圆，第二圆同心圆30，深23）图6-2 创建基轴（A-3，A-4）6-1 创建基准面DTM1（与FRONT偏移15），镜像DTM26 创建基准面、基准轴7-1 草绘孔图7-2 草绘孔7

29、 孔特征8 创建4个孔10 创建2个基准平面9 旋转、镜像（2孔）11 通孔（2-5，径向，距A-4，25，在DTM3上）图12 拉伸特征图13 孔特征图14 拉伸特征（深度3）图15 倒圆角特征图16 螺旋扫描（切）（右旋螺距2.771）图17 拉伸（切至下一截面）图18 倒角图19 螺旋扫描（切，螺距1.337）8、齿轮（chilun.prt）齿轮零件模型分析：该零件是齿轮油泵上的一个零件，去除倒角特征、倒圆角特征外，剩下的结构特征有两部分组成：一部分是齿轮的轮坯部分；另一部分是渐开线齿轮部分。第一部分对于我们来说已经很容易来创建了，关键在于第一部分。由于齿轮的齿形轮廓是渐开线，而渐开线有

30、他自己的数学方程式决定，因此，创建的时候就要遵循严格的数学方程式，所以就要采用关系是来实现。创建过程：（1）建立齿轮基础特征 采用旋转特征操作，结果如图1。图1 齿轮基础特征（2）在基础特征的基础上生成倒角特征 利用倒角特征操作对基础特征进行倒角，结果如图2。图2 倒角特征（3）生成渐开线齿轮 利用草图关系式生成渐开线，结果如图3。ms=3zs=10alfa=20r=(ms*zs*cos(alfa)/2ang=t*90s=(PI*r*t)/2xc=r*cos(ang)yc=r*sin(ang)x=xc+(s*sin(ang)y=yc-(s*cos(ang)z=0ms=3齿轮模数，ms是用户自定

31、义的变量。zs=10齿轮齿数。alfa=20齿轮压力角的角度。r=(ms*zs*cos(alfa)/2齿轮的基圆半径。ang=t*90渐开线展开的角度，这里t是0到1之间的数，也就是说ang是1/4圆。s=(PI*r*t)/21/4圆周的周长。xc=r*cos(ang)半径上一点在x轴上的投影。yc=r*sin(ang)半径上一点在y轴上的投影。x=xc+(s*sin(ang)渐开线上一点在x轴上的投影。y=yc-(s*cos(ang)这是渐开线上一点在y轴上的投影。z=0z方向上的位移为0。图3 创建一条渐开线 生成齿轮的齿根圆及分度圆，如图4 镜像第一条渐开线，如图5。图4 齿根圆及分度圆特征图5镜像第一条渐开线 移动复制渐开线，如图6。旋转角“(19.7°)”图6。 再次移动复制渐开线，如图7。同上，选择旋转轴“A_1”后，选择“反向”，输入“36°”。图7 再次移动复制渐开线图6 移动复制渐开线 生成齿轮被剪切部分曲线，如图8。草绘曲线/图8 根据切剪部分曲线生成切剪特征，如图9。拉伸（切剪）/图9图9 生成切剪特征图8 生成齿轮被切剪部分曲线 进行倒圆角处理，如图10。（4） 齿轮阵列操作对切剪特征和倒圆角特征进行阵列操作，结果如图1