PRO/E在玩具產品造型設計中的應用

李瑾

【摘 要】通過介紹公仔玩具—企鵝的造型和結構設計的過程，說明運用PRO/ENGINEER（簡稱PRO/E）的參數設計、特征基礎、高級曲面建模等特點，使設計直觀化、高效化、精確化。充分證明玩具產品造型設計中應用PRO/E軟件進行外觀造型設計的重要性。

【關健詞】PRO/E；公仔企鵝；玩具產品造型；設計

在所有的三維軟件中，PRO/E是一個全方位3D產品開發的軟件，集成了零件設計、產品裝配、玩具設計、模具設計、鈑金設計、逆向工程、機構仿真等諸多功能，用戶群最廣，是國內玩具企業工業設計中使用頻率最高的軟件。本文通過公仔玩具—企鵝造型設計的全過程來詳細介紹PRO/E玩具產品造型設計的方法與技巧。

一、三維造型設計

1.公仔—企鵝模型分析

以玩具公仔企鵝為例進行造型設計。該產品的外觀形狀如圖1所示，由如圖一所知公仔企鵝是由企鵝主體、翅膀、嘴、眼睛、腳、肚皮和圍巾等零部件所組成。在對企鵝進行建模前需要對企鵝各部件結構進行分析，搞清該玩具模型是由哪幾個特征組成，它們之間的相互關系如何，按照特征的主次關系，遵循一定的順序進行建模。不同的建模順序雖然可以構造出同樣的實體，但構造出來的實體卻具有不同的穩定性、可修改性和可理解性。因此，在技術要求允許的情況下，應盡量簡實體的特征結構，這樣既可以減少設計的復雜性又可提高設計效率。

2.PRO/E建模

（1）企鵝主體的創建。建模過程：使用旋轉工具，在打開的創建旋轉曲面特征工具欄，選中以FRONT基準平面為草繪平面，進入草繪模式開始草繪。創建一條與垂直參考線重合的中心線為旋轉軸。使用圓弧命令繪制如圖2a所示的草繪圖，結束草繪系統會自動生成如圖2b所示的企鵝主體模型。再使用倒圓角命令，倒半徑為5.0的圓角，結束倒圓角后系統會自會生成如圖2c所示的企鵝主體模型。

（2）企鵝翅膀的創建。建模過程：①使用草繪工具選取FRONT為草繪平面用圓弧命令繪制如圖3a所示的草繪圖。

②使用插入→模型基準→圖形命令，在信息欄文本框中輸入feature名稱為guiji-1，進入草繪模式繪制如圖3b所示的草繪圖。以同樣的方法繪制另一個圖形特征，命名為guiji-2，繪制的草圖如圖3c所示。

③使用可變截面掃描工具，進行曲面掃描，選取前面繪制的曲線進行掃描剖面編輯，在工具菜單選關系命令，在關系對話框中輸入關系式為：

Sd4=evalgraph（“guiji-1”，trajpar*12）*1.8

Sd3= evalgraph（“guiji-2”，trajpar*12）

結束后系統會自動生成如圖4a所示的模型。

④使用鏡像工具，選取基準平面RIGHT為鏡像平面，選取剛生成的變截面掃描特征進行鏡像，結束后進行曲面合并后系統自動生成如圖4b所示的模型。

⑤使用倒圓角工具，對企鵝翅膀進行倒半徑為2.的圓角，結束后系統自動生成如圖4c所示的模型。

（3）企鵝嘴和眼睛的創建建模過程：①使用草繪工具，選取基準平面TOP為草繪平面，用直線命令繪制如圖5a所示的草圖。

②使用可變截面掃描工具，選取前面繪制的曲線，進行掃描剖面編輯，在工具菜單中選擇關系命令，在關系對話框中輸入關系式為：

Sd4=evalgraph（“guiji-1”，trajpar*12）*2.0

Sd3= evalgraph（“guiji-2”，trajpar*12）*2.5

結束后，系統會自動生成如圖5b所示的模型。

③使用合并工具，把前面創建的曲面合并，并用倒圓角工具，倒半徑為2.0的圓角，結束后系統自動生成如圖5c所示的模型。

④使用基準平面工具，選擇RIGHT為基準面平移8.00創建一個新的基準平面DTM1。

⑤使用草繪曲線工具，選DTM1為草繪平面，用直線命令繪制如圖6a所示的草圖。

⑥使用可變截面掃描工具，選取前面繪制的曲線進行掃描剖面編輯，用橢圖命令繪制如圖6b所示圖形后單擊工具菜單選關系命令，在關系對話框中輸入關系式為：

Sd4=evalgraph（“guiji-1”，trajpar*12）*1.0

Sd3= evalgraph（“guiji-2”，trajpar*12）*0.8

結束后系統會自動生成如圖6c所示模型。

⑦使用鏡像工具，選基準平面RIGHT為鏡像面，完成后系統自動生成新的模型并進行曲面合并和倒半徑為0.5的圓角如圖6d所示的模型。

（4）企鵝腳的創建。建模過程：①使用基準平面工具，選TOP為基準面并移動52.00創建一個新的基準平面DTM2。

②使用草繪曲線工具，選DTM2為草繪平面，用直線命令繪制如圖7a所示的草圖。

③使用插入工具→模型基準→圖形，在信息文本框中輸入feature名稱為guiji-3進入草繪模式，繪制如圖7b所示草圖。以同樣方法繪制另一個圖形特征命名為guiji-4繪制的草圖，如圖7c所示。

④使用可變截面掃描工具進行曲面掃描，選取前面繪制的曲線進行掃描剖面編輯，繪制如圖8a所示的圖形，單擊工具菜單選擇關系命令，在關系對話框中輸入關系式為：

Sd4=evalgraph（“guiji-3”，trajpar*12）*4

Sd3= evalgraph（“guiji-4”，trajpar*12）*2

結束后系統自動生成如圖8b所示的模型。

⑤使用新建基準平面命令、填充命令、合并命令、邊界命令、鏡像命令和修剪命令最終效果如圖8c所示模型。

（5）企鵝肚皮和圍巾的創建。建模過程：①單擊編輯→投影命令，在投影控制面板中單擊曲面后選取企鵝前面為投影曲面→在方向后面的選擇框中打√，使其變成微黃色，成選取狀態→選取RIGHT基準面為投影方向→參照→投影草繪，選RIGHT為草繪平面，繪制草圖完成后投影所得的曲線如圖9 a所示

a投影曲線草圖繪制 b特征編輯效果圖

②在模型樹中選取剛生成的曲線→編輯→相交命令，在相交控制面板中單擊參照選項，單擊定義命令，打開草繪對話框，選取FRONT為草繪平面進行草繪，結束后完成特征編輯效果圖如圖9 b所示。

③單擊插入→掃描→曲面命令，打開菜單管理器，單擊選取軌跡，選取前面剛完成的曲線，單擊接受→正向→開放終點→完成進入草繪模式，草繪結束后完成掃描特征的操作。單擊插入→模型基準→圖形，在信息欄文本框中輸入feature名稱為guiji-5，進入草繪模式，結束后完成如圖9 c所示圖形。

④以同樣的方法繪制另一個圖形特征，命名為guiji-6繪制的草圖如圖9 d所示。

⑤使用可變截面掃描工具進行曲面掃描，按住Ctrl鍵選取圖10a所示兩曲線，單擊可變截面掃描控制面板上的參照選項，設置水平→重直控制為：X軌跡，如圖10 a所示。單擊掃描剖面編輯按鈕，繪制如圖10b所示圖形，單擊工具→關系命令，在關系對話框中輸入關系式為：

Sd4=evalgraph（“guiji-6”，trajpar*12）*1.5

Sd3= evalgraph（“guiji-5”，trajpar*12）

結束后系統自動生成如圖10 c所示模型

⑥使用新建基準平面工具，打開基準平面的操作界面，按住Ctrl鍵選擇基準軸A-5以及基準面DTM5，在旋轉右則文本框中輸入數值24.00完成基準平面DTM6的創建。

⑦使用草繪工具，選DTM6為草繪平面，單擊圓命令，繪制如圖11a所示的草圖。單擊插入→掃描→曲面命令，打開菜單管理器→選取軌跡，選取前面草繪的曲線→單擊接受→正向→選取開放終點→單擊完成，進入草繪模式，繪制如圖11 b所示的草圖。完成掃描特征的操作。

⑧單擊視圖→顏色和外觀命令，進行外觀顏色的編輯后的最終效果模型如圖11 c所示。

三、結束語

以玩具企鵝為例介紹了應用PRO/E對玩具產品進行造型。由于PRO/E具有先進的參數設計，大大方便了在設計中的反復修改。玩具中大多數是由復雜且不規則的曲面來組成，所以應用PRO/E軟件能夠方便的完成復雜的曲面造型，靈活而有效地運用這些命令將能解決大部分曲面造型中的難題。這樣就可以大大地簡化了設計師的設計過程并能更好地表達出設計師的設計意圖，對于玩具新產品的開發具有良好的推進作用。

參考文獻：

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