Pro/E在三維機(jī)械設(shè)計(jì)中的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用

摘 要：Pro/E是Pro/Engineer操作軟件的簡(jiǎn)稱(chēng)，是美國(guó)公司參數(shù)化公司（PTC）的一款三維建模仿真軟件。在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中，零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，專(zhuān)業(yè)性，難易性以及成本等要求決定了對(duì)三維建模軟件的選擇。在當(dāng)今的市場(chǎng)環(huán)境下，機(jī)械行業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所運(yùn)用到的常規(guī)建模軟件有Pro/E、Solidworks、AutoCAD、UG、CATIA、Cimatron以及專(zhuān)長(zhǎng)于3D打印領(lǐng)域的3Dxpert等等。由于Pro/E在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中的操作簡(jiǎn)易，界面美觀，裝配與仿真靈活，以及可以與國(guó)際公認(rèn)的ANSYS、Abaqus、hyperworks等專(zhuān)業(yè)有限元軟件的無(wú)縫連接，則被廣泛運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中。本文將以實(shí)戰(zhàn)案例的運(yùn)用來(lái)講解Pro/E在三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的部分操作技巧及規(guī)范。

關(guān)鍵詞：掃描;混合;抽殼;拔模;陣列;螺旋掃描

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.119

1 奔馳標(biāo)志造型

構(gòu)造分析：奔馳標(biāo)志是由兩部分構(gòu)成，一個(gè)以三角形為截面旋轉(zhuǎn)出來(lái)的回轉(zhuǎn)體，三角形截面可以繞圓形軌跡掃描一周而成;一個(gè)在回轉(zhuǎn)體中間鑲嵌的立體三角星，其中下表面是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的三角星，上表面則匯聚到一個(gè)點(diǎn)上。

運(yùn)用技巧：草繪、掃描、混合

（1）在三維界面中首先點(diǎn)擊“草繪”按鈕，按確認(rèn);（2）進(jìn)入二維草繪界面，選取“圓”特征，起點(diǎn)定位在空間坐標(biāo)原點(diǎn)，繪制直徑為200mm的標(biāo)準(zhǔn)圓;（3）插入“掃描”→“伸出項(xiàng)”命令，選取軌跡為直徑為200mm的標(biāo)準(zhǔn)圓曲線;（4）屬性選擇“無(wú)內(nèi)表面”，進(jìn)入草繪界面畫(huà)出截面三角形特征;（5）預(yù)覽，完成;（6）插入“混合”→“伸出項(xiàng)”命令;（7）選擇截面三角形底邊所在平面;（8）屬性選擇“直”進(jìn)入草繪界面;（9）調(diào)用“調(diào)色板”功能，草繪“三角星”特征;（10）右擊切換界面，草繪“點(diǎn)”特征;（11）輸入盲孔深度30mm;（12）預(yù)覽，完成。

2 方口工藝茶杯設(shè)計(jì)

構(gòu)造分析：方口茶杯實(shí)際上是一個(gè)杯體有一定錐度的開(kāi)口空心四方體，外加一個(gè)手把相貼，其框架可先由拉伸出四方實(shí)體，做出四面有錐度傾斜面及中間空心構(gòu)造，再繪制手把空間軌跡，以圓形截面掃描出手把。

運(yùn)用技巧：拉伸、拔模、抽殼、掃描

（1）三維界面單擊“拉伸”命令，“放置”→“定義”選取TOP平面進(jìn)入草繪;（2）繪制邊長(zhǎng)為70mm正方形，確認(rèn);（3）對(duì)稱(chēng)拉伸，拉伸長(zhǎng)度為100mm，確認(rèn);（4）三維界面單擊“拔模”命令，選取長(zhǎng)方體一側(cè)面為拔模曲面，選取頂面為拔模樞軸，拖拉方向選取平行于頂面的TOP面，拔模角度為6度，確認(rèn);（5）以此拔模方式依次做出其余三個(gè)側(cè)面的拔模效果;（6）三維界面單擊“抽殼”命令，選取頂面為抽殼表面，殼厚度為3.5mm，確認(rèn);（7）在三維空間構(gòu)建新的平面，選擇“平面”命令，按下Ctrl鍵選擇模型側(cè)邊對(duì)角的兩條直線，建立新平面DTM1;（8）在新建平面DM1上“繪制”空間曲線，進(jìn)去草繪界面;（9）采用“樣條”命令，繪制手把結(jié)構(gòu)曲線，調(diào)整弧度，確認(rèn);（10）三維界面下“插入”→“掃描”→“伸出項(xiàng)”;（11）選取手把空間曲線，屬性選擇“合并端”，進(jìn)入草繪截面界面;（12）在空間曲線起點(diǎn)繪制一個(gè)直徑為8mm的標(biāo)準(zhǔn)圓，確認(rèn);（13）預(yù)覽，完成。

3 手柄滾花工藝造型

構(gòu)造分析：滾花工藝是做在回轉(zhuǎn)體外表面的增大摩擦系數(shù)的加工工藝，實(shí)際加工中是采用一對(duì)上下分別是左右螺旋的滾子旋轉(zhuǎn)擠壓而成，而后再經(jīng)過(guò)熱處理加工增加其硬度。

運(yùn)用技巧：拉伸、螺旋掃描、陣列

（1）三維界面單擊“拉伸”按鈕;（2）點(diǎn)擊“放置”→“定義”→選取TOP平面進(jìn)入“草繪”界面;（3）以空間坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心，調(diào)用“圓”特征繪制一個(gè)直徑為30mm的標(biāo)準(zhǔn)圓;（4）拉伸方向選擇左右對(duì)稱(chēng)拉伸，拉伸長(zhǎng)度為80mm，完成;（5）以同樣的拉伸方式作出直徑和拉伸長(zhǎng)度不同的其他兩個(gè)臺(tái)階軸，滾花工藝設(shè)計(jì)在直徑為30mm的標(biāo)準(zhǔn)圓柱外表面上;（6）單擊三維界面中“插入”→“螺旋掃描”→“切口”命令;（7）螺旋方向選擇“右手定則”，草繪平面選取縱切圓柱體的FRONT平面;（8）進(jìn)入草繪界面，關(guān)閉平面顯示，選擇圖形線框顯示;（9） 單擊“草繪”→“參照”命令，選取外圓柱上側(cè)棱線及垂直于它的臺(tái)階棱線;（10）選取“中心線”命令畫(huà)在圓柱對(duì)稱(chēng)中心，與柱體外表面棱線平行;（11）選取“直線”命令，以“參照”中所選的兩條直線相交的交點(diǎn)為起點(diǎn)，依照?qǐng)A柱上側(cè)棱線為標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)出一條直線軌跡，單擊完成;（12）輸入節(jié)距150mm;（13）進(jìn)入草繪切口界面，自動(dòng)選取上一步直線軌跡起點(diǎn)區(qū)域，選擇“直線”命令在起點(diǎn)區(qū)域繪制三角形切口，單擊“法向”命令，設(shè)置三角形開(kāi)口大小為3（切口開(kāi)口大小不能大于節(jié)距）;（14）默認(rèn)截面內(nèi)側(cè)方向，完成;（15）預(yù)覽，完成;（16）以相同方式制作出一條同規(guī)格的左旋的螺旋切口;（17）單擊模型樹(shù)，同時(shí)選取兩條已做好的左右螺旋切口，右擊合成“組”;（18）選取“陣列”，單擊“尺寸”下拉菜單，選取“軸”參照;（19）在模型中打開(kāi)軸顯示開(kāi)關(guān)，選取圓柱體回轉(zhuǎn)軸;（20）輸入陣列個(gè)數(shù)為20，相鄰特征之間角度為18度;（21）預(yù)覽，完成。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)三種模型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)造，運(yùn)用了拉伸、混合、拔模、抽殼、掃描、螺旋掃描、陣列等操作技巧，充分體現(xiàn)了Pro/E在三維機(jī)械設(shè)計(jì)中的可操作性，界面逼真美觀，操作簡(jiǎn)單易上手等強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。運(yùn)用Pro/E進(jìn)行三維建模不僅可以提高操作者的設(shè)計(jì)能力，也同時(shí)擴(kuò)大了設(shè)計(jì)者結(jié)構(gòu)思維的設(shè)計(jì)空間，提升設(shè)計(jì)的效率和直觀性。所以，在教學(xué)實(shí)訓(xùn)當(dāng)中我們應(yīng)當(dāng)多注意培養(yǎng)學(xué)生的三維軟件的實(shí)際操作能力與空間想象能力，讓學(xué)生積極的參與到教學(xué)實(shí)訓(xùn)活動(dòng)中， 充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位， 學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)際零件建模方法進(jìn)行分析討論， 培養(yǎng)學(xué)生自主的學(xué)習(xí)和將理論結(jié)合實(shí)際的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]林清安.完全精通Pro/ENGINEER野火5.0中文版模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)入門(mén)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[2]曾波霞.Pro/E 三維造型設(shè)計(jì)案例教學(xué)法[J].中國(guó)新通信，2014，（13）：304-310.

作者簡(jiǎn)介：馮少源（1989-），男，碩士，陜西韓城人，助教，主要研究方向：機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)力。