運用Pro／E軟件完成茶壺的造型設(shè)計

肖慧娟

（龍巖技師學(xué)院，福建 龍巖364000）

Pro／E在目前的國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域占有著重要地位，也是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一。 傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計主要由人工完成，產(chǎn)品很難一次性滿足要求，采用Pro／E軟件來實現(xiàn)產(chǎn)品的三維設(shè)計，可以大大縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，提高產(chǎn)品設(shè)計的準確性降低產(chǎn)品開發(fā)成本。本文以一個簡單的茶壺造型來敘述Pro／E在實體造型中常用命令運用時的注意點。

目前市面上茶壺的造型各異，但是不管設(shè)計者繪制的造型是什么，茶壺終究都由這幾部分構(gòu)成—壺身、壺蓋、壺嘴、把手。我作為技校的一名專業(yè)課老師，從事Pro／E軟件教學(xué)期間發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象，學(xué)生在單獨一章節(jié)知識點的學(xué)習(xí)中還能比較好的掌握，但是一旦出現(xiàn)較為綜合一點的題目后就對掃描特征、混合特征、掃描混合特征有點混淆了，本文以一個茶壺為例來具體分析如何區(qū)分不同的造型應(yīng)該用哪種命令，同時區(qū)分掃描、混合、掃描混合特征。

1 一茶壺身的設(shè)計

（1）單擊菜單欄[文件]→[創(chuàng)建]按鈕，系統(tǒng)彈出如圖1-1所示的對話框，選擇類型為Part類型，同時取消[使用缺省模版]選項。然后單擊[確定]按鈕，系統(tǒng)彈出如圖1-2所示的對話框，選擇公制模版作為主要基準。

（2）創(chuàng)建壺身，單擊菜單欄[插入]→[旋轉(zhuǎn)]選項，打開旋轉(zhuǎn)特征面板，選擇生成實體方式，然后單擊 ，選擇FRONT為草繪平面，默認系統(tǒng)參照面。

（3）在草繪平面上繪制如圖1-1所示的封閉的截面后，單擊確定按扭退出草繪模式。旋轉(zhuǎn)角度為360°

圖1-1 草繪截面為封閉的圖形

在這個步驟常出現(xiàn)的問題是有些學(xué)生草繪截面不封閉，或者就是封閉的圖形在中心線的兩側(cè)，無法生成旋轉(zhuǎn)體。要成功做好實體旋轉(zhuǎn)需要掌握三要素：必須含有一條中心線、封閉的圖形、封閉的圖形應(yīng)位于中心線的一側(cè)。但是如果創(chuàng)建的是薄壁實體時，截面線可以不封閉，但應(yīng)在進入截面前，單擊薄壁按鈕 ，才能實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)特征。如圖1-2所示。

圖1-2

如果在實體內(nèi)切割圖形，同樣截面線可以不封閉，但應(yīng)注意截面線的端點必須與旋轉(zhuǎn)中心線對齊。

（4）在菜單欄中選擇[插入]→[掃描]選項，選擇其中的[伸出項]，選擇[掃描軌跡]選項，點擊[草繪軌跡]→在彈出設(shè)置平面選項中選擇使用先前的基準面為草繪面，選擇[正向]→[缺省]，進入草繪界面繪制軌跡線如圖1-3，點選勾選后再次進入草繪模式，此時需要繪制截面如圖1-4。

圖1-3 掃描軌跡線

圖1-4 掃描剖面

（5）選擇[合并終點]，最終實現(xiàn)掃描把手。

在這命令運用中主要是弄清掃描軌跡線與掃描截面的關(guān)系。 生成掃描特征必須先建立軌跡線，否則無法進行截面的選擇或草繪。在教學(xué)過程中中技班的學(xué)生就提出疑問如何區(qū)分當(dāng)掃描軌跡線封閉或者不封閉情況下，掃描截面是否應(yīng)該封閉。

當(dāng)掃描軌跡線是不封閉時，截面為封閉的。但如果掃描軌跡線是閉合曲線，則需要在“內(nèi)部屬性”菜單中設(shè)置掃描內(nèi)部屬性。分析如圖1-5所示。共2個選項：

（a）增加內(nèi)部因素。草繪剖面沿軌跡線產(chǎn)生實體特征后，自動補足上、下表面，形成閉合結(jié)構(gòu)，但此時要求截面為開放型。

（b）無內(nèi)部因素。草繪剖面沿軌跡線產(chǎn)生實體特征后，不會補足上、下表面，但此時要求截面為閉合剖面。

圖1-5

（6）壺嘴設(shè)計

選擇FRONT為基準面，進入草繪界面繪制一條直線如圖1-6，在線段中創(chuàng)建多個基準點如圖1-7，此時這條直線為軌跡線。直線上每一個點都創(chuàng)建一個草繪截面，用[插入]→[掃描混合]命令，點選[參照]→選擇上一步創(chuàng)建的軌跡，點選[剖面]→[草繪截面]選擇其中的一個基準點，單擊[插入]，繪制草繪截面。有幾個基準點就繪制幾個草繪圖形。

圖1-6 草繪截面

圖1-7 創(chuàng)建基準點

繪制六個截面，均為橢圓，第一截面長軸50，短軸30，單擊 按鈕退出界面。繼續(xù)重復(fù)上述步驟，第二截面長軸40，短軸35，第三截面長軸25，短軸24，第四截面長軸22，短軸18，第五截面長軸16，短軸13，第六截面長軸10，短軸8。

在教學(xué)中，當(dāng)演示到繪制草繪截面形狀時，有不少學(xué)生舉手反應(yīng)看不懂此時的截面中心點位置在哪，因為在圖形上會看到好幾個豎直中心線。對于這問題有個很簡單的方法解決，按著鼠標滾輪不動同時移動一下鼠標，此時會看到在繪圖區(qū)域圖形顯示三維狀態(tài)，并顯示軌跡線和截面的就可以看清此時是在第幾個截面，再點選草繪方向按鈕，找到該截面的中心點。如圖1-8。

圖1-8 草繪截面及其效果圖

在這一步驟中很多學(xué)生已將掃描特征、混合特征、掃描混合特征混淆了，對于軌跡線和草繪截面分別有什么要求有點混淆。下面我將詳細的表述區(qū)別和共同點。

（a）掃描是一個剖面通過一條軌跡形成的形狀，必須要有軌跡線，同時剖面垂直于軌跡線。但是有時學(xué)生創(chuàng)建出來的草繪截面大于軌跡線的轉(zhuǎn)角，就會出現(xiàn)自交不成功。這時只需要修改截面的大小，或者更改軌跡線的轉(zhuǎn)角即可創(chuàng)建成功，有2次進入草繪界面，要記得先畫的是軌跡后一次畫的是截面。

（b）混合是把兩個或者多個不同的剖面來混合形成的幾何體，但是要求在草繪截面中圖元數(shù)目應(yīng)相同，起始點應(yīng)在正確的頂點上，無軌跡線。通過輸入繪制的不同截面間的距離與起始點的方向完成造型。其中有些學(xué)生出現(xiàn)將不同的草繪圖形都畫在同一個平面上，這是錯誤的。當(dāng)繪制完第一個草繪圖形后需要畫另外的截面時，正確操作步驟為鼠標右鍵長按一會，會彈出[切換剖面]，繪制圖形，需要再畫第三個圖形的話，還是用鼠標右鍵長按一會，會彈出[切換剖面]，直到所有平面的草繪圖形繪制完畢后，選擇打勾，退出草繪界面。最后系統(tǒng)會彈出深度值，如果有3個草繪截面，則需要輸入2次的深度值。

（c）掃描混合則是兩個指令的混合體，同時兼有掃描和混合的特點，有額外對截面變化的控制屬性，所以比較適合于創(chuàng)建一些對截面變化有要求的造型。需要創(chuàng)建軌跡線，同時繪制多個截面，在草繪截面時，要求截面圖元數(shù)相同、起始點要正確，繪制一個圖形后，要先切換到另一個剖面繪制草繪圖形，這點和混合特征一樣。

在創(chuàng)建掃描混合特征和掃描特征的時候共同點是先畫軌跡，完成后才畫草繪截面，區(qū)別是掃描特征為一個軌跡線上只有一個草繪圖形，而掃描混合為一個軌跡線上由多個截面形成的幾何體。

（7）在完成壺嘴創(chuàng)建后需要對實體進行抽殼處理。選擇殼工具 ，運用非缺省厚度和排除曲面選項完成對不同曲面指定的抽殼厚度。

（8）最后對圖形的邊界進行倒圓角處理。完成視圖創(chuàng)建后為了美觀，對所創(chuàng)建的圖進行上色處理。選擇[視圖]→[顏色和外觀]，選中需要的顏色，點平面后應(yīng)用。

2 二茶壺蓋的設(shè)計

同壺身的創(chuàng)建方法相同，運用[插入]→[旋轉(zhuǎn)]特征，進入草繪界面繪制如圖2-1，旋轉(zhuǎn)角度為360°，接著采用抽殼命令完成壺蓋創(chuàng)建。接著點選[視圖]→[顏色和外觀]，對所創(chuàng)建的茶壺蓋進行上色處理。

圖2-1

3 三茶壺裝配

單擊[文件]→[創(chuàng)建]按鈕，選擇類型為組件，同時取消[使用缺省模版]，在彈出的對話框中選擇公制模版。導(dǎo)入兩個零件，設(shè)置約束類型。采用軸對齊、面與面匹配，實現(xiàn)裝配并保存。

4 結(jié)束語

在教學(xué)中單獨講命令學(xué)生常常只會照圖繪制，茶壺這例子涵蓋了幾個重要的命令，同時這幾個命令也是在教學(xué)過程中學(xué)生經(jīng)常出錯的、易混淆的特征，針對掃描特征、掃描混合特征以及混合特征是否有軌跡線和截面，軌跡線和截面繪制過程中有什么區(qū)別做了詳細的分析，相信對學(xué)生的學(xué)習(xí)有所啟發(fā)，使得學(xué)生能夠更好的發(fā)揮想象來創(chuàng)建不同的造型。

［1］林清安.Pro／ENGINEER野火3.0中文版基礎(chǔ)零件設(shè)計(上)[M].電子工業(yè)出版社.

［2］余蔚荔.Pro／E應(yīng)用實訓(xùn)CAD／CAM技術(shù)[M].中國勞動社會保障出版社.