Pro/E在三維機械設(shè)計中的實戰(zhàn)應(yīng)用

摘 要：Pro/E是Pro/Engineer操作軟件的簡稱，是美國公司參數(shù)化公司（PTC）的一款三維建模仿真軟件。在機械設(shè)計領(lǐng)域當(dāng)中，零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜性，專業(yè)性，難易性以及成本等要求決定了對三維建模軟件的選擇。在當(dāng)今的市場環(huán)境下，機械行業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計中所運用到的常規(guī)建模軟件有Pro/E、Solidworks、AutoCAD、UG、CATIA、Cimatron以及專長于3D打印領(lǐng)域的3Dxpert等等。由于Pro/E在實際設(shè)計當(dāng)中的操作簡易，界面美觀，裝配與仿真靈活，以及可以與國際公認的ANSYS、Abaqus、hyperworks等專業(yè)有限元軟件的無縫連接，則被廣泛運用到實際設(shè)計當(dāng)中。本文將以實戰(zhàn)案例的運用來講解Pro/E在三維結(jié)構(gòu)設(shè)計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，一個以三角形為截面旋轉(zhuǎn)出來的回轉(zhuǎn)體，三角形截面可以繞圓形軌跡掃描一周而成;一個在回轉(zhuǎn)體中間鑲嵌的立體三角星，其中下表面是一個標(biāo)準(zhǔn)的三角星，上表面則匯聚到一個點上。

運用技巧：草繪、掃描、混合

（1）在三維界面中首先點擊“草繪”按鈕，按確認;（2）進入二維草繪界面，選取“圓”特征，起點定位在空間坐標(biāo)原點，繪制直徑為200mm的標(biāo)準(zhǔn)圓;（3）插入“掃描”→“伸出項”命令，選取軌跡為直徑為200mm的標(biāo)準(zhǔn)圓曲線;（4）屬性選擇“無內(nèi)表面”，進入草繪界面畫出截面三角形特征;（5）預(yù)覽，完成;（6）插入“混合”→“伸出項”命令;（7）選擇截面三角形底邊所在平面;（8）屬性選擇“直”進入草繪界面;（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”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

構(gòu)造分析：方口茶杯實際上是一個杯體有一定錐度的開口空心四方體，外加一個手把相貼，其框架可先由拉伸出四方實體，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平面進入草繪;（2）繪制邊長為70mm正方形，確認;（3）對稱拉伸，拉伸長度為100mm，確認;（4）三維界面單擊“拔模”命令，選取長方體一側(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;（5）以此拔模方式依次做出其余三個側(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;（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;（10）三維界面下“插入”→“掃描”→“伸出項”;（11）選取手把空間曲線，屬性選擇“合并端”，進入草繪截面界面;（12）在空間曲線起點繪制一個直徑為8mm的標(biāo)準(zhǔn)圓，確認;（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，實際加工中是采用一對上下分別是左右螺旋的滾子旋轉(zhuǎn)擠壓而成，而后再經(jīng)過熱處理加工增加其硬度。

運用技巧：拉伸、螺旋掃描、陣列

（1）三維界面單擊“拉伸”按鈕;（2）點擊“放置”→“定義”→選取TOP平面進入“草繪”界面;（3）以空間坐標(biāo)原點為圓心，調(diào)用“圓”特征繪制一個直徑為30mm的標(biāo)準(zhǔn)圓;（4）拉伸方向選擇左右對稱拉伸，拉伸長度為80mm，完成;（5）以同樣的拉伸方式作出直徑和拉伸長度不同的其他兩個臺階軸，滾花工藝設(shè)計在直徑為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階棱線;（10）選取“中心線”命令畫在圓柱對稱中心，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為起點，依照圓柱上側(cè)棱線為標(biāo)準(zhǔn)畫出一條直線軌跡，單擊完成;（12）輸入節(jié)距150mm;（13）進入草繪切口界面，自動選取上一步直線軌跡起點區(qū)域，選擇“直線”命令在起點區(qū)域繪制三角形切口，單擊“法向”命令，設(shè)置三角形開口大小為3（切口開口大小不能大于節(jié)距）;（14）默認截面內(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，同時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）在模型中打開軸顯示開關(guān)，選取圓柱體回轉(zhuǎn)軸;（20）輸入陣列個數(shù)為20，相鄰特征之間角度為18度;（21）預(yù)覽，完成。

4 結(jié)語

本文通過對三種模型結(jié)構(gòu)的設(shè)計構(gòu)造，運用了拉伸、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在三維機械設(shè)計中的可操作性，界面逼真美觀，操作簡單易上手等強大優(yōu)勢。運用Pro/E進行三維建模不僅可以提高操作者的設(shè)計能力，也同時擴大了設(shè)計者結(jié)構(gòu)思維的設(shè)計空間，提升設(shè)計的效率和直觀性。所以，在教學(xué)實訓(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)實訓(xùn)活動中， 充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位， 學(xué)生通過對實際零件建模方法進行分析討論， 培養(yǎng)學(xué)生自主的學(xué)習(xí)和將理論結(jié)合實際的能力。

參考文獻：

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

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

作者簡介：馮少源（1989-），男，碩士，陜西韓城人，助教，主要研究方向：機械結(jié)構(gòu)動力。