基于Pro/E软件的优化设计及其在机械设计中的应用

蔡晓娜

广东科技学院，广东东莞 523083

1 有关PRO/E 软件的简介、功能及其作用

1.1 关于Pro/E 的简介

Pro/E 的全称叫做Pro/Engineer，它是属于美国的PTC（Parametric Technology Corporation）公司的一项重要且较为先进的产品。Pro/E 不仅仅是如今具有十分重要地位的三维造型软件，而且它的应用得到了全世界机械制造业的认可，是目前一项最为令人称赞的CAD/CAM 软件。Pro/E 是一种功能定义系统，也是系统的最基础的组成之一，它并不跟普通的设计软件一样是模块，而是一个软件包，它的造型是使用不一样的设计专用功能从而实现的。它有着多种功能，具体本文下面会谈到。通过使用Pro/E 软件，会使得设计人员更为直观、自然地看到所设计的形体。因为Pro/Engineer 是通过采用符号式的给予形体尺寸大小，当某一参数变动时，它会自动修改其它的任何参数，能够使设计物更为完美。Pro/E 还能输出三维和二维的图形。

1.2 Pro/E 的功能与作用

Pro/E 有着多种功能与作用。第一，能由二维图形得到三维立体形状。在设计者画出二维图形之后，对其进行布尔运算、拉伸旋转等操作，便可以得到机械零件的三维图形。且可以对其进行尺寸大小等的修改，检查结构的合理性等等，十分便利。

第二，能够对机械零件的3D 装配视图直接进行尺寸、不合理处进行修改，这样可以不会造成人力、物力、财力等的损失，更为方便和高效。我们可以通过组合键看到任何一个角度的视图，容易及时发现构造不合理处和对其进行修改。

第三，在设计的时候不仅仅是设计一个小零件，更重要的是由小零件组成的组件。PRO/E 能很快地找出各个小零件的外观因素，从而确定其大小。

第四，可以对已经完成的三维实体模型进行随意方向上的检查，检查其是否符合设计师的条件。检查完之后还可以通过三维实体模型得到三视图，进一步可以得到二维工程图。

第五，Pro/E 可以得到所有设计的信息。在前面的工作全部完成之后，可以生成所设计产品的逼真的动画图像。从中我们可以对其反映出来的产品进行物理上的分析，进而得到更完美的设计产品。

2 基于Pro/E 的产品优化设计

Pro/E 软件中有一个较为特殊的功能叫行为建模。它能够智能设计，分析设计，它属于功能扩展模块。这种功能使得Pro/E 软件有了较大的优化效果。

行为建模最关键的地方是对设计产品进行各种分析，比如物理外观方面、运动特点等，对大量的参数进行合理的优化。行为建模有两大部分，一个是模型参数，另一个是敏感度分析。

关于模型重心类的行为建模的具体步骤如下。第一，要新建一个“质量”参数的分析特征。分析特征是指设计物所要求的各类条件的标准，通过分析特征我们可以对模型进行各方面的确定，例如质量属性、基准点等。第二，新建一个距离参数的分析特征。通过此特征来得到所需的各类物理距离长短。第三，启动“半径”的敏感度分析。此分析目的是确定半径对重心的影响如何。第四，启动“高度”的敏感度分析，此分析目的是确定高度对重心的影响如何。第五，检查其是否可行。第六，进行最优化分析。此类分析在机械制造业工程中应用十分广泛，比如确定起重机的承载能力，便可通过行为建模对其进行最优化分析。

3 Pro/E 软件在机械制造业中的应用

3.1 Pro/E 的减速器应用

从上文我们可以看出，使用Pro/E 软件进行设计和传统的设计方式是几乎完全不同的，其本质就在于使用Pro/E 软件时，设计者能够直接自己把零件进行组成加工，而在这过程中，设计者可以非常直观地发现问题并对其进行解决。通过反复对其各方面进行修改和完善，最终可以得出完全符合设计者设计的理想产品。

在机械制造业的机械传动设备之中，减速器扮演着不可替代的角色。减速器主要应用于传递中的减缓速度，是一种常见的机械产品。减速器中有着的各种各样的组件，例如齿轮和轴承等。零件都是各有各的特点而不一致的，其中设计十分繁杂艰难，但通过Pro/E 软件的完美设计功能，便能较为快速且很好地完成。

Pro/E 有着十分优越的单一数据库功能，从上面可以知道，由三维图生产二维图十分便利等。在减速器中，Pro/E 应用总共有三个方面。第一，是减速箱箱体和另外一些部分的设计。一些高级特征比如扫描，一些基本特征比如孔、轴、平面、壳等，都体现了其参数化设计。第二，齿轮中的设计。Pro/E 能够通过输入齿数、模数等之间的关系式，自动生成参数。且Pro/E 能通过对其物理分析得到关键部位的直观显示。第三，应用Pro/E 的动态分析可以得到减速箱装配的动态。通过Pro/E 中的装配连接从而对各零件进行装配方式的定义。但此方式有个缺点，就是操作时的间消耗较多。

3.2 Pro/E 的CAM/CAE 模块应用

Pro/E 的CAM/CAE 模块具体有八种功能，分别是热分析、振动膜、路面分析、载荷处理、有限元分析、灵敏度优化分析、装配体运动分析和有限元网格划分态分析。各个部分都有其优秀的功能。CAM 能够知道整体的最细节部分，并且支持普通与多轴的加工。此模块为设计者省时省力，能较好应用于数控加工。

3.3 Pro/E 的逆向工程应用

逆向工程也就是反求、反向工程，英文缩写为“RE”（Reverse Engineering）。它初时是用于对质量的检查和测试精密度而产生的，顾名思义，它是指设计从下到上的反馈回路。现今的大部分逆向工程都是“实物逆向工程”，就是重建最终产品的模型。它是如今的一个研究热点，能较好应用于消费市场最广最多的产品。

4 结论

本文简述了Pro/E 软件的优化设计及其在机械设计中的应用。Pro/E 软件由于其强大的三维设计功能，广泛应用于各类的产品设计中，并使得这些产品都达到了良好的效果。它的强大功能得到了机械制造业界普遍认可，但它同时还是具有某些不足，而这些不足正是要我们对其继续研究开发的动力。相信在不久的将来，此软件会突破不足，进而达到一个新的高度，带给人们更多更好的效果和利益。

[1]邵悦，张祖立，王宏立，白晓虎.基于Pro/E与ANSYS的挤压膨化锥形螺杆分析[J].农机化研究，2006(2).

[2]燕昊.Pro/E产品设计结果动态集成发布系统[D].西安电子科技大学，2013.

[3]赵梅.基于Pro/ENGINEER的铸造模具工艺装备CAD系统设计[D].山东大学，2008.