Pro/E在三维机械设计中的实战应用

摘 要：Pro/E是Pro/Engineer操作软件的简称，是美国公司参数化公司（PTC）的一款三维建模仿真软件。在机械设计领域当中，零件结构设计的复杂性，专业性，难易性以及成本等要求决定了对三维建模软件的选择。在当今的市场环境下，机械行业结构设计中所运用到的常规建模软件有Pro/E、Solidworks、AutoCAD、UG、CATIA、Cimatron以及专长于3D打印领域的3Dxpert等等。由于Pro/E在实际设计当中的操作简易，界面美观，装配与仿真灵活，以及可以与国际公认的ANSYS、Abaqus、hyperworks等专业有限元软件的无缝连接，则被广泛运用到实际设计当中。本文将以实战案例的运用来讲解Pro/E在三维结构设计中的部分操作技巧及规范。

关键词：扫描;混合;抽壳;拔模;阵列;螺旋扫描

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

1 奔驰标志造型

构造分析：奔驰标志是由两部分构成，一个以三角形为截面旋转出来的回转体，三角形截面可以绕圆形轨迹扫描一周而成;一个在回转体中间镶嵌的立体三角星，其中下表面是一个标准的三角星，上表面则汇聚到一个点上。

运用技巧：草绘、扫描、混合

（1）在三维界面中首先点击“草绘”按钮，按确认;（2）进入二维草绘界面，选取“圆”特征，起点定位在空间坐标原点，绘制直径为200mm的标准圆;（3）插入“扫描”→“伸出项”命令，选取轨迹为直径为200mm的标准圆曲线;（4）属性选择“无内表面”，进入草绘界面画出截面三角形特征;（5）预览，完成;（6）插入“混合”→“伸出项”命令;（7）选择截面三角形底边所在平面;（8）属性选择“直”进入草绘界面;（9）调用“调色板”功能，草绘“三角星”特征;（10）右击切换界面，草绘“点”特征;（11）输入盲孔深度30mm;（12）预览，完成。

2 方口工艺茶杯设计

构造分析：方口茶杯实际上是一个杯体有一定锥度的开口空心四方体，外加一个手把相贴，其框架可先由拉伸出四方实体，做出四面有锥度倾斜面及中间空心构造，再绘制手把空间轨迹，以圆形截面扫描出手把。

运用技巧：拉伸、拔模、抽壳、扫描

（1）三维界面单击“拉伸”命令，“放置”→“定义”选取TOP平面进入草绘;（2）绘制边长为70mm正方形，确认;（3）对称拉伸，拉伸长度为100mm，确认;（4）三维界面单击“拔模”命令，选取长方体一侧面为拔模曲面，选取顶面为拔模枢轴，拖拉方向选取平行于顶面的TOP面，拔模角度为6度，确认;（5）以此拔模方式依次做出其余三个侧面的拔模效果;（6）三维界面单击“抽壳”命令，选取顶面为抽壳表面，壳厚度为3.5mm，确认;（7）在三维空间构建新的平面，选择“平面”命令，按下Ctrl键选择模型侧边对角的两条直线，建立新平面DTM1;（8）在新建平面DM1上“绘制”空间曲线，进去草绘界面;（9）采用“样条”命令，绘制手把结构曲线，调整弧度，确认;（10）三维界面下“插入”→“扫描”→“伸出项”;（11）选取手把空间曲线，属性选择“合并端”，进入草绘截面界面;（12）在空间曲线起点绘制一个直径为8mm的标准圆，确认;（13）预览，完成。

3 手柄滚花工艺造型

构造分析：滚花工艺是做在回转体外表面的增大摩擦系数的加工工艺，实际加工中是采用一对上下分别是左右螺旋的滚子旋转挤压而成，而后再经过热处理加工增加其硬度。

运用技巧：拉伸、螺旋扫描、阵列

（1）三维界面单击“拉伸”按钮;（2）点击“放置”→“定义”→选取TOP平面进入“草绘”界面;（3）以空间坐标原点为圆心，调用“圆”特征绘制一个直径为30mm的标准圆;（4）拉伸方向选择左右对称拉伸，拉伸长度为80mm，完成;（5）以同样的拉伸方式作出直径和拉伸长度不同的其他两个台阶轴，滚花工艺设计在直径为30mm的标准圆柱外表面上;（6）单击三维界面中“插入”→“螺旋扫描”→“切口”命令;（7）螺旋方向选择“右手定则”，草绘平面选取纵切圆柱体的FRONT平面;（8）进入草绘界面，关闭平面显示，选择图形线框显示;（9） 单击“草绘”→“参照”命令，选取外圆柱上侧棱线及垂直于它的台阶棱线;（10）选取“中心线”命令画在圆柱对称中心，与柱体外表面棱线平行;（11）选取“直线”命令，以“参照”中所选的两条直线相交的交点为起点，依照圆柱上侧棱线为标准画出一条直线轨迹，单击完成;（12）输入节距150mm;（13）进入草绘切口界面，自动选取上一步直线轨迹起点区域，选择“直线”命令在起点区域绘制三角形切口，单击“法向”命令，設置三角形开口大小为3（切口开口大小不能大于节距）;（14）默认截面内侧方向，完成;（15）预览，完成;（16）以相同方式制作出一条同规格的左旋的螺旋切口;（17）单击模型树，同时选取两条已做好的左右螺旋切口，右击合成“组”;（18）选取“阵列”，单击“尺寸”下拉菜单，选取“轴”参照;（19）在模型中打开轴显示开关，选取圆柱体回转轴;（20）输入阵列个数为20，相邻特征之间角度为18度;（21）预览，完成。

4 结语

本文通过对三种模型结构的设计构造，运用了拉伸、混合、拔模、抽壳、扫描、螺旋扫描、阵列等操作技巧，充分体现了Pro/E在三维机械设计中的可操作性，界面逼真美观，操作简单易上手等强大优势。运用Pro/E进行三维建模不仅可以提高操作者的设计能力，也同时扩大了设计者结构思维的设计空间，提升设计的效率和直观性。所以，在教学实训当中我们应当多注意培养学生的三维软件的实际操作能力与空间想象能力，让学生积极的参与到教学实训活动中， 充分体现学生的主体地位， 学生通过对实际零件建模方法进行分析讨论， 培养学生自主的学习和将理论结合实际的能力。

参考文献：

[1]林清安.完全精通Pro/ENGINEER野火5.0中文版模具设计基础入门[M].北京：电子工业出版社，2011.

[2]曾波霞.Pro/E 三维造型设计案例教学法[J].中国新通信，2014，（13）：304-310.

作者简介：冯少源（1989-），男，硕士，陕西韩城人，助教，主要研究方向：机械结构动力。