proe在機(jī)械設(shè)計(jì)方案當(dāng)中應(yīng)用

PAGE16三維造型設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究課程名稱：三維造型設(shè)計(jì)學(xué)院：園藝園林學(xué)院專業(yè)：園藝（花卉與景觀設(shè)計(jì))姓名:張春蘋學(xué)號(hào):20120203310117三維造型設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用張春蘋海南大學(xué)園藝園林學(xué)院?？谑?70228摘要經(jīng)過漫長的發(fā)展歲月,產(chǎn)品設(shè)計(jì)手段在不斷地提高，不斷進(jìn)步,不斷成熟。從最早的手工繪圖，到現(xiàn)在的廣泛的使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并且以后還會(huì)有更先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段出現(xiàn).為了提高計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的效果和節(jié)約設(shè)計(jì)成本和加工時(shí)間，我們做了這個(gè)關(guān)于PRO/E技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用的畢業(yè)設(shè)計(jì)，主要從PRO/E的參數(shù)化設(shè)計(jì)，有限元分析,動(dòng)態(tài)仿真，逆向工程等方面闡述了PRO/E在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用價(jià)值及應(yīng)用前景。本文介紹與應(yīng)用了PRO/E造型設(shè)計(jì)中的參數(shù)化設(shè)計(jì)方式,涉及到了孔特征、倒圓角、螺旋掃描、陣列特征等的設(shè)計(jì)方法。然后通過PRO/E的組件的應(yīng)用程序里的機(jī)構(gòu)功能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)仿真，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的設(shè)計(jì),模擬裝配，模擬運(yùn)行等過程，充分體現(xiàn)了PRO/E在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用價(jià)值及應(yīng)用前景,并且結(jié)合了相關(guān)的資料討論了一下三維設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：Pro/e參數(shù)化設(shè)計(jì)，汽車模型，動(dòng)態(tài)仿真,裝配PRO/ENGINEERTechnologyAmongtheaPPlicationsinProductdesignGardeningcollege，HainanUniversityHaikou570228ABSTRACTAfterlongyearsofdeveloPment,ProductdesignmethodsareconstantlyimProving，makingProgressandcontinuetomature.Fromtheearliesthand—drawing，tothecurrentextensiveuseofcomPuter-aideddesigntoProductdesign,andthereaftertherewillbemoreadvanceddesignmeansthere.ToenhancetheeffectofcomPuter—aideddesignanddesigncostsandProcessingtimesavings，wedothisonthePRO/ENGINEERProductdesignintheaPPlicationofthegraduationProjectwhichismainlyfromthePRO/ENGINEERParametricdesign,andfiniteelementanalysis，dynamicsimulation，reverseanalysisoftheasPectsofPRO/ENGINEERmechanicaldesigninwhichthevalueandaPPlication.InthisPaPer，usingPRO/ENGINEERsoftwaredesign,intheshaPedesignParametersusedinthedesignandanalysisdesignreverseway，relatedtotheholefeatures，rounding，sPiralscanning,arraydesignmethodofcharacteristics。ThenPRO/ENGINEERaPPlicationcomPonentsfunctioninthebodydynamicsimulation，toachieveaProductdesign，assemblymodeling，simulationandotherProcessesrunning,fullyembodiesthePRO/ENGINEERmechanicaldesigninwhichthevalueandProsPects.KEYWORDS:Pro/eDesignParameters,Finiteelementanalysis，DynamicSimulation,HYPERLINK”app:ds：assemble"\t”_self”assemble引言機(jī)械制造業(yè)是國家工業(yè)體系中的基礎(chǔ)行業(yè)，在信息化快速發(fā)展的今天，作為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的PRO/E在產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)中，起到了重要的作用。同時(shí)該類軟件的應(yīng)用使傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法與生產(chǎn)模式發(fā)生了深刻的變化，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。美國PTC公司的PRO/E軟件自誕生那一天起,就引領(lǐng)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展,將一場深刻的變化帶進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面。其優(yōu)勢在航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等制造業(yè)的廣泛、深入應(yīng)用就能得到生動(dòng)的說明。相關(guān)聯(lián)的據(jù)庫、參數(shù)化設(shè)計(jì)基于特征的實(shí)體模型化、以及多兼容的數(shù)據(jù)接口等，都是PRO/E的最大特點(diǎn)。建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上的特點(diǎn)令數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能夠在各個(gè)階段稱為一個(gè)完整一體的過程。工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角等特征，可以輕易改變模型.這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡易和靈活。該軟件的多數(shù)據(jù)的接口可以與多種CAE/CAM軟件的的連接應(yīng)用。而我國的三維設(shè)計(jì)起步較晚,但是經(jīng)過近幾年的發(fā)展，正在世界繁榮的設(shè)計(jì)環(huán)境下蓬勃的發(fā)展著。有限元分析的基本思想是將一個(gè)連續(xù)的無限自由度問題簡化為離散的有限自由度問題求解的一種數(shù)值方法。物體被離散后通過對(duì)其中各個(gè)單元進(jìn)行單元分析，最終得到整個(gè)物體的分析。這類如ANSYS的軟件與PRO/E的結(jié)合應(yīng)用使兩者的優(yōu)勢能夠互補(bǔ)，更加解放了人的勞動(dòng)，促進(jìn)生產(chǎn)的發(fā)展。在機(jī)械加工中，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)合理性以及產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)展現(xiàn),都離不開動(dòng)態(tài)仿真的協(xié)助。作為PRO/E動(dòng)態(tài)仿真的的高級(jí)應(yīng)用，在論文中也相應(yīng)作了介紹與演示。特別是在減速箱的模擬裝配的實(shí)例應(yīng)用。逆向工程作為消化吸收先進(jìn)技術(shù)的一種手段,特別是隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)及測試技術(shù)的發(fā)展，逆向工程在CAD/CAM技術(shù)中的應(yīng)用更為重要.該文對(duì)PRO/E在逆向工程中的應(yīng)用也有相關(guān)的介紹.另外，本課題通過舉例等方法闡述了PRO/ENGINEER在三維設(shè)計(jì)領(lǐng)域里的應(yīng)用價(jià)值及應(yīng)用前景，及以后的發(fā)展趨勢。總之在信息化的今天,在設(shè)計(jì)手段不斷更新,發(fā)展的國際大環(huán)境里，像PRO/E這類三維軟件肯定會(huì)向著更加智能，功能更加全面,更加具有人性化的的方向發(fā)展。從事機(jī)械行業(yè)的工作者，要不斷關(guān)注其發(fā)展，使其在自己的發(fā)展中起到應(yīng)有的作用.1.三維造型設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用三維造型設(shè)計(jì)已在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，其中以機(jī)床、汽車、飛機(jī)、船舶、航天器等制造業(yè)應(yīng)用最為廣泛、深入。眾所周知，一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程要經(jīng)過概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化、HYPERLINK”http：///cat_1310002。html"\t”_blank"仿真模擬等幾個(gè)主要階段。同時(shí),現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)將并行工程的概念引入到整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,在設(shè)計(jì)階段就對(duì)產(chǎn)品整個(gè)生命周期進(jìn)行綜合考慮。當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)將設(shè)計(jì)、繪圖、分析、\t"_blank”仿真、加工等一系列功能集成于一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)。2.PRO/E叉車模型建模及運(yùn)動(dòng)仿真應(yīng)用實(shí)例隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件和技術(shù)的不斷發(fā)展,很多工程機(jī)械制造企業(yè)已不再滿足于借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)來“甩掉圖版”，希望向三維的實(shí)體設(shè)計(jì)方向發(fā)展。由于三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有可視化好、形象直觀、設(shè)計(jì)效率高和支持并行工程等優(yōu)點(diǎn)。因此，三維實(shí)體造型在液壓叉車模型設(shè)計(jì)開發(fā)中開始得到的應(yīng)用,在三維設(shè)計(jì)環(huán)境中可以進(jìn)行叉車模型的模擬裝配以獲得整機(jī)或部件的三維實(shí)體，建立充分而完整的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量特性分析、零部件間的干涉檢查、自動(dòng)創(chuàng)建二維工程圖、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的有限元分析、計(jì)算機(jī)輔助制造、商業(yè)廣告造型與動(dòng)畫生成等。Pro/E軟件使產(chǎn)品快速走向市場,按傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,不但設(shè)計(jì)周期長，而且精度難以保證。而當(dāng)今產(chǎn)品開發(fā)的一個(gè)主要方面就是開發(fā)新的產(chǎn)品外形與結(jié)構(gòu)，特別是由各種自由曲線、曲面組成的流線型外形,傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)已無法滿足要求.為了適應(yīng)市場需求，機(jī)械CAD/CAM系統(tǒng)Pro/E軟件,成功的應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。2。1叉車模型零部件的三維造型叉車模型三維實(shí)體造型包括所有零件的三維實(shí)體造型，總成和整機(jī)裝配仿真。叉車模型是由金屬結(jié)構(gòu)動(dòng)力裝置、傳動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)和輔助設(shè)備等組成.零、部件共計(jì)一千多個(gè).盡管叉車模型零、部件結(jié)構(gòu)形式各不相同，但在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行三維實(shí)體造型有一些規(guī)律可循，一般過程如下：創(chuàng)建草圖→根據(jù)零件的基本特征和附加特征生成零件的三維模型→依照裝配關(guān)系裝配零部件→形成整機(jī)裝配仿真.(1）Pro/ENGINEER應(yīng)用軟件和基本方法Pro/ENGINEER在工程機(jī)械企業(yè)中被廣泛采用。Pro/ENGINEER能較好地完成叉車模型零部件的三維造型，三維造型時(shí)常用以下方法：①對(duì)形狀比較規(guī)則的簡單零件，利用三維軟件自帶的標(biāo)準(zhǔn)幾何體（方形、圓柱、圓管、圓錐和球、溝槽）庫，直接生成零件實(shí)體,如方板、光軸、軸套等。②繪制最能反映零件基本特征的幾何草圖，經(jīng)拉伸、旋轉(zhuǎn)生成三維實(shí)體.③沿路徑配置的二維幾何圖形經(jīng)掃描,蒙皮生成曲面形實(shí)體。④從草圖入手建模設(shè)計(jì)者根據(jù)設(shè)計(jì)的要求用手勾畫出理想的結(jié)構(gòu)形狀，然后賦予每一條曲線以尺寸約束或幾何約束，使曲線按照設(shè)計(jì)者的意圖去更新交換，生成參數(shù)化特征的實(shí)體建模。從草圖入手建模很容易實(shí)現(xiàn)參數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計(jì),是叉車模型最理想的建模方式。⑤利用三維實(shí)體間的布爾運(yùn)算（交、并、補(bǔ)),將多個(gè)簡單零件組合成一體，生成新的實(shí)體等等，且生成的實(shí)體模型均采用參數(shù)化特征造型.（2)叉車模型部件與整機(jī)的三維造型完成了所有零件的三維實(shí)體造型之后,就可以進(jìn)行部件與整機(jī)的裝配仿真。整個(gè)流程先從零件到部件，再從一級(jí)部件到總成，再往上直到整機(jī)。即采用自下而上的倒樹狀層次結(jié)構(gòu)法,各級(jí)部件通過引用一系列下級(jí)零部件模型組裝而成，它不僅描述一個(gè)部件與下級(jí)零部件之間的裝配從屬關(guān)系，同時(shí)也記錄所屬下級(jí)零部件之間的裝配定位關(guān)系。圖3-8叉車部件三維造型整車裝配盡量與車間實(shí)際裝配過程一致，首先將行走架本體定位，在行走架上安裝四輪一帶、行走減速器和行走馬達(dá)等,形成行走裝置總成。然后再安裝平臺(tái)本體，在平臺(tái)本體上安裝回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、柴油機(jī)、液壓油箱、柴油箱、司機(jī)室、閥組、和工作裝置等。生成叉車模型整機(jī)三維造型，如圖3—7所示.圖3-8叉車模型整體三維圖三維實(shí)體模型通過高級(jí)渲染就可以繪出具有真實(shí)感的叉車模型產(chǎn)品和部件效果圖，可以用于制作叉車模型產(chǎn)品樣本、對(duì)外宣傳推廣產(chǎn)品,避免了過去等樣機(jī)制造出來后才能推廣的弊端，加快了新產(chǎn)品的市場拓寬時(shí)間,提高產(chǎn)品的市場競爭能力。2。2干涉檢查和運(yùn)動(dòng)仿真在叉車模型新產(chǎn)品開發(fā)過程中，在投料加工之前利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行裝配仿真，可以發(fā)現(xiàn)零、部件設(shè)計(jì)上的尺寸干涉和結(jié)構(gòu)不合理,及時(shí)糾正設(shè)計(jì)中的不足,避免實(shí)際制造中出現(xiàn)問題，造成浪費(fèi)和損失。叉車模型設(shè)計(jì)不僅需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸正確無誤，還需要設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)性能好，以保證叉車模型在運(yùn)動(dòng)過程中不發(fā)生干涉,使用安全可靠。利用已完成的叉車模型三維模型，給出液壓缸運(yùn)動(dòng)的約束條件，并施加作用力,進(jìn)行二維或三維運(yùn)動(dòng)分析,可以分析機(jī)構(gòu)最小距離、每個(gè)挖掘位置的挖掘力、位移、速度、加速度和功率等參數(shù)。繪制運(yùn)動(dòng)軌跡包絡(luò)圖，從而分析工作范圍的大小和挖掘性能的好壞。裝配仿真技術(shù)可以從靜態(tài)角度保證設(shè)計(jì)尺寸的正確性，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真則從運(yùn)動(dòng)角度保證設(shè)計(jì)的合理性和可靠性。在設(shè)計(jì)階段把許多原本要在樣機(jī)試驗(yàn)時(shí)才能發(fā)現(xiàn)的問題一一加以解決,從而為企業(yè)帶來實(shí)實(shí)在在的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益.結(jié)語隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)界也正面臨著更激烈的競爭，這就對(duì)制造業(yè)企業(yè)提出了更高的要求：一個(gè)產(chǎn)品由最初的概念構(gòu)想到制造完成再到銷售所需的時(shí)間要盡量短，產(chǎn)品質(zhì)量要好，制造成本要盡量低，而且用戶對(duì)產(chǎn)品的需求也越來越趨向于個(gè)性化。但自1986年參數(shù)化設(shè)計(jì)出現(xiàn)以來，十幾年來計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)一直沒有大的突破，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件主要應(yīng)用于產(chǎn)品的詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，所屬應(yīng)用場合主要作為一個(gè)實(shí)體造型工具用在產(chǎn)品的造型方面，同時(shí)這些造型軟件在產(chǎn)品細(xì)部設(shè)計(jì)過程中提升的生產(chǎn)力在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中也很有限。在激烈的國際化競爭面前,企業(yè)學(xué)要的不是在某個(gè)產(chǎn)品細(xì)節(jié)上有一個(gè)工具做的更好，而是要有一個(gè)完美的產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)和制造的解決方案,但是目前的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)不能滿足這種需求。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)不是幫助設(shè)計(jì)人員來進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是吧一個(gè)相好的設(shè)計(jì)做成實(shí)體，因此現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)在應(yīng)用中設(shè)計(jì)量所占有的比重很小，因?yàn)樵谀阕鲈O(shè)計(jì)時(shí)候,已經(jīng)想好了這個(gè)設(shè)計(jì)的形狀,但是沒有進(jìn)行真正的設(shè)計(jì)，大部分時(shí)間花費(fèi)在應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)熊怎么樣把實(shí)體做出來上面。從最初的繪圖類的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)再到參數(shù)化造型的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，我們可以看到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)下一個(gè)發(fā)展趨勢就是要進(jìn)行真正的設(shè)計(jì)，即用創(chuàng)新設(shè)計(jì)取代傳統(tǒng)的參數(shù)化造型技術(shù)。因?yàn)楫a(chǎn)品開發(fā)更多更重要的是非數(shù)據(jù)計(jì)算，需要通過思考推理和判斷來解決創(chuàng)新活動(dòng).利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)能夠縮短設(shè)計(jì)時(shí)間、提供方便有效地制造接口，但是只有創(chuàng)新活動(dòng)才能真正從根本原理上進(jìn)行產(chǎn)品個(gè)性，才能為社會(huì)提供種類更多、功能更豐富的、價(jià)格更經(jīng)濟(jì)的、性能更有效地新產(chǎn)品，才能在產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、價(jià)格等方面產(chǎn)生質(zhì)的飛躍?？梢哉f現(xiàn)代設(shè)計(jì)的核心就是創(chuàng)新設(shè)計(jì),它需要根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),根據(jù)新型技術(shù)所提供的新原理、新方法，進(jìn)行產(chǎn)品的分析設(shè)計(jì)。另外許多專家學(xué)者認(rèn)為以后計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)中必將引入人工智能,這也是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)趨勢。

未來的PRO-E發(fā)展將是參數(shù)化的設(shè)計(jì),二次開發(fā)將是其中的一個(gè)重要方向，這就需要將其集中化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化。

1、集中化

涉及的功能集中、信息集中、過程集中于動(dòng)態(tài)聯(lián)盟中的企業(yè)集中；與其它軟件的集中,更是在設(shè)計(jì)中起到舉足輕重的作用

2、網(wǎng)絡(luò)化

技術(shù)的飛速發(fā)展，改變了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)模式，使得資源得到更好的利用.

3、智能化

在實(shí)現(xiàn)集中話和網(wǎng)絡(luò)化的同時(shí),將人工的智能技術(shù),特別是專家的系統(tǒng)技術(shù)，與傳統(tǒng)的pro—e技術(shù)結(jié)合起來，形成能夠完成方案構(gòu)思與擬定設(shè)計(jì)方案與選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)確定等設(shè)計(jì)活動(dòng)智能化的PRO—E系統(tǒng),是PRO—E發(fā)展方向

4、標(biāo)準(zhǔn)化

將PRO-E繪的圖用ANSYS或ADAMS進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析，運(yùn)動(dòng)分析，熱分析,都需要將圖像格式標(biāo)準(zhǔn)化為IGES,STEP；接口標(biāo)準(zhǔn)化CGI，計(jì)算機(jī)體系源文件CGM,面向圖形應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn)GKS和PHIGS等等?？傊谘邪l(fā)上的投入,是值得探究的一件事情。在高端方向引領(lǐng)機(jī)械行業(yè),既能促進(jìn)自身發(fā)展,有能創(chuàng)造巨