3 Pro/E功能介绍

3.1引言

    Pro/E是全方位的3D产品开发软件包，和相关软件Pro/DESINGER（造型设计）、Pro/MECHANICA（功能仿真），集合了零件设计、产品装配、模具开发、加工制造、钣金件设计、铸造件设计、工业设计、逆向工程、自动测量、机构分析、有限元分析、产品数据库管理等功能，从而使用户缩短了产品开发的时间并简化了开发的流程，国际上有27000多企业采用了PRO/ENGINEER软件系统，作为企业的标准软件进行产品设计。

3.2 Pro/E对三维模型的处理
3.2.1 Pro/E的三维模型创建功能

    特征造型是几何造型技术的发展，它对诸如零件形状、尺寸、工艺、功能等相关信息的综合描述更直观和更具工程含义。基于特征的造型系统一般先将大量的标准特征或用户自定义特征存入数据库，在设计阶段调用特征库中的特征作为基本造型单元进行建模，再逐步输入几何信息、工艺信息，建立零件的特征数据模型，并将其存入数据库。基于特征的造型方法大大地提高了设计效率和质量，同时在设计过程中设计人员可方便地进行特征的合法性、相关性检查，便于组织复杂的特征。特征建模过程实际上是一系列特征的累加过程。

    在三维建模中主要有以下3种特征:

(1)实体特征 它是构建三维模型的基本单元和主要设计对象。实体特征可以是正空间特征(如实体的突出部分)，也可以是负空间特征(如实体上的孔、槽等)。在Pro/E中，根据建模方式和原理的差异，把实体特征进一步分为基础特征和工程特征。基础特征是三维模型设计的起点，包括拉伸特征、旋转特征、扫描特征和混合特征等；工程特征是在基础特征上的附加特征,它的创建依赖于已存在的基础特征，是有一定工程应用价值的特征，包括孔特征、肋特征、倒角特征和拔模特征等。

(2)曲面特征 它是一种没有质量和体积的几何特征，对曲面的精确描述比较复杂，在目前三维造型中通常采用“B样条曲线”为基础，通过曲率分布图对曲线进行编辑，进而得到高质量的曲面造型。曲面特征主要用于产品的概念设计、外形设计和逆向工程等设计领域。

(3)基准特征 指参数化设计的基准点、基准轴、基准曲线、基准平面和坐标系等。一般来说，基准特征主要用于辅助三维模型的创建。

3.2.2 Pro/E建模的一般过程

    建模的各个过程有机地结合起来，形成一个整体，整个建模过程就是基于特征为基本单位的参数化设计过程。其中参数包括几何参数和尺寸参数。几何参数确定了实体特征基本位置的固定关系，尺寸参数决定了产品外观尺寸和相对距离。利用参数可以准确控制和修改所建立的三维模型。

Pro/E建模的一般过程如下：

(1) 建立或选取基准特征作为模型空间定位的基准：如基准面、基准轴和基准坐标系等。建立每个实体特征时,都要利用基准特征作为参照；

(2) 建立基础实体特征：拉伸、旋转、扫描、混合等。利用Pro/E建模首先从整体研究将要建模的零件,分析其特征组成，明确不同特征之间的关系和内在联系，确定零件特征的创建顺序，在此基础上进行建模、添加工程特征等设计。通过二维平面草绘图的旋转、拉伸、扫描和混合等工具来实现三维实体模型的构建。Pro/E三维模型将线框、曲面和实体三者结合起来；

(3) 建立工程特征：孔、倒角、肋、拔模等；

(4) 特征的修改：特征阵列、特征复制等编辑操作；

(5) 添加材质和渲染处理。  

 3.2.3 利用族表实现零件系列化设计   

    系列化设计是指对于某些基本形状相似的零件，通过修改参数即可自动生成新的系列化零件的设计方法，系列化设计可大大节省设计时间，提高设计效率。Pro/ E提供的族表实质上是一电子表格，该表格由行和列组成。族表中由用户建立的零件为基础零件(父零件)，以基础零件为基础，通过控制参数驱动生成的零件为族成员(子零件)，所有基础零件和族成员的集合即为族表。

3.3 Pro/E的特点及产品外观造型设计

    Pro/E独树一帜的软件功能直接影响了我们工作中的设计、制造方法。与其他同类三维软件（MDT、UG、CATIA等）相比，Pro/ENGINEER的不同之处在于以下几点：

（1）基于特征的（Feature-Based）

Pro/E是一个基于特征的（Feature-Based）实体模型建模工具，利用每次个别建构区块的方式构建模型。设计者根据每个加工过程，在模型上构建一个单独特征。特征是最小的建构区块，若以简单的特征建构模型，在修改模型时，更有弹性。

（2）关联的（Associative）   

    通过创建零件、装配、绘图等方式，可利用Pro/ENGINEER验证模型。由于各功能模块之间是相互关联的，如果改变装配中的某一零件，系统将会自动地在该装配中的其他零件与绘图上反映该变化。

（3）参数化（Parametric）

    Pro/ENGINEER为一参数化系统，即特征之间存在相互关系，使得某一特征的修改会同时牵动其他特征的变更，以满足设计者的要求。如果某一特征参考到其他特征时，特征之间即产生父/子（parent/child）关系。

（4）构造曲面（surface）

    复杂曲面的生成主要有三种方法：1）由外部的点集，生成三维曲线，再利用Pro/E下surface的功能生成曲面；2）直接输入由Pro/designer（造型设计）产生的曲面；3）利用import（输入）功能，以IGES、 SET、VDA、Neutral等格式，输入由其他软件或三维测量仪产生的曲面。

（5）在装配图中构建实体

    根据已建好的实体模型，在装配（component）中，利用其特征（平面，曲面或轴线）为基准，直接构建（Create）新的实体模型。这样建立的模型便于装配，在系统默认（default）状态下，完成装配。

    在产品进行设计之前，首先要搞清楚利用软件进行设计的步骤或流程。使用PRO/E一般要遵循一定的流程：

（1）确定产品的基本结构

    分析产品的基本结构，确定将产品分为几部分，根据产品的特征，建立特征曲线，使用PRO/E可接受的造型方法，构建产品的主体轮廓。例如，可将电饭煲分为三部分：锅盖总成、按键总成、锅体总成。在设计时，可先将锅盖、锅体、按键作为一体来考虑，设计完成后，用分模的方法分为三部分，按键的形状及装配位置要同锅体的曲面配合，因此，该产品应按照锅盖部分、锅体部分、按键部分的顺序进行设计。

（2）建模

    按照PRO/E建模的规则，使用各种适当的建模方法，建立主体模型。其设计思路是由简到繁，由基本到复杂，复杂的几何体都是由一个简单的几何特征组合构成的。

（3）修剪曲面

    使用SURFACE菜单下的各种选项，如MERGE（融合曲面），包括：JOIN（连接）、INTERSECT（相交）、TRIM（修剪曲面）、EXTEND（延伸曲面）等，对曲面进行修剪、编辑，完成模型的初步设计。

（4）曲面检测

    检查曲面光滑度、曲率变化的连续性等项目，来确认曲面是否符合设计要求。一般情况下，对曲面进行渲染RENDER或SHADING处理，通过VISIBILITY（可见度）、TRANSPARENCY（透明度）、LIGHT（灯光设置）等手段，产生高清晰度的曲面，判断曲面的光滑性。此外，还可以用ANALYSIS-SURFACE ANALYSIS工具，对曲面的最小曲率半径、最大曲率半径、高斯曲率（GAUSS CURVATURE）等项目进行检测，从曲率图表、彩色图象的颜色变化，可以直观地了解曲面的光滑性。如果曲面的外观质量不符合设计要求，可以修改曲面的参数，以得到效果符合要求的曲面。由于PRO/E软件的基本特征之一就是参数化，通过改变参数实现曲面的变化是很容易的。

（6）圆顺边角

    在建立CAD模型时，特征与特征之间存在父/子关系，如果增加特征或修改特征，则会引起边、面的改变，从而导致圆角特征失败，因此，边、面的圆角或光滑过度一般在模型设计的后期进行。Pro/E提供强大的圆角功能，可以完成单一边界、多边界，单一半径、变半径的圆角。此外利用软件提供的Advanced Round（高级圆角功能），通过指定圆角的形式、圆角相交时截面的形状，可达到圆顺部分不同的外观效果，是区别于其他三维软件的特色之一。在实际使用过程中，笔者发现倒圆角有一定的先后顺序，遵循由大到小、先凹后凸的原则，一般可获得成功。如果产生失败，采用改变圆角顺序、Boundary（边界曲面）和特征结合使用的方法，往往能得到满意的效果。

    最后，Pro/Engineer Wildfire版本更加完善了软件的用户界面和功能，其中包含了目前国际上先进的工程设计理念和设计思想，如To-down设计、并行设计、柔性设计、系统灵敏度设计技术，在进一步推广和使用Pro/E软件的同时,这些先进的设计技术也将引入到工业产品造型设计中，与其他三维造型设计软件相比，Pro/E在结构设计上具有特殊的优势，将Pro/E运用到产品造型设计和结构设计的各个环节必将全面推动产品设计的发展和进步，与世界先进计算机辅助设计技术接轨。