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基于Pro/E软件的参数化设计方法作者：王卓显，赵蓓芳来源：《科技资讯》 2015年第8期王卓显赵蓓芳（中国电波传播研究所山东青岛 266107）摘要：参数化设计是目前三维机械设计应用技术中最重要的技术之一，已被工业界所广泛采用，而参数化特征设计是Pro/E软件主要功能之一。
该文根据参数化设计概念及优点，总结了三维机械设计软件—Pro/E软件的参数化技术特点及常用参数化设计方法，并以机箱为例介绍了Pro/E软件参数化设计方法在产品设计过程中的应用方法和步骤，通过机箱参数化设计可在定制的用户交互界面进行设计参数的输入并直接生成模型，从而缩短产品研发和设计周期，提高设计质量。
该实例对Pro/E软件参数化设计方法在产品设计方面的应用有一定的借鉴参考。
关键词：参数化设计族表 UDF 程序（Pro/Program） Pro/Toolkit中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0032-02三维机械设计已经成为机械设计的潮流和趋势，它能反映实际产品的设计、构造及制造过程。
采用三维机械设计方法可以在设计之初建立三维立体模型，方便地进行产品设计，缩短了产品和研发设计周期，提高了设计质量。
参数化设计是目前维机械设计应用技术中最重要的技术之一。
作为应用最广泛的三维机械设计软件—Pro/E软件，是美国PTC公司开发的CAD/CAE/CAM三维软件，它具有参数化造型、模块化结构、基于特征的实体模型、3D实体模型、单一数据库及其全相关性等功能，可使产品设计开发流程大大简化，使设计工作直观化、高效化、精确化和系统化。
Pro/E软件在参数化设计方面的优点使其在产品参数化设计应用中发挥了巨大作用。
1 参数化设计概念及优点参数化设计指在已对图形所建立的几何约束（尺寸约束和拓扑约束）基础上，通过调整参数来修改和控制几何形状，从而自动实现产品的精确造型[1]。
参数化设计方法更符合和贴近现代CAD中概念设计以及并行设计思想，它与传统设计方法相比，不仅仅局限于产品的详细设计阶段，可支持设计过程的完整阶段；可以快速地进行设计修改并有效地利用以前的设计结果；支持并行设计符合设计人员的习惯。
M ECHAN ICAL RESEARCH & APPL ICATION 2007年 8月基于 Pro/E的自顶向下的产品参数化设计毛君 , 陈洪月 , 谢苗(辽宁工程技术大学机械工程学院 , 辽宁阜新 123000摘要 :介绍在 Pro / E的环境下 , 采用自顶向下的设计方法设计产品时的设计流程 , 并结合钻杆动力钳减速器的设计实例来加以论述 , 设计结果表明 , 采用自顶向下设计方法能够提高设计效率 , 实现团队间的并行工作。
关键词 : Pro / E;参数化建模 ; 自顶向下Top -downandparametricdesignofproductbasedonPro/EM aoJun, Chen Hong - yue, XieM iao(MechanicaldepartmentofLiaoningtechnicaluniversity,FuxinLiaoning123000,ChinaAbstract: The paper introduced the design flow of the p roduct w ith top - down design based on Pro / E, and elaborated it w ithcy and realized parallel work of workgroup.Keywords: Pro / E; parametric modeling; top - down1自顶向下设计本的空间设计需求、定重要的长度 , 也可定出产品中各零组产品的设计是一个渐进的过程 , 一般经过概念设计、数件的位置关系 , 并利用骨架进行装配。
除此之外 , 通过修改骨化设计和详细设计 3个阶段 , 这种渐进的设计过程称为自顶架模型还可以驱动零件的运动 , 来检测零件间是否存在干涉。
向下 ( Top - Down 设计 [ 1 ]。
自顶向下设计过程具有如下优 24传递设计信息点 :①符合产品设计过程和设计人员的思维过程。
20093804图1参数设计系统原理框图基于Pro ／E 的参数化设计王新亮，杜玉红（天津工业大学机械电子学院，天津300160）收稿日期：2009－02－27。
本文论述了参数化设计的概念，原理及特征，，着重阐述了参数化设计的方法和步骤。
／E ；尺寸驱动文献标识码：A文章编号：1009－9492(2009)04－0037－031引言产品设计的核心是构思。
传统的设计，要把自己的想法首先变成平面图，然后对其校核、修改，最后由生产者把平面图纸上的内容转化成三维的实物。
在整个开发过程中，设计者需要将很大一部分精力用于把三维构想转化到平面图纸上，即使使用CAD 辅助设计，只不过平面图的生成由图板变成了计算机屏幕，工作量并没有减少。
许多问题只有在见到产品时才能发现，产品的设计周期长，从而成本高了许多。
基于Pro ／E 的参数化界面清晰可靠，程序运行正确稳定，能够在很大程度上减少工作量，降低重复操作，并大大提高设计效率。
2参数化设计2．1参数化设计概念及原理［1－2］参数化设计的本质是基于约束的产品描述方法。
这是由于产品的整个设计过程就是约束规定、约束变换求解以及约束评估的约束求解过程。
产品模型的几何形状特征是通过约束来表达，以参数来控制产品的几何外形，通过对参数的变换来创建一系列形状相似的产品。
最常用的方法是尺寸驱动，它是指通过修改尺寸，来改变零件的几何外形。
参数设计用一组参数来定义几何图形尺寸数值并约定尺寸关系，提供给设计者进行几何造型使用。
参数的求解较简单，参数与设计对象的控制尺寸有显式的对应关系，设计尺寸的修改受到尺寸驱动。
生产中常用于设计对象的结构形状比较定型的产品（实例）系列化标准件。
参数设计系统的原理如图1所示。
2．2参数化造型的主要技术特征2．2．1约束约束的概念是：利用一些法则或限制条件来规定构成实体的元素之间的关系。
约束可分为尺寸约束和几何拓扑约束。
全尺寸约束是将形状和尺寸联合起来考虑，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制。
基于Pro/Engineer的三维零件模型的参数化设计*杨青1,陈东祥2,胡冬梅2(1.天津理工大学机械系,天津300191;2.天津大学机械工程学院,天津300072)摘要:在P ro/Engineer三维特征建模原理的基础上,利用Pro/Engineer具有全相关性、单一数据库等特点,详细研究了利用Pr o/Eng ineer二次开发工具P ro/T o olkit进行参数化二次开发的原理、方法以及实现的关键技术,延伸和扩展了Pr o/Eng ineer软件的参数化功能,实现了3D零件模型的二次开发,并给出了工程应用实例。
关键词:P ro/Eng ineer;Pr o/T oo lkit;参数化设计;二次开发中图分类号:T P391.72文献标识码:A文章编号:1001-2354(2006)09-0053-05Pro/Engineer系统是美国P T C公司的三维CA D/CA M系统,它提出了真正的全相关性(任何地方的修改都会自动反映到所有相关地方)、单一的数据库(整个Pro/Engineer系统建立在统一的数据库上,具有完整而统一的模型,提供了所谓双向关联性的功能,符合现代产品中/并行工程0概念,为产品的同开发提供了可能)、基于特征的参数化造型(Pr o/Eng ineer使对象特征成为产品几何模型的构造要素)等概念,已成为当今世界机械领域的新标准。
P ro/T o olkit是P ro/Eng ineer提供的二次开发工具包,它以C语言为依托,利用其开发的应用程序能够安全地访问和控制Pr o/Eng ineer,实现用户应用程序与Pr o/ Eng ineer系统的无缝集成,同时利用Pr o/T oo lkit提供的交互用户界面工具,设计出方便与实用的人机界面,从而大大提高系统的使用效率。
文中是关于P ro/T oo lkit在零件参数化二次开发方面的应用,是对国内外研究人员在二次开发实现的技术细节方面讨论较少的补充。
收稿日期:2002-12-14基金项目:江苏省333工程资助项目,干衣机三维造型技术研究 苏委知[2000]1号文章编号:100622343(2003)032036202基于Pro/E 零件模型的参数化设计技术研究李世国, 何建军(江南大学 机械工程学院,无锡 214063) 摘 要:通过对Pro/TOOL KIT 开发工具包的研究和分析,提出了基于三维模型的用户定义参数、用户定义特征和特征约束符号三种参数化设计方法,解决了程序设计中的关键技术。
在VC 的集成开发环境,使用MFC 进行Pro/E 应用程序的设计和创建,实现了交互界面的可视化设计。
关键词:Pro/E;V C 开发;CAD 应用程序中图分类号:TP391.72 文献标识码:A 实现产品设计的数字化离不开CAD/CAM 系统的支持,具有技术成熟、功能强大的Pro/E 参数化造型系统在设计和制造业中引起了人们的重视并得到了日益广泛的应用。
Pro/E 作为通用三维CAD/CAM 系统在功能上完全能够满足机械产品的设计要求,但是在系统操作的人性化和易用性方面并非完全尽人意。
因此,如何充分利用其具有优势的特征造型功能,高效地进行产品设计以满足市场需注是值得深入研究的问题,而Pro/E 系统的高级开发工具包Pro/TOOL KIT 为解决这一问题提供了有力的技术支持。
利用Pro/TOOL KIT 提供的C 程序函数库,可以在用户设计的C程序中检索、修改和创建Pro/E 的各类特征对象,开发基于Pro/E 的专用CAD/CAM 应用系统,从而可以大大扩充系统的原有功能,提高产品设计质量和效率。
在Pro/E 零件模型的基础进行产品的参数化设计,我们主要是采用人机交互造型和程序开发相结合的三维模型参数化设计策略,最大限度地利用原系统的基本功能,经济高效地实现对CAD/CAM 应用系统的开发。
这种方法特别适用于产品的系列化开发、标准件库的建立和零部件的变形设计,不失为一种对三维CAD/CAM 系统进行开发的实用方法。
基于pro／E的机械零件可靠性优化设计pro/E有着参数实体建模和数据全相关的特点，其在机械零件可靠性优化设计中有着重要的应用。
本文分析了基于pro/E的机械零件参数化建模和优化设计系统，研究了应用实例。
标签：pro/E系统；机械零件；可靠性；优化设计0 前言在三维CAD软件中，pro/E有着功能强大、操作性良好的优点，其在各个领域中有着广泛的应用。
pro/E以参数化实体建模技术为基础，采用单一数据库来实现实体零件尺寸、密度、参数以及工程资料等信息的存储。
对于机械零件来说，可靠性优化设计对于提升机械零件制造企业的市场竞争力有着积极的意义。
基于以上，本文简要研究了基于pro/E的机械零件可靠性优化设计。
1 机械零件参数化建模在pro/E中，用户可以通过扫掠、混合、拉伸以及自由曲面造型等来实现参数化模型的建立。
对于机械零件生产企业来说，可以通过pro/Toolkit来开发程序模块，进行机械零件的参数化建模，在pro/E中，其能够生成参数化的实体模型，机械零件结构尺寸结构被自动默认为参数，用户可以设置自己的变量来实现参数的方便管理，通过参数设置对话框来实现pro/E中机械零件相关参数的设定[1]。
在设定参数之后，通过关系设定界面来实现机械零件结构尺寸参数与用户参数的联系，从而完成参数化模型的参数驱动。
在参数化模型驱动关系设定完成之后，用户可以从程序中实现用户参数提取，以此来进行修改和更新，实现可靠性优化设计计算。
2 系统框架结构分析对于机械零件可靠性优化设计系统来说，其属于pro/E系统与应用程序的集成，采用模块化设计方式来进行用户应用程序设计。
机械零件可靠性优化设计系统架构如图1所示：2.1 用户应用程序如图1所示，用户应用程序系统主要包括拉杆模块、螺栓模塊、齿轮模块、法兰模块以及专用模块等众多独立的功能模块和用户数据库构成，通过众多独立的功能模块能够实现对机械零件可靠性优化设计和可靠度的计算，在具体应用的过程中，可以根据机械零件可靠性优化设计要求来进行功能模块的添加和更改，图1中包含了常用的机械零件设计功能模块，也可以是特定的系列化机械零件产品，采用模块化的设计方式能够保证程序挂接新模块的方便性[2]。
基于PRO/E参数化建模的产品快速修改设计研究3
张道富
(中国电子科技集团公司第十四研究所, 江苏南京210013)
摘 要:在进行产品结构框架总体设计时,需要所设计的产品结构框架具有很强的鲁棒性和可修改性,以便实现产品结构框架快速设计修改,基于PRO/E参数化建模技术提供了很好的解决方案,文章对参数化建模概念及其特点进行了论述,最后给出了基于该技术的应用实例,从应用实例可以看出实现了产品的快速修改设计。
关键词:参数化建模;修改设计;鲁棒性;PRO/E
中图分类号:TP391.9 文献标识码:B 文章编号:1008-5300(2005)04-0023-02
The Study on Pr oduct Quick Revisable Design Based
on PRO/E S oft Para metric Modeling
ZHAN G D ao2fu
(The14th R esearch Institute of CETC, N anjing210013,China)
Abstract:The p r oduct fra me work should has quite r obustable and revisable at the sa me ti m e t o design the whole fra me work of p r oduct,in order t o realize the fast modificati on of the p r oduct fra me work para meter.The para metric modeling technique based on PRO/E p r ovides good s oluti on against this p r oble m,this paper dis2 cusses the concep t and characteristic of para metric modeling,s ome app licati on instance based on this tech2 nique is given at last,the outcome shows that quick revisi on of the p r oduct is realizati on successful.
Key words:para metric modeling;revisable design;r obust;Pr o/engineer
0 引 言
在市场竞争日趋激烈的今天,市场的竞争就是时间的竞争,为了赢得市场的竞争,就必须争取宝贵的时间。
亦即在研制产品方案设计阶段就需要进行产品结构总体框架设计,这就需要所设计的产品结构框架具有很强的鲁棒性和可修改性,为了实现修改设计需要,可利用RP O/E软件进行产品结构总体框架参数化建模,它能很好地捕捉设计者的设计意图,然后进行参数化修改,可以很快地将产品结构总体框架转变为实际需要的产品,为提高产品设计效率提供了一种有力的手段,为赢取市场份额争取了时间,可以大大缩短产品的研制周期,提高生产效率。
1 参数化建模设计概念及特点
1.1 参数化设计概念
1.1.1 参数化设计
特征之间的相关性使得模型成为参数化模型。
因此,如果修改某特征,而此修改又直接影响其它相关(从属)特征,则Pr o/E NGI N EER会动态修改那些相关特征。
此参数化功能可保持零件的完整性,并可保持设计意图,参数化建模过程如图1所示。
图1 参数化建模过程
1.1.2 参数化设计特点[1]
相关性:通过相关性,Pr o/E NGI N EER能在“零
32
2005年第21卷第4期2005.Vol.21No.4
电子机械工程
Electro-M echan i ca l Eng i n eer i n g
3收稿日期:2004-08-10
件”模式外保持设计意图。
在继续设计模型时,可添加零件、组件、绘图和其它相关对象(如管道、钣金件或线缆)。
所有这些功能在Pr o /E NGI N EER 内都完全相关。
因此,如果在任意一级修改设计,项目将在所有级中动态反映该修改,这样便保持了设计意图。
1.2 参数化设计方法
即使最好的规划也会有不尽人意之处。
然而,如果在开始设计前便构想出模型,便可避免许多特征建模中出现的问题。
以下两种设计方法有助于设计者确定规划策略:1.2.1 自顶向下设计
从已完成的产品对产品进行分析,然后向下设计。
因此,可从主组件开始,将其分解为组件和子组件。
然后标识主组件元件及其关键特征。
最后,了解组件内部及组件之间的关系,并评估产品的装配方式。
掌握了这些信息,就能规划设计并能在模型中体现总体设计意图。
自顶向下设计是各设计单位的业界范例,用于设计历经频繁设计修改的产品,或者被设计各种产品的各单位所广泛采用。
1.2.2 由下到上设计
设计者从元件级开始分析产品,然后向上设计到主组件,成功的由下到上设计要求对主组件有基本的了解。
基于自下而上方式的设计不能完全体现设计意图。
尽管可能与自顶向下设计的结果相同,但加大了设计冲突和错误的风险,从而导致设计不灵活。
目前,由下到上设计仍是设计界最广泛采用的范例。
设计相似产品或不需要在其生命周期中进行频繁修改的产品的公司均采用由下到上的设计方法。
2 应用实例
下面以某机箱为例,采用参数化建模技术及自顶
向下设计方法来实现从产品框架结构到产品快速修改
设计过程[2]。
某机箱的结构框架如图2所示,其外形尺寸为500mm ×350mm ×194mm。
图2 某机箱的结构框架图
在此结构框架基础上的机箱外围框架零件如图3所示。
图3 某机箱外形图
下面是对机箱结构框架的长、宽、高分别修改为
800
mm 、500mm 、500mm 。
如图
4所示。
图4 某机箱结构框架修改图
在刷新前的结构框架基础上的机箱外围框架零件如图
5所示。
图5 某机箱结构框架刷新前的外形图
更新后,某机箱的外形图如图6所示。
图6 某机箱结构框架修改刷新后外形图
(下转第27页)
42电子机械工程第21卷
图4
转门上施加的冲击
图5 转门冲击响应应力结果
F UNCTI O N 功能,得到转门骨架最大内应力响应如图5,其结果小于材料许用应力,因此转门结构是安全的。
3 结束语
转门机柜在解决数字电路的使用性,提高机柜内设备的维修性等方面有着重要意义。
在充分消化机柜等相关标准的基础上,确定了转门及机柜的尺寸系列,充分体现了三化要求;对机柜的结构形式及刚强度设计进行了充分的分析和计算。
新型雷达用转门机柜可以满足车载的环境要求,目前已在部分产品上开始使
用,并可在更大的范围内得到使用和发展。
参考文献:
[1] 汪风泉,季馨.电子设备振动与冲击手册[M ].北京:科
学出版社,1998.
[2] 夏文干.中温固化胶及其胶接电子机柜的可靠性[J ].
电子工程,1994,(2).
作者简介:秦灏卿(1975-),男,江苏江阴人,工
程师,主要从事电子设备结构设计工作。
(上接第24页)
机箱中某零件的外形图在修改前的外形图如图7所示。
图7 某机箱的某零件修改前的外形图在修改刷新后的零件外形图如图8所示。
图8 某机箱的某零件修改后的外形图
3 结 论
通过某机箱从产品结构框架到产品的修改过程充
分说明采用基于PRO /E 的参数化建模技术可以快速地实现产品修改设计。
实现从整件到部件及零件的全相关设计,可以大大降低设计差错性,提高设计效率,节约设计成本。
参考文献:
[1] 沈浩,杨君顺.PRO /E 行为建模优化设计的探索与实践
[J ].陕西科技大学学报,2003,21(6):74-77.
[2] 标准化室.机箱、机柜、插件设计标准说明书[Z ].南京
十四所企业标准手册,1999.
作者简介:张道富(1973-),男,四川资中人,工
学博士,工程师,主要从事雷达总体结构设计研究工作。
7
2第4期秦灏卿:新型雷达用转门机柜骨架设计 。
