Pro/E软件使用及应用技巧

Pro/E操作软件是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，PTC）旗下的产品，它是一款集CAD/CAM/CAE功能于一体的综合性三维软件。Pro/E软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是目前主流的CAD/CAE/CAM软件之一。Pro/E广泛应用于机械、模具、工业设计、汽车、航空航天、电子、家电及玩具等行业。

1.Pro/E软件概述

Pro/E软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等。Pro/E还提供了全面、集成紧密的产品开发环境。是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能的综合性MCAD软件。Pro/E软件系列向下兼容但向上不兼容，也就是新版本可以打开旧版本的文件，但旧版本无法直接打开新版本的文件。虽然PTC提供了相应的插件以实现在旧版本中打开新版本的文件，但在很多情况下支持并不理想，容易造成软件在操作过程中直接跳出。

2.Pro/E的特点及功能模块

（1）Pro/E的特点Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。此外，Pro/E还具有以下几个特点：

1）参数化设计。对于产品而言，可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束。Pro/E就充分利用了这一原理。

2）基于特征建模。Pro/E是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，用户可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。

3）单一数据库（全相关）。Pro/E是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，就可以反映在整个设计过程的相关环节上。

（2）Pro/E的功能模块

1）工业设计（CAID）模块。工业设计模块主要用于对产品进行几何设计。以前，在零件未制造出时，是无法观看零件形状的，只能根据二维平面图进行想象。现在，用3DS可以生产实体模型，但用3DS生成的实体模型在工程实际中是“中看不中用”。用Pro/E生成的实体模型，不仅中看，而且还相当地管用。事实上，Pro/E后阶段的各个工作数据的产生都要依赖于实体建模所生成的数据。Pro/E的工业设计模块包括：Pro/3DPAINT（3D建模）、Pro/ANIMATE（动画模拟）、Pro/DESIGN（概念设计）、Pro/NETWORKANIMATOR（网络动画合成）、Pro/PERSPECTA-SKETCH（图片转三维模型）、Pro/PHOTORENDER（图片渲染）几个子模块。

2）机械设计（CAD）模块。机械设计模块是一个高效的三维机械设计工具，它可以绘制任意复杂形状的零件。Pro/E生成曲面的方法有拉伸、旋转、放样、扫掠、点阵等。由于生产曲面的方法较多，因此Pro/E可迅速建立任何复杂曲面。它既能作为高性能系统独立使用，又能与其他实体建模模块结合起来使用，它支持GB、ANSI、ISO和JIS等标准。此模块包括以下几个模块：Pro/ASSEMBLY（实体装配）、Pro/CABLING（电路设计）、Pro/PIP-ING（弯管铺设）、Pro/REPORT（应用数据图形显示）、Pro/SCAN-TOOLS（物理模型数字化）、Pro/SURFACE（曲面设计）、Pro/WELDING（焊接设计）。

3）功能仿真（CAE）模块。功能仿真模块主要进行有限元分析。利用该功能，在满足零件受力要求的基础上，便可充分优化零件的设计。此模块包括：Pro/FEMPOST（有限元分析）、Pro/MESH（有限元网格划分）等模块。

4）制造（CAM）模块。在机械行业中用到的CAM制造模块中的功能就是数控加工。Pro/E的数控模块包括：Pro/CASTING（铸造模具设计）、Pro/MFG（电加工）、Pro/MOLD-DESIGN（塑料模具设计）、Pro/NC-CHECK（NC仿真）、Pro/NCPOST（CNC程序生成）、Pro/SHEETMETAL（钣金设计）。

5）数据管理（PDM）模块。Pro/E的数据管理模块在计算机上对产品性能进行测试仿真，找出造成产品各种故障的原因，从而排除产品故障。该模块就像Pro/E家庭的一个大管家，将触角伸到每一个任务模块，并自动跟踪用户创建的数据，这些数据包括用户储存在模型文件或库中零件的数据。这个管家通过一定的机制，保证了所有数据的安全及方便取用。

6）数据交换（Geometry Translator）模块。在实际中还存在一些别的CAD系统，如UG、CATIA等，由于它们门户有别，所以自己的数据都难以被对方所识别。但在实际工作中，往往需要接受其他的CAD数据。这时该模块就会发挥作用。Pro/E中几何数据交换模块包括：Pro/CAT（Pro/E和CATIA的数据交换）、Pro/CDT（二维工程图接口）等。

3.Pro/E的工作环境

图4-51所示为Pro/E 5.0零件设计模块的工作界面，主要包含标题栏、主菜单、工具栏（主工具栏和特征工具栏）、导航栏和绘图区等几个部分。

图4-51 Pro/E 5.0工作界面

（1）标题栏 标题栏位于屏幕的最上端，用来显示软件名称、当前功能模块和当前文件名。与Windows标准窗口一样，用户可通过标题栏右侧的3个图标将当前窗口最小化、最大化和关闭。

（2）菜单栏 菜单栏位于窗口顶端，用于用户进行CAD/CAE/CAM操作时，控制软件的整体环境。菜单栏包括文件、编辑、视图、插入、分析、信息、应用程序、工具、窗口及帮助。每个菜单标题都提供一个下拉式的选项菜单，选项菜单中显示所有与该功能菜单有关的命令选项。

（3）主工具栏 主工具栏的系统默认位置位于主菜单的下方，用户可自行指定工具栏放置的位置，但习惯上采用系统默认的位置。主工具栏包含了大部分常用控制功能的工具图标。

（4）导航栏 导航栏中可显示特征创建的先后顺序，显示当前的零件、装配或制造中所包含的特征，便于以后查看和修改。

（5）特征工具栏 特征工具栏中也是一些工具图标，这些图标使得创建特征变得更加方便。

（6）绘图区 绘图区为图形显示区，是整个Pro/E中界面面积最大的区域。用户生成的零件实体、装配图及二维工程图都在该窗口内显示。

4.Pro/E实例操作

（1）简单零件建模实例

1）创建新文件。单击工具栏内的“新建”按钮，或单击主菜单里“文件”→“新建”命令，弹出图4-52所示的“新建”对话框，新建的文件类型选“零件”，子类型选“实体”，文件名可以是默认的“prt0001”；系统默认模板为英制模板，因此取消“使用默认模板”复选框中的“√”，单击“确定”按钮，弹出图4-53所示的“新文件选项”对话框，选择长度单位为mm、力单位为N、时间单位为s的米制模板“mmns_part_solid”，单击“确定”按钮。

图4-52 “新建”对话框

图4-53 “新文件选项”对话框

系统开启了新的零件设计窗口，单击主工具栏中“”按钮，不显示基准坐标系PRT_CSYS_DEF和旋转中心。

2）绘制回转体零件。单击特征工具栏中的“旋转工具”按钮，或单击主菜单里的“插入”→“旋转”命令，弹出图4-54所示的旋转特征操控面板。单击操控面板的“放置”→“定义”按钮，系统弹出“草绘”对话框，单击基准平面TOP选取其作为草绘平面，系统默认下列各项：视图方向为反向，参照平面为RIGHT基准面，参照平面的法线方向指向显示器右侧。单击“草绘”按钮，草绘平面TOP自动转正。

图4-54 旋转特征操控面板

草绘图4-55所示截面，单击草绘命令工具栏中的“确定”按钮。

可单击旋转特征操控面板中的“预览”按钮观察生成的特征。单击旋转操控面板中的“确定”按钮，生成图4-56所示的回转体零件图。

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图4-55 回转体草绘截面

图4-56 回转体零件图

3）回转体零件上不通孔的创建。单击特征工具栏中的“拉伸”按钮，弹出图4-57所示的拉伸特征操控面板。

图4-57 拉伸特征操控面板

单击操控面板中的“放置”→“定义”按钮，系统弹出“草绘”对话框，点选草绘平面为“曲面：F5”，即回转体底面，系统默认的参照平面为“曲面：F5”，参照平面的法线方向指向显示器底部。单击“草绘”按钮，草绘平面自动转正。

草绘图4-58所示截面，单击草绘命令工具栏中的“确定”按钮。

图4-58 不通孔草绘截面

拉伸特征操控面板具体设置如图4-59所示，要单击操控面板中的“去除材料”按钮，注意通过单击“去除材料方向”按钮来调整去除材料的方向。

图4-59 设置后的拉伸特征操控面板

可单击拉伸特征操控面板中“预览”按钮观察生成特征，如果合适则单击操控面板中的“确定“按钮，生成图4-60所示的零件实体图。

图4-60 带不通孔的回转体零件图

4）保存文件。单击主工具栏中的“保存”按钮，或单击主菜单中的“文件”→“保存”命令，弹出“保存对象”对话框。选取好要保存到的工作目录，单击“确定”按钮即可。

（2）零件装配 在Pro/E中创建一个装配图的步骤如下：

1）新建一个装配图文件。单击“文件”→“新建”命令，或者单击“新建”按钮，弹出“新建”对话框，分别选择“组件”、“设计”单选按钮如图4-61所示，使用默认模板；在随后弹出的“新文件选项”对话框中选用米制模板“mmns_asm_design”，如图4-62所示，单击“确定”按钮进入组件工作模式。

图4-61 “新建”对话框

图4-62 “新文件选项”对话框

2）放置一个已建好的零件。单击“插入”→“元件”→“装配”命令，或单击“装配元件”按钮，弹出“打开”命令的对话框，选择需要配置的元件，元件就会出现在工作区中，伴随出现“元件放置”对话框。

3）添加约束。通过给插入的元件添加约束，确定元件与其他元件或组件的相对位置，将元件装配在一起。重复上述步骤，直至装配完所有的元件。常见装配约束类型如下：

①匹配。“匹配”约束用于定位两个曲面或基准平面，并将它们的法向彼此相对。

②对齐。“对齐”约束可使两个平面共面（重合并法向相同），两条轴线同轴，或两个点重合，可以对齐旋转曲面或边。

③插入。“插入”约束可将一个旋转曲面插入另一个旋转曲面中，并使它们各自的轴同轴。当轴选取无效或不方便时可使用这个约束。

④坐标系。“坐标系”约束可通过将元件的坐标系与组件的坐标系对齐来创建，组件的坐标系既可以使用组件坐标系又可以使用零件坐标系，将该元件放置在组件中，可以用名称从名称列表菜单中选取坐标系，也可以即时创建，通过对齐所选坐标系的对应轴来装配零件。

⑤相切。“相切”约束可控制两个曲面在切点的接触。注意，该放置约束的功能类似于匹配约束，因为它配对曲面，但是不对齐曲面。

⑥直线上的点。“直线上的点”约束可控制边、轴或基准曲线和点之间的接触。

⑦曲面上的点。“曲面上的点”约束可控制曲面与点之间的接触，可以用元件或组件的基准点、曲面特征、基准平面或元件的实体曲面作为参照。

⑧曲面上的边。“曲面上的边”约束可控制曲面与平面边界之间的接触，可以用基准平面、平面零件或组件的曲面特征，或任何平面零件的实体曲面作为参照。

⑨自动。“自动”约束可将系统创建的元件的默认坐标系与系统创建的组件的默认坐标系对齐，系统放置原始组件中的元件。

4）生成爆炸图。装配完成后，单击“视图”→“分解”→“分解视图”命令，可查看装配体的分解视图。

通常系统按照默认位置生成的分解视图中各零件的位置往往不是用户所需要的，用户可以自行定义零件的位置，单击“视图”→“分解”→“编辑位置”命令，会弹出分解位置操控面板，如图4-63所示，选择合适的运动类型和运动参照即可。

图4-63 分解位置操控面板