Pro/E软件三维技术在结构设计中的应用

       摘要：文章主要介绍了Pro/E工程软件功能及作用，并以某抛物面天线为例说明了三维实体造型的一般过程。 

　　关键词：三维设计 实体造型 　 

　　一、概述 

　　Pro/EN GINEER（简称Pro/E）是由美国PTC公司推出的一套功能强大的三维CAD/CAM参数化软件系统。其内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、工程图输出到生产加工成产品的全过程。工程人员在进行结构设计时，采用二维软件不能进行装配干涉检查、数据分析等工作，出错率也很高。对于结构相同，尺寸不同的系列产品，采用二维软件设计时，不能实现相似结构的快速替换，因此，利用计算机三维设计工具合理地解决这些问题无疑具有一定的现实意义。 

　　二、Pro/E软件的基本功能和作用 

　　Pro/E作为CAD/CAM/CAE技术集成的优秀软件，是集成了实体建模、数控编程、工程分析及制图、装配和测试等的软件包，可有效利用共享的应用数据库和通用用户接口，并将这些软件包的功能模块集成一体，成为机械产品分析计算、设计优化的自动化软件系统。 

　　1、 直接画出机械零件的3D三维图形 

　　在画出二维截面草图后，该软件可以将二维草图经过拉伸、旋转、放样、倒角、布尔运算等操作，形成所需的零件三维实体模型。在屏幕上可直接显示、修改设计尺寸，并可检查结构等方面是否合理、规范。 

　　2、组建设备的3D装配视图 

　　通过软件的组合键我们可以从任何一个角度去观看单个零件或组件的3D视图，如果设计结构不合理或比例失调，很容易被发现，并对零件加以修改，且在修改中极为方便，只要将尺寸结构错误的零件相应部分进行修改，就可以达到目的要求。 

　　3、计算零件重量和表面积 

　　当设计完成一个零件后，在很多时候需要确定它的外形尺寸、整体重量、外表面积等外观因素。Pro/E可以从相应的菜单中找出计算方法，很方便的得到零部件的外形尺寸、重量及表面积。 

　　4、生成工程图 

　　建立三维实体模型后，可以对其进行任意方向上的观察，看其是否满足设计及使用要求，满意后可利用该实体模型，自动生成三视图，还可以生成任意位置剖视图，然后进行尺寸标注，即可生成二维工程图。 

　　5、生成真实感极强的动画图像 

　　将设计的三维模型和3Dmax等软件结合，同时可以调整灯光布置场景，赋以模型一定的材料，可以生成具有关照效果的模型动画图像。 

　　Pro/E软件结合技术人员的设计思想和习惯，还建立了统一的数据库并具有完整的数据模型。它以其强大的参数式设计和统一数据库管理等特点，实现了特征的尺寸驱动和3D实体与2D工程图的双向关联驱动，克服了二维图形不能包含产品所有设计信息的缺点。 

　　三、利用Pro/E软件制作曲面天线的三维造型 

　　Pro/E软件三维实体造型的一般过程尽管机械产品的结构形式千变万化，但在计算机上进行三维实体造型还是有一些规律可循，一般过程如下：创建草图→根据零件的基本特征和附加特征生成零件的三维模型→一依照装配关系装配零部件→添加场景形成部件装配图。 

　　在天线的设计中，反射面的设计是一个关键的步骤，其精度对天线性能产生的影响很大。Pro/E软件有强大的曲面造型功能，可以设计拟合精度相当高的曲面，而且大大缩短了设计周期，在以前的天线反射面设计中，其反射面的绘制是通过天线反射面理论计算出来的数据，在以投影曲线的方式，用人工的方法进行曲面的拟合，但是这种标识方式非常粗糙，不能精确、客观、全面、形象地标识天线发射曲面的三维曲面形状。现在使用Pro/E软件，利用其先进的三维曲面造型方法就可以对天线反射面进行三维曲面精确造型，下面以某抛物面天线为例讲述如何利用Pro/E软件进行天线抛物面设计。 

　　点击工具条上的“插入基本曲线”，在弹出的菜单管理器中选择“从方程”，然后点击“完成”，根据提示选择系统坐标系，然后选择笛卡尔坐标系，在弹出的记事本中写入方程，保存此记事本，点击“确定”，生成曲线，然后选择“曲面拉伸”生成抛物曲面，使焦点与抛物面上下端面的连线形成相同的俯仰角度。用此连线拉伸成的曲面对形成的抛物曲面进行切割。 

　　利用Pro/E建模“加厚”功能将天线面片体加厚成为天线面实体，接着根据天线面的曲线在其背面根据设计要求进行“筋”“肋”等形状的外形设计，这样可以在几分钟内生成天线结构，及准确又快捷。设计者可以通过移动、放大和旋转等命令，非常直观的观察所生成的天线结构是否美观和协调，并进行修改。 

　　经过Pro/E建模后得到的效果图已经能清晰的展现产品的设计,但是还需要PhotoShop对产品最终效果进行全面的处理,像设置图像的饱和度,亮度对比度等细节方面的修改。 

　　四、结束语 

　　利用Pro/E软件进行机械三维设计，使设计师获得了一个良好的三维空间环境，布置设计不再需要进行艰难的空间构思和想象，而是在很直观的三维环境下进行。同时也避免了大量而繁琐的空间尺寸计算，用直接的观察和测量来保证整个设计的正确性，对于促进企业的技术进步具有良好的推进作用。 　 

　　参考文献： 

　　[1]叶尚辉．天线结构设计[M]．北京：国防工业出版社，1980 

　　[2]詹友刚．Pro/ENGINEER Wildfire 工程图设计]M]．北京：电子工业出版社，2004