基 于 Pro/E的 三 维 参 数 化 特 征 建 模 技 术 研 究 及 应 用 张亚双,任文涛
(沈 阳 农 业 大 学 工 程 学院, 沈 阳 110161
摘 要 :Pro/E是 美 国 参 数 技 术 公 司 (Parametric Technology Corporation , PTC 开 发 的 CAD/CAE/CAM软件。该软件是全方位的 3D 产品开发软件 , 将零件设计、产品组立、模具开发、 NC 加工、板金设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动量测、机构模拟、应力分析、产品数 据库管理等功能集于一体。其中,具有强大的参数化特征造型功能尤其受到业界的一致认同和广 泛地应用。为此, 论 述 了 基 于 Pro/E的 三 维参数 化建 模 技术的 特点 , 对 Pro/E建 模 技术 的种 类 和 方 法 进 行 了 详 细的 阐 述, 通 过 具 体 实 例 对 Pro/E的 三 维 参数化 建 模的具 体 步 骤进 行 了介 绍 。
关 键 词:计 算机 应 用 ; 参 数 化 特 征 ; 应 用 ; Pro/E;建 模 技术 中 图 分类 号 :TP39 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1003─ 188X(200603─ 0151─03
1 参数化特征建模技术的特点 1.1 特征
特征是一组与零件描述相关的信息集合,是组 成零件的基本元素,它包含了大量设计人员的设计 意图。一般可以分为 :形状特征、精度特征、材料特 征、技术特征和装配特征。特征应满足以下要求: (1 特征是以结构的实体几何(CSG 和边界表 示(B-Rep 为基础的几何形体定义;
(2 特征是参数化的几何实体,通过改变特征 尺寸参数,可以用有限的特征构造出各种零部件实 体模型;
(3 特征具有自己的属性,如精度、材料、技 术条件等。
从建模的角度来说,特征是一组具有特定关系 的几何或拓扑元素,反映了一个实际工程零件或部 件的特定几何形状。在参数化特征造型里,把特征 分为下面的两种类型:
(1 几何特征 (也叫形状特征 。 一是基本特征, 如体素特征、拉伸特征、旋转特征和扫描特征等; 二是成型特征,如孔、倒圆和倒角等。
(2 辅助特征。它是用来约束组成零件的不同 几何特征的位置。包括工作面、工作轴、工作点、 基准坐标系等。
1.2 参数化
参数化设计是通过定义特征间的几何约束和尺 寸约束,自动维护特征间的关联关系,保证模型修 改的一致性和有效性。参数化设计是以表达式的形 式存储设计参数,来实现参数驱动。主要有两种操 作类型:一是尺寸约束参数化,对形状特征进行尺 寸约束;二是定位约束参数化,即对特征进行定位 约束。 将参数化设计与特征建模结合起来 , 使得特征 作为参数的载体,通过特征的操作构造零件的几何 形状,使得不同特征的形状尺寸和位置尺寸在一定 范围内, 操作者可以根据需求调整参数值 , 得到所需 的零件。
2 Pro/E建模技术的种类及其具体方法 2.1 三维实体建模技术 2.1.1 简单三维实体建模技术
下面介绍生成简单三维实体所用的拉伸、 旋转、 扫描和混合等基本操作方法和技巧。
拉伸特征是将一个用草图描述的轮廓或横断面 沿 垂 直 于 横 截 面 方 向 延 伸 一 段 距 离 后 所 生 成 的 特 征。草图、拉伸方向和拉伸长度是拉伸特征的 3要 素。旋转特征是草图轮廓或横断面,绕旋转中心线 转动扫过的轨迹所形成的特征。其中,草图轮廓、 旋转中心线和旋转角度构成了旋转特征的 3要素。 扫描特征是由
一组草图轮廓或横断面,沿某一路径 扫掠所形成的特征。扫描路径和扫描轮廓是扫描特 征的必备要素。混合特征是一组空间轮廓按一定的 顺序,在轮廓之间进行过渡生成的特征。混合特征 的生成必须具备两个或两个以上的轮廓,其中轮廓 可以是草图也可以是其它特征的面,甚至可以是一 个点。
收 稿 日 期 :2005-09-04
作 者 简 介 :张 亚 双 (1980- , 女 , 辽 宁 建 平 人 , 硕 士 研 究 生 , (E-mail bearriceshuangg@yahoo.com.cn。 - 151 -
简单三维实体的建模方法一般可以归纳为: (1 由基本体素产生标准几何体特征 (方块、 圆 柱、圆管、圆锥、球等特征 ;
(2 由满足约束条件的截面轮廓二维草图经过 拉伸 /旋转生成三维特征; (3 沿路径配置的二维几何图形经扫描 /蒙掠 生成曲面实体特征;
(4 结合以上 3种方法, 利用三维实体特征间的 布尔运算 (交 /并 /差 生成新的实体。
建模中参数的约束有两种形式:一是几何约束, 包括相互平行、相互垂直、相互同心、相互共线和 等长等,几何约束是确定要素之间的几何关系,这 种约束关系(具有参数化性在后面的设计中是保 持不变的;二是尺寸约束,包括长、宽、高、角度、 半径,距离等,这种约束用于确定要素之间的尺寸 大小和相对距离。
2.1.2复杂三维实体建模技术
在实际建模过程中,简单特征可能通过以上任 一种方法完成;但对复杂特征,常规的特征操作已 难以满足设计的要求,这时可以采用参数和关系式 等辅助工具和环形折弯、唇、螺旋扫描等高级特征 功能。尽管机械产品的结构形式千差万别,用途
基于Pro_E的三维参数化特征建模技术研究及应用(精)
