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1、精品资料Proe的主要应用.Pro/E的主要应用摘要：Pro/E是美国PTC公司旗下的产品Pro/Engineer的简称，是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。Pro/E是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/之一。关键词：三维软件，Pro/e，机械，应用正是由于Pro/E的强大功能，使得它在很多领域得到了广泛的应用。下面主要通过Pro/E在各方面的应用来介绍其作用和功能。一
2、、建模ProE是一款参数化建模软件，具有丰富的零件实体建模功能，能进行变量化的草图轮廓绘制，并能自动进行动态约束检查。通过拉伸、旋转、薄壁特征、抽壳、特征阵列，以及打孔等操作，更简便地实现机械产品的开发设计。通过扫描、混合、填充，以及拖动可控的相关操作，能生成形状复杂的构造曲面，可以直观地对曲面进行修剪、延伸、倒角和缝合等操作。ProE的所有模块都是相关联的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用
3、。ProE是基于特征的参数化造型，可以按预先设置很容易地进行修改、装配、加工、制造，通过给这些特征设置参数，然后修改参数，很容易进行多次设计叠代，实现产品开发。ProE的数据管理模块可以加速产品投放市场，在较短的时间内开发更多的产品。参数化设计是指零件或部件的形状比较定型，用一组参数约束该几何图形的一组结构尺寸序列，参数与设计对象的控制尺寸有显式对应，当赋予不同的参数序列值时，就可驱动达到瓶的目标几何图形，其设计结果是包含设计信息的模型。参数化为产品模型的可变性、可重用性、并行设计等提供了手段，使用户可以利用以前的模型方便地重建模型，并可以在遵循原设计意图的情况下方便地改动模型，生成系列产品，
4、大大提高了设计效率。用ProENGINEE进行参数化设计，只需将某系列的零件设计成一个模型，在模型上标注尺寸，尺寸线可以看成一个有向线段，上面的尺寸数字就是参数名，其方向反映了几何数据的变动趋势，长短反映了参数现值，这样就建立了几何实体和参数间的关系，由用户输入的参数名找到对应的实体，进而根据参数值对实体进行编辑修改，以得到新的模型，实现参数化设计。许多机械零件的形状结构具有共同特征，只是在相对大小或局部特征上存在一定的差异，如果能够通过一个模板模型衍生出不同的模型，就会大大提高设计效率。参数化设计是将系列化、通用化和标准化的定型产品中随产品规格不同而变化的参数用相应的变量代替，通过对变量的修
5、改，从而实现同类结构机械零件设计的参数化。参数化造型的基本思想是用数值约束、几何约束和方程约束来说明产品模型的形状特征，从而得到一簇在形状或功能上具有相似性的设计方案。参数化实体造型的关键是几何约束关系的提取、表达、求解，以及参数化几何模型的构建。软件提供了非全约束的参数化实体特征建模与曲面建模相结合的技术，具有强大的零件设计功能。下面以齿轮实例说明如何使用参数和关系创建参数化零件：（一）生成渐开线渐开线的生成是齿轮设计过程中的关键。渐开线的定义是绕在圆上的线展开时，线保持与圆相切，是线的端点形成的轨迹。渐开线的数学分析如图1 所示：图1 渐开线的数学分析根据以上分析，可以得到渐开线的数学公式
6、：xc=r*cos(ang) x=xc+(s*sin(ang)yc=r*sin(ang) y=yc-(s*cos(ang)利用Pro/E 中的关系式，即可生成渐开线，但需要使用系统的一个变量“t”，“t”的变化范围是0到1；“PI” 表示圆周率，是Pro/E 的默认变量。090范围内的渐开线关系式如下：ang=t*90；r=base；dia/2 s=(PI*r*t)/2； xc=r*cos(ang) ； yc=r*sin(ang) ；x=xc+(s*sin(ang)；y=yc-(s*cos(ang) ；z=0 渐开线创建完成后，利用三维造型功能创建齿轮模型。如图2 所示：图2 渐开线齿轮（二）
7、创建Pro/Program程序1、输入齿轮的主要参数，并建立主要与次要参数之间的关系在INPUT 与 END INPUT之间输入如下语句：Z=20 /齿轮齿数M=2 /齿轮模数WIDTH=12 /齿轮宽度PRESSURE_ANGLE=20 /齿轮压力角在RELATION 与END RELATION 之输入如下语句：pitch_dia=z*m /分度圆直径root_dia=z*m-2.5*m /齿根圆直径top_dia=z*m+2*m /齿顶圆直径base_dia=z*m*cos(pressure_angle) /基圆直径addendum=m /齿顶高dedendum=1.25*m /齿根高to
8、oth_thickness=m*PI/2 /齿厚2、完成后保存退出，将程序合并到模型中（三）定制用户界面用户界面是采用Pro/Toolkit 提供的UI 对话框技术创建的，由菜单项调用，如图3 所示。执行程序之前，应当先在当前窗口中打开齿轮模型，以使齿轮模型的主要参数在“参数列表”中显示出来，否则“参数列表”中的内容将为空。在该用户界面中，可以完成如下操作：（1）编辑参数在“数值”输入框中输入新的参数值并按回车键，即可完成对参数值的修改。（2）添加参数 输入新参数的名称、值和类型后，单击“添加”按钮即可创建新的参数对象。如果输入的新参数名已经存在，则将会被忽略。（3）删除参数 单击“删除”按钮
9、，将从当前模型中删除指定的参数。若该参数已在当前模型中引用，则删除无效。（4）再生模型 若选参数已被定义为模型特征或草图的驱动尺寸，修改值后，单击“再生”按钮，模型会随之变化。图3 用户界面在Pro/E 环境中打开齿轮模型，注册应用程序后，在对话框中修改齿轮参数值，即可创建不同的齿轮模型，如图4 所示。 齿数：20 齿宽：50 齿数：34 齿宽：12图4 参数化建模实例二、运动仿真模块的应用ProEngineer软件的功能十分强大，其中运动仿真模块注重运动的分析；机构运动分析是设计中重要的环节，他们之间有着紧密的联系。以四杆机构为倒，讲解了如何将Pro/E软件的运动仿真功能应用于四杆机构的设计
10、中，在熟悉运动仿真功能的同时，还掌握了四杆机构的设计方法机构运动包括自由度的计算、各个构件位移、速度和加速度的计算以及构件会不会干涉、还有如何改变构件的尺寸来满足设计的需要等内容四杆机构是机械原理中最常见的机构(见图5)该机构中存在转动副以销钉作为连接方式其工作原理是当曲柄匀速转动时，通过连杆带动摇杆左右摆动该机构具有急回的特性，即四杆机构工 作时摇杆慢慢向前摆动完成一次工作后摇杆急速返回原来的位置。，从而将理论与实践结合起来图5 四杆机构1、运动仿真的操作流程（1）以连接方式建立欲分析的结构。（2）组装补足相关的运动配合条件。（3）设定初始位置。（4）加入驱动条件。（5）设定分析条件并仿真。
11、2、自由度的计算从图6可以看出四杆机构由4个构件组成，其中BASERODprt是机架，可以认为是静止不动的，实际上拥有自由度的构件是3个，有4个转动副。需要的动力是： P=3*3-2*4=1如果展开第一个接头，就会发现有一个螺旋形的符号，这个就是将动力源(电动机)加在曲柄的位置上使得机构运动起来。图6 装配构建和接头3、仿真制作和运动干涉检查设定分析条件，选取“四杆机构”的定义(自己建立，不使用缺省值)。点选“运行”按钮，此时在屏幕上看到机构正以所加入的伺服马达动力开始运动仿真，并且可以将仿真的过程制作成mpg文件，在其他的视频软件上播放。如果设计的分析条件不合适，仿真的时候，状态栏就会出现“
12、对于时间为l时第1帧的组件分析失败”字样，如图7；并且机构停止并弹出一警告窗口，告诉我们系统无法继续运算。图7 运动产生干涉原因分析：(1)将摇杆和机架(静止的机构)连成一体摇杆就不能运动了。(2)连架杆的销钉设计的过长。而这样设定，是因为我们想让系统为我们检查出机构在运动过程中产生的干涉。解决问题：选择“中止”离开，关闭窗口。对于第一种原因必须在机械菜单下用连接命令来修改；对于第二种原因则须返回修改杆件的原始数据。还可选取“回放”的选项，勾选“全局干涉”作总体干涉检查。点选键系统开始计算，当播放器出现并加以播放后，干涉的部分以红色显示。4、各个构件位移、速度及尺寸的计算、调整这个工作很有意义
13、不但可以了解执行件的运动及性质，以此探讨结果的重要性，而且可以根据这个结果调整构件的尺寸。以四杆机构为例，曲柄的运动的是匀角速度的，让我们通过已经装配好的部件通过Pro/E的“测量结果”的功能，将摇杆的运动行程和时问的曲线图显示出来，如图8的摇杆的摆动角度和时间的关系图。可以看出几点：(1)摇杆最大的摆动角度是80。(2)可以从图8中看出摇杆的运动确有急回的特点，回程的时问25秒(左边)比工作时间75秒(右边)要短，而走的路程是一样的。(3)每一点的时间和摇杆位置的关系都可以确定，并且可以以文件的形式导出，图8的数据一及曲线还可以通过Excel来记录和编辑。图8 杆摆角与时间的关系曲线在设计中
14、往往是给出摇杆的回转角度,然后设计出机构中曲柄以及连杆的长度。现在我们规定摇杆的摆动角度是60,如何改变构件的尺寸来适应这个新的角度呢?可以通过下面的两种设计方法来实现：方法一：改变曲柄长度。回到曲柄零件图上更改驱动杆(driverodpart)的长度尺寸再生零件图刷新装配图在相同的仿真运动条件下观察结果。这种方法最后求得的解不一定准确并且过程也比较繁琐。方法二：可以通过运动仿真模块中的Trace Curve(轨迹曲线)来得到，再通过Pro/E的曲线分析和测量功能就可以轻松获得构件运动的数据了。运动学是动力学的一部分，它考虑除质量和力之外的所有运动方面。运动分析会模拟机构的运动，满足伺服电动机
15、轮廓和任何接头，凸轮从动机构、槽从动机构或齿轮副连接的要求。运动分析不考虑受力，也不必为机构指定质量属性。模型中的动态图元,如弹簧、阻尼器、重力、力、力矩以及执行电动机等，不会影响运动分析。运动仿真模块仅是Pro/E强大仿真功能的一部分也就是我们说的mechanism，专注于机构分析；而在日常的教学中发现，学生的理论知识都很好，但是一涉及到实践环节，如设计机构的时候就显得有些力不从心。而这个功能不仅提供一种学习方法，而且使学生在学习理论知识的同时，增加实践方面的能力。三、Pro/E二次开发技术在装配干涉检查中的应用（一）Pro/E二次开发方法的研究1、Pro/E的二次开发工具Pro/TOOLK
16、IT简介Pro/E同时也为用户提供了多种二次开发工具，其中Pro/TOOLKIT是PTC公司自己研发的功能强大的二次开发工具，它提供了应用程序接口(API)，使客户或第三方厂商具有扩展Pro/E功能的能力。Pro/TOOLKIT使用面向对象风格的C语言编程，且提供了一个庞大、用于底层资源调用的C语言函数库和头文件，外部应用程序可借此访问Pro/E的数据库和应用程序。不仅如此，还可以利用Pro/TOOLKIT提供的UI对话框、菜单以及VC的可视界面化技术，设计出方便实用的人机交互界面，从而大大提高系统的利用率。2、Pro/TOOLKIT二次开发基本流程要编写一个完整的二次开发程序需要经过编写源文
17、件(Pro/TOOLKITC程序、菜单资源文件、信息资源文件、对话框资源文件)，程序的编译和连接，程序的注册和运行等过程。流程如图9所示。图9 Pro/TOOLKIT二次开发基本流程（1）编写源文件。源文件包括资源文件和程序源文件，资源文件又包括菜单资源文件、信息资源文件和对话框资源文件(分别用来完成创建和修改Pro/E菜单、窗口信息和对话框等功能)。（2）程序的编译和连接。为了编译连接所编制的程序代码，一般需要制作Make file工程文件，可以根据Pro/TOOLKIT自带的Make file修改。该文件主要指定库文件、头文件、源文件的位置及要生成的可执行文件和动态连接库名称等。也就是说，
18、此文件是用来说明如何进行应用程序编译和连接的。(3)应用程序的注册。要使应用程序能够集成到Pro/E系统中运行，必须制作一个扩展名为.dat的注册文件，用该文件进行应用程序的注册。注册文件(registry file)的作用是向Pro/E系统传递应用程序的信息，注册文件格式如图10所示：图10 注册文件格式（4）程序的运行.在含有上述protk.dat文件的目录下启动Pro/E，应用程序会自动执行，执行结果就是所创建的应用程序对框。（5）程序的卸载。如果在注册文件中设置ALLOW_STOP为TRUE，可以用手工来终止应用程序的运行。选择需要终止的应用程序。先选择“停止”按钮，再单击“删除”按钮
19、。（二）基于Pro/E的装配干涉检查二次开发1、装配体模型最基本的组成单元是零件，子装配体和成品装配体（1）零件(Part)：即是通常意义上的零件，是装配体中最基本的物理组成元素，是不可拆分的几何实体，是详细设计中的具体设计对象。（2）子装配体(Subassembly)：是装配体中逻辑组成元素之一，是在设计过程中确定的具有一定功能的逻辑实体，它由多个零件组合而成。（3）部件(Component)：是装配体中最基本的逻辑组成元素，它是零件和子装配体的并集。（4）成品装配体(Product)：是产品设计的结果，是最终体现设计者的设计意图、实现产品的预定功能的实体，它是由零件和子装配体组成的。装配模
20、型所包含的基本装配信息主要有两类，一是装配体的分组和层次信息，如产品的部件、组件的划分；二是装配体之间的装配关系信息，如轴孔配合、螺纹联接、面接触等典型的装配联接信息。这两类信息的获取方法，一种是由人根据图纸判断并输入到模型中；另一种则是利用特征CAD系统在设计阶段进行装配特征定义，使建模时可以从特征CAD的输出中获得这些信息。所以装配过程中清楚了解零部件的组织结构是一个关键。2、干涉检查的二次开发流程及实现干涉检查模块的二次开发最主要的关键技术有如下几个：一是VC+应用程序与Pro/E的接口技术；二是怎样建立零部件装配模型树和装配变量表；三是怎样将零部件装配变量表中的装配关系、参数约束和干涉
21、条件赋给Pro/E中装配模型的Analysis分析模块，由Analysis模块对模型进行干涉检查。最后是怎样从Pro/E装配中提取装配干涉信息，并自动生成空间干涉和接口匹配性检查报告。具体实现技术路线如图11所示：图11 干涉检查实现技术路线1）VC+6.0应用程序与ProE的接口技术Pro/E同外部应用程序的接口，可用VC+实现Pro/E的用户界面，用DLL技术实现VC+应用程序与Pro/E的接口技术。Pro/E同外部应用程序的接口设置包括一下几个方面：（1）对VC+6.0的编译连接环境的设置。（2）编写菜单项、菜单项提示的信息文件。添加初始化程序、终止程序，加入主菜单程序，设置菜单动作程序
22、，菜单信息文本文件。菜单信息文本文件用来描述所添加菜单的一些属性，它的内容要和添加菜单函数中的一些参数相对应。（3）编写源文件、对话框资源文件。在VC应用设计程序设计向导创建的程序框架上增加新的CPP源文件和对话框资源文件。然后在VC中设计人机交互界面，先用对话框编辑器创建对话框模板资源，加入所需控件，Classwizard为对话框生成CTestDlg类，并加入所需的成员变量。（4）注册文件及程序的运行。在Pro/E中运行应用程序，编写一个后缀为dat的注册文件，然后在菜单功能的辅助应用程序中注册该程序，就可以成功运行。2）零部件装配模型树和装配变量表的建立装配模型所包含的基本装配信息可归纳为
23、三类：一是装配体的分组和层次信息，如产品的部、件组件的划分；二是装配体之间的装配关系信息，如轴孔配合、螺纹联接、面接触等典型的装配联接信息；三是装配设计参数的约束和传递关系信息：装配设计参数的约束和传递是解决设计参数的一致性，实现设计的关键。Pro/E可根据装配模型自动生成BOM清单，可利用Pro/TOOLKIT函数读取BOM清单和关系信息，利用VC+应用程序生成装配树和装配信息表。3）Analysis分析模块中装配关系、参数约束和干涉条件的赋给用VC+应用程序编写装配关系、参数约束和干涉条件输入界面。通过接口，使用Pro/TOOLKIT的关系式操作函数创建新的关系式集对象，并将输入的关系写入
24、新关系式集中，通过关系式驱动Pro/E中的Pro/Analysis模块对装配模型进行装配分析和干涉检验。4）装配干涉信息的提取及干涉检查报告的生成用Pro/TOOLKIT操作函数从Pro/E装配中提取装配干涉检验的结果信息，利用VC+应用程序自动将干涉检验结果生成空间干涉和接口匹配性检查报告。3、干涉检查开发的实现1）添加干涉检查菜单在开发的系统中工具栏中添加一个菜单项和菜单条，函数为：status=ProCmdActionAdd (“Show Test”，(uiCmdCm-dActFn) MenuActFn，UiCmdPrioDefault，AccessDefault，PRO_B_TRUE，
25、PR0_B_TRUE，cmd_id)；status=ProMenubarmenuPushbuttonAdd (“UserBian-HaoBar”，”InterferenceCheckTest”，”InterferenceCheckTest”，“ActiveInterferenceCheckTestmenu”，NULL，PR0_B_TRUE，cmd_id，messagefile)；启动程序之后出现的菜单条如图12所示：图12 系统菜单2）创建干涉检查对话框PTC公司提供的用户用于Pro/E二次开发工具Pro/TOOLKIT功能强大：可对已有菜单扩展或修改；直接访问Pro/E的数据库；能够用程序实
26、现自动建模；获取特征类型、几何形体及尺寸；提供了传递信息、接受键盘输入、鼠标交互拾取图元的工具；能组装和拆卸组件；能产生零件或装配体的截面和视图等。既然Pro/TOOLKIT具有这么多功能。因此受到广大用户的欢迎。然而，采用Pro/TOOLKIT提供的UI对话框操作函数和Pro/E资源虽然可以设计出与Pro/E界面一致的人机交互界面，但是它所采用的文本形式来定义对话框难以直观地反映界面的布局，此外，对于已完成的对话框难以进行调试、修改等工作。MFC是VC+程序的个重要的软件资源，它为开发windows应用程序提供了强大的支持。与UI对话框相比，使用MFC的对话框界面布局上更为容易，修改和调试更
27、为方便。鉴于此，本课题拟采用VC+的应用程序设计向导(App-Wizard)和类向导(Class Wizard)来进行Pro/TOOLKIT的应用程序的设计、创建和调试，VC+来编写应用程序。用MFC(Microsoft Foundation Class)来设计对话框界面。创建函数为：AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState()；intstatus； status=dlg.Create(IDD_DlALOGl，NULL)；/创建对话框if(status=O)AfxMessageBox(”对话框创建失败”)；dlg.ShowWindow(Sw_SH0W)；
28、然后再添加对话框资源文件，利用vC自带的对话框模板添加各个控件。3）干涉检查程序主要模块及功能对Pro，E进行二次开发后干涉检查功能主要包括三个模块：全局干涉计算、点选不需要进行干涉检查的零件或组件，对剩余的零件和组件进行干涉检查和点选需要检查的零件或组件进行干涉检查I田。在这三个模块中又有两种计算方式：确切结果和快速计算。第一种计算方式是分析发生干涉了的零件并对发生干涉的零件计算体积和计算发生干涉的那部分体积以及得出发生干涉的程度(发生干涉的体积占发生干涉的两个零件之间体积较小者的百分比)，提取发生干涉的零件的文件名、参数名称和代号名称，高亮显示发生干涉的部位；第二种计算方式只是分析那些零件
29、发生了干涉并提取发生干涉的零件的文件名、参数名称和代号名称，高亮显示发生干涉的部位。根据系统菜单可调出于涉检查对话框，根据主对话框可以选择全局干涉计算、点选不需要进行干涉检查的零件或组件对剩余的零件和组件进行干涉检查、点选多个需要检查的零件或组件对其进行干涉检查。在这三个模块中又有两种计算方式：确切结果和快速检测。四、结论在CAD/CAM的应用方面，Por/E的应用有了长足的发展，CAD/CAM技术已经被广泛应用于各种企业。在CAD/CAM系统开发方面，Por/E软件的开发水平始终引领着国际的先进水平。相信在未来，其能够做出更大的突破。 回顾我国的CAD/CAM技术，总体上落后世界先进水平。但
30、是仍然在努力的进步中。但总的来说，我国目前行业使用CAD/CAM技术还存在着许多弊端，CAD/CAM技术水平还处于高技术集成和向产业化商品化过渡的时期，自主开发的CAD/CAM软件的开发水平、商品化、市场化程度都不如发达国家。软件在可靠性和稳定性方面与国外发达国家的软件尚有一些差距。但是我们不但要看清我们的劣势，也要看到我们的优势。与国外软件相比我们的优势是：了解本国市场，提供技术支持方便，价格便宜等。在政府的大力支持下，我国CAD/CAM产业要充分利用优势，更要立足国内，结合国情，面向国内建设的需要，开发出有自己特色，符合人习惯的CAD/CAM软件，走一条适合自己的合理发展道路。参考文献：1 魏永乐，晁彩霞.基于Pro/E 实现齿轮三维参数化建模.辽宁工程技术大学机械学院.2 董亚峰，程鹏飞，黄莉.Proe运动仿真功能在实验教学中的应用.山西农业大学学报.3 庄志学.创新设计软件Pro/e发展现状及其应用前景.4 钟培荣. PROE二次开发技术在装配干涉检查中的应用.2009.广西轻工业.5 潘文武，王国亮.ProE在模拟负载结构设计中的应用.