基于ProE三維實體造型畢業(yè)設計（論文）word格式

1、重慶三峽學院畢業(yè)設計（論文） 設計（論文）題目：基于pro/e三維實體造型專 業(yè)：機械設計制造及其自動化年 級：2008級學生學號：200807024233學生姓名：鄧銳指導老師：葛衛(wèi)國 職稱: 高級講師完成畢業(yè)設計（論文）時間：2012年5月目 錄第1章 前 言11.1 cad/cam的發(fā)展與應用概況11.2 cad/cam技術21.3 研究pro/e三維實體造型的意義3第2章 pro/e軟件簡介及基本操作42.1 pro/e軟件簡介42.2 pro/e主要模塊42.3 pro/e基本操作4第2章 基于pro/e轎車實體造型73.1 轎車殼體造型73.2 轎車底盤造型93.3 轎車輪胎造型1

2、03.4 轎車座椅造型123.5 方向盤造型143.6 元件裝配153.7 渲染效果16第4章 結 論18致謝語19參考文獻20基于pro/e三維實體造型鄧銳重慶三峽學院機械工程學院機械設計制造及其自動化專業(yè)2008級 重慶萬州404000摘要 cad/cam作為制造核心和關鍵技術，其從根本上改變了機械設計人員的工作方式，使零件設計更加方便，零件裝配更加直觀，大大的提高了設計質量和工作效率，縮短了產品更新換代的周期，在機械設計領域有著相當大的作用。pro/e作為一款集cad/cam/cae一體的繪圖軟件，其三維實體造型，是以構建實體特征（基本實體特征、附屬實體特征）、曲面特征和基準特征為基礎的

3、實體造型。通過對實體進行分析，構建不同的基礎特征，生成零件，并且裝配，達到三維實體造型的目的。本文主要介紹通過pro/engineer三維實體造型，建立不同的特征，利用逆向造型原理，根據平面四視圖構建轎車外形、底盤、輪胎及輪轂等實體，裝配成轎車三維實體，并且經過后期渲染處理，達到對轎車三維實體造型的研究。關鍵詞 pro/e 三維實體造型 cad/cam 轎車 第1章 前 言1.1 cad/cam的發(fā)展與應用概況1.1.1 cad/cam的發(fā)展 現代社會無論哪一方面的設計都離不開繪圖，但是傳統的手工繪圖不僅速度慢，而且質量也不高，所花費的精力也多。隨著計算機技術的不斷進步，使得以計算機為輔助系統

4、的繪圖工具的優(yōu)點更加突出。正因為如此，cad/cam成為計算機在繪圖方面應用最廣泛的工具。cad（計算機輔助設計）是指工程技術人員以計算機為輔助工具來完成產品設計中的各項工作，如草圖繪制、零件設計、裝配設計、工裝設計、工程分析等。cad技術大致經歷了四個發(fā)展階段：（1） 形成期1950年美國麻省理工學院采用陰極射線管（crt）研制成功圖形顯示終端，實現了圖形的動態(tài)顯示，從此結束了計算機只能處理字符數據的歷史。（2） 發(fā)展期 20世紀50年代后期出現了光筆，從而開始了交互式繪圖。到20世紀70年代cad技術以二維繪圖和三維線框圖形系統為主。（3） 成熟期 1973年誕生了第一個實體造型（soli

5、d modeling）實驗系統，并于1978年推出了第一代實體造型軟件，此后20年實體造型技術成為cad技術發(fā)展的主流，并走向成熟，出現了一批以三維實體造型為核心的cad軟件系統。實體造型技術的發(fā)展和應用大大拓寬了cad技術的應用領域。（4） 集成期 cad、cam各自對設計和生產所產生的巨大推動作用已被認同，加之設計和制造自動化的需求，出現了集成化的cad/cam系統。 cam（計算機輔助制造）是指借助計算機來完成從生產準備到產品制造出來的過程中的各項活動，如計算機輔助數控加工編程、制造過程控制、質量檢測與分析等。從cam的發(fā)展歷程來看大致分為兩個部分：（1） 第一階段 apt語言編程方法在

6、計算機上的運用，實現了nc程序編制的自動化。數控機床與計算機輔助數控數控程序編制的出現，成為了cam硬、軟件的開端。它將高效率與高柔性融合于一體，實現了單機的柔性自動化，為現代技術柔性制造技術奠定了基礎。（2） 第二階段 20世紀70年代后期，隨著幾何造型技術、圖形顯示技術和數控編程后置處理技術的發(fā)展和應用，出現了交互式圖形編程系統，標志著cam技術發(fā)展到成熟階段，隨后，出現了加工過程仿真和加工程序檢驗系統，也為cad/cam系統集成奠定了基礎。1.1.2 cad/cam運用狀況近20年中，cad/cam是發(fā)證最迅速的技術和產業(yè)之一，也是應用領域最廣泛的實用技術之一，它推動了制造領域的革命。根

7、據資料表明：機械、電子、建筑領域已經趨于成熟。航天、造船、機床制造、汽車等是國內外運用cad/acm技術較早的工業(yè)部門。同時cad/cam技術還廣泛運用于電子工業(yè)；土木建筑領域；以及輕紡服裝行業(yè)的花紋圖案與色彩設計、款式設計、排料放樣及衣料剪裁；人文地質領域的地理圖、地形圖、礦藏勘探圖、氣象圖、等位面圖的繪制；電影電視中動畫及特技鏡頭的制作等許多方面。我國的cad/cam應用從20世紀90年代進入全面推廣階段，至20世紀90年代后期，已經覆蓋了重型機械、礦山機械、工程機械、電工電器、機床、航空航天、兵器、儀表儀器、建筑、服裝行業(yè)等。如今在國流行cad/cam軟件有10多種，其中運用廣泛的如ug

8、、pro/e、solidworks、catia等，同時，國內的一些高校、機構也自行研發(fā)的cad/cam系統如caxa電子圖板、caxa制造工程師、開目cad、高華cad等也得到運用，這使我國的cad/cam技術得到了很大的提升。1.2 cad/cam技術1.2.1 cad/cam技術功能在cad/cam系統中，計算機主要幫助人們完成產品結構描述、工程信息表達、工程信息傳輸與轉化、結構及過程的分析與優(yōu)化、信息管理與過程管理等工作，因此，作為cad/cam系統，應具備圖形圖像處理、產品與過程建模、信息存儲與管理、工程計算分析與優(yōu)化、工程信息傳輸與交換、人機交互、信息的輸入與輸出等功能。1.2.2

9、cad/cam技術特點有利于發(fā)揮設計人員的創(chuàng)造性，將他們從大量繁瑣的重復勞動中解放出來；減少了設計、計算、制圖、制表所需的時間，縮短了設計周期；由于采用了計算機輔助分析技術，可以從多方案中進行分析、比較，選出最佳方案，有利于實現設計方案的優(yōu)化；有利于實現產品的標準化、通用化、和系列化；提高了加工效率；提高了產品的質量和設計、生產效率等技術特點。1.2.3 cad/cam主流技術 基礎造型技術（參數化設計、變量設計及特征造型技術）cad/cam的技術發(fā)展是一個階段性的過程，由最初的僅限于計算機輔助繪圖，到從二維平面繪圖發(fā)展到三維產品建模，隨之產生的三維線框造型、曲面造型以及實體造型。再到如今的參

10、數化以及變量設計和特征造型技術，成為cad/cam的主流技術。 傳統的繪圖軟件都用固定的尺寸定義集合元素，當需要修改繪圖時，只有刪除線條，重新繪制，這樣不僅是工作變得繁復，而且增加了設計時間。所以引入了參數化設計，當需要改動繪圖時，僅需要改變尺寸參數，這樣使繪圖修改更加便捷，大大的縮短了繪圖時間。變量化設計是指設計對象的修改需要更大的自由度，通過求解一組約束方程來確定產品的尺寸和形狀。變量化設計允許尺寸欠約束的存在，這樣設計者便可以采用先形狀后尺寸的設計方式，將滿足設計要求的幾何形狀放在第一位而暫不用考慮尺寸細節(jié)，設計過程相對寬松。 特征造型是著眼于更好地表達產品完整的功能和生產管理信息，為建

11、立產品的集成信息模型服務。特征(feature)在這里作為一個專業(yè)術語，兼有形狀和功能兩種屬性，它包括產品的特定幾何形狀、拓撲關系、典型功能、繪圖表示方法、制造技術和公差要求。特征造型技術使得設計人員的操作對象不再是原始的線條和體素，而是產品的功能要素。特征的引用直接體現了設計意圖，使得建立的產品模型更容易為人理解和組織生產。1.3 研究pro/e三維實體造型的意義pro/e作為當今使用率最高的三維設計軟件之一，涉及cad、cam和cae等領域，具有以下特點：1.3.1 全相關性 pro/e的所有模塊都是全相關的。這就意味著在產品開發(fā)過程中某一處進行的修改，能夠擴展到整個設計中，同時自動更新所

12、有的工程文檔。包括裝配體、設計圖紙，以及制造數據等。這樣使得在開發(fā)周期中任意一點進行修改，不會有任何的損失。1.3.2 基于特征的參數化造型 pro/e使用用戶熟悉的特征作為產品幾何模型的構建要素。這些特征是一些普通的機械對象，并且可以按預先設置方便進行修改。例如設計特征有弧、圓角、倒角等他們對于工程人員來說是很熟悉的因而易于使用。在裝配、加工和制造中通過對這些特征設置參數，很容易進行多次設計選代，實現快速產品開發(fā)。1.3.3 數據管理用于管理并行工程中同時進行的各項工作1.3.4 裝配管理pro/e的基本結構能夠使設計者使用一些直觀的命令，如“嚙合”、“插入”等，很容易把零件裝配起來，同時保

13、持設計意圖。1.3.5 易于使用pro/e中菜單均以直觀的方式級聯出現，提供了邏輯選項和預先選取的最普通選項，同時還提供了簡單的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得用戶更加容易學習。通過對pro/e的三維實體造型研究，熟悉pro/e的功能特點，有利于掌握三維造型的相關知識，才能合理利用軟件，提高設計的效率和質量。第2章 pro/e軟件簡介及基本操作2.1 pro/e軟件簡介pro/e是美國ptc（參數技術公司）開發(fā)的一款三維輔助設計軟件，它為用戶提供了一套從設計到制造的完整cad解決方案。pro/e采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制造、裝配設計、鈑金設計、加工處理等，保證用戶可以按

14、照自己的需要進行選擇使用，并且新增人體工程學模塊。從目前的市場來看，它所涉及的主要行業(yè)包括汽車、航天、電器和玩具等。2.2 pro/e主要模塊2.2.1 工業(yè)設計（caid）模塊工業(yè)設計模塊主要用于對產品進行幾何設計。通過使用pro/e創(chuàng)建實體建模進行設計意圖的預覽。該模塊包括3d建模、動畫模擬、概念設計、網絡動畫合成、圖片轉三維模型、和圖片渲染等子模塊。2.2.2 機械設計（cad）模塊機械設計模塊是一個高效的三維機械設計工具。在該模塊中可會制任意復雜形狀的零件。該模塊包括實體裝配、電路設計、彎管鋪設、應用數據圖形顯示、曲面設計和焊接設計等模塊2.2.3 功能仿真（cae）模塊功能仿真模塊主

15、要進行有限元分析。通過該模塊是設計者能夠了解零件內部的受力狀態(tài)。該模塊包括有限元分析、自定義載荷輸入、第三方仿真程序連接等。2.2.4 制造（cam）模塊在機械行業(yè)中用到的cam制造模塊中的功能是nc machining（數控加工）。數控模塊包括鑄造模具設計、電加工、塑料模具設計、nc仿真、cnc程序生成和鈑金設計。2.2.5 數據管理（pdm）模塊pro/e的數據管理模塊可以在計算機上對產品性能進行測試仿真，找出造成產品各種故障的原因，排除產品故障，改進產品設計。該模塊包括數據管理和模型圖紙評估。2.2.6 數據交換（geometry translator）模塊在實際中還存在一些其他cad系

16、統，如ug、catia等，通過數據交換模塊才能接收這些系統的數據。該模塊包括pro/cat（pro/e和catia的數據交換）、pro/cdt（二維工程圖接口）等。2.3 pro/e基本操作2.3.1 pro/e操作界面pro/e軟件的主窗口界面主要由標題欄、菜單欄、工具欄、特征工具欄、繪圖區(qū)域、導航器、信息欄、狀態(tài)欄等組成，其中狀態(tài)欄還包含了一個選取過濾器。（1） 菜單欄pro/e的菜單欄提供了基本的窗口操作命令和模型處理功能。（2） 工具欄工具欄將下拉菜單中經常用到的命令以圖標按鈕的形式提供給用戶，并且工具欄上的各個圖標按鈕都可以在對應的下拉菜單當中找到。根據位置的不同，工具欄又分為主工具

17、欄和特征工具欄。主工具欄一般位于界面的頂部，包括新建、打開和保存等文件操作，以及放大、縮小、定位和刷新模型等視圖操作。而特征工具欄主要用于創(chuàng)建模型的各種組合特征，如拉伸、旋轉和掃描等類型。（3） 繪圖區(qū)繪圖區(qū)是建模時的工作區(qū)域，一般位于界面的中央。（4） 導航器主要用于查看硬盤和網絡上的文件，主要包括模型樹、文件夾瀏覽器、和個人收藏夾。（5） 信息欄記錄當前窗口進行的一切操作和操作結果，并同時現實工作欄圖標的功能解釋。導航器特征工具欄菜單欄工具欄 信息欄繪圖區(qū)域 圖2-1 2.3.2 pro/e文件管理（1） 設置工作目錄由于pro/e在運行過程中將大量文件保存在當前目錄（默認目錄中），而且常

18、常當成當前目錄中自動打開文件，所以為了更好的管理文件，在進入pro/e后，應當首先設置工作目錄。圖2-2（2） pro/e主要文件及擴展名“草繪”：創(chuàng)建二維圖形，文件擴展名.sec。“零件”：創(chuàng)建實體零件等，文件擴展名.prt?！敖M件”：創(chuàng)建各類組件，文件擴展名.asm。“繪圖”：繪制二維工程圖，文件擴展名.drw（3） pro/e文件保存在pro/e系統中，保存文件的命令主要有“保存”、“保存副本”和備份。圖2-32.3.3 視圖控制（1） 設置常用的視角常用的視角包括標準方向、缺省方向、back、bottom、top、front、left、right，這些視角的指令都保存在指定的視圖列表中

19、。視圖列表圖2-4（2） 巧用三鍵鼠標來調整視角在pro/e系統中，模型視圖縮放、旋轉或平移等操作可以巧用鼠標三鍵快速進行，如： 縮放 模型試圖可以將光標置于已經定位好的幾何區(qū)域中，然后滾動鼠標中鍵，進行大小的縮放，也可以同時按下ctrl+鼠標中鍵，并前后移動鼠標來進行縮放。 旋轉 將光標置于圖形區(qū)域，按住鼠標中鍵，然后拖動鼠標，可以隨意旋轉模型。 平移 將光標置于圖像區(qū)域，按住shift+鼠標中鍵，然后拖動鼠標，可以實現模型的平移。第3章 基于pro/e轎車實體造型3.1 轎車殼體造型3.1.1 跟蹤草繪在不確定轎車的尺寸時，可以使用pro/e中的跟蹤草繪功能，在pro/e環(huán)境中直接插入并定

20、位設計圖作為造型參考。下圖為本次實體造型設計的四視圖： 圖3-1 通過插入以上的四視圖，為建模創(chuàng)建基礎。 圖3-23.1.2 根據草繪跟蹤建立骨架模型（1） 繪制輪廓曲線 根據草繪跟蹤，大致繪制轎車的輪廓曲線。利用pro/e拉伸特征和曲面相交繪制轎車外形大致輪廓線，為后面曲面造型做準備，如圖： 圖3-3 轎車完整輪廓曲線（2） 通過邊界混合造型外殼曲面 邊界混合曲面是通過一個或兩個方向上的序列曲線來創(chuàng)造曲面。創(chuàng)建邊界混合曲面，首先要創(chuàng)造所有參照邊界曲線，然后按照順序選擇兩個方向上的曲線即可。圖3-4 邊界混合控制窗口 圖3-5邊界混合效果圖（3） 細節(jié)處理通過邊界混合后創(chuàng)建的曲面，需要通過合并

21、曲面、修剪曲面和鏡像曲面等細節(jié)處理，使最終成為曲面造型。合并曲面就是將已有的兩個曲面通過合并處理整合為一個曲面；修剪曲面是使用曲面上的曲線、與曲面相交的另一曲面或基準平面，對本體曲面進行修剪或分割；鏡像曲面可以以指定的基準平面為鏡像平面，將所選曲面進行鏡像。3.1.3 轎車外形成型圖圖3-6圖3-73.2 轎車底盤造型pro/e中最常用的實體造型特征即為拉伸特征：將一個剖截面沿著與截面垂直的方向延伸延伸所形成實體或曲面的特征。大多數零件模型和工業(yè)產品的造型都可以看作是由多個拉伸特征相互疊加和切除的結果倒圓角可以圓化零件實體的尖銳邊線，從而提高產品外觀美感，防止模型由于應力集中造成開裂，保障使用

22、過程安全性。該底盤造型，運用多個拉伸特征的疊加，最后倒圓角處理，設計的簡易底盤。圖3-8 底盤效果圖3.3 轎車輪胎造型3.3.1 輪胎設計輪胎設計的整體思路主要是運用拉伸特征，建立基礎特征，通過陣列建立輪胎花紋，然后通過高級特征環(huán)形折彎，是輪胎成型。環(huán)形折彎可以將實體、曲面或基準曲線折彎成環(huán)形。陣列特征是按照一定規(guī)律產生多個特征副本。首先建立一系列拉伸特征，構建可以環(huán)形折彎的實體。圖3-9在通過陣列建立花紋。圖3-10 然后通過環(huán)形折彎特征建立輪胎。圖3-11最后通過鏡像特征，形成完整的輪胎造型。圖3-123.3.2 輪轂造型旋轉特征是將草繪截面圍繞一條旋轉中心線旋轉生成的特征，該工具主要用

23、于生成回轉體類型的模型旋轉特征是輪轂造型中一種比較實用的造型特征，通過旋轉特征，以很好的控制輪轂的直徑以及其他尺寸，一次成型初設計。輔以陣列、拉伸、倒圓角等基礎特征，可以很好的設計出輪轂外形。 圖3-13 3.3.3 輪盤設計簡單的拉伸、陣列、倒圓角等特征，就可以完成輪盤的造型。通過拉伸特征，生成輪盤主題，通過拉伸除去材料生成孔等特征，然后拉伸中間突出部分，陣列孔特征，最后倒圓角即可。圖3-143.3.4 輪胎裝配效果圖3-153.4 轎車座椅造型 isdx曲面模塊又稱自由交互式曲面設計，isdx以“自由曲面模型構建”概念作為 出發(fā)點，主要具有很高編輯能力的3d曲線做骨架，來建構外觀曲面。這些

24、曲線沒有尺寸參數，目的是設計師能夠直接調整曲線外觀，進行高效設計。isdx曲面模塊所構建的特征稱為“造型特征”。這是座椅造型的主要特征，基本整個座椅曲面的設計都采用該特征完成，該特征具有以下特征屬性：樣條架構的曲線；具有多個對象；內部特征編號；與pro/e特征的鏈接；支持pro/e曲面編輯功能。以isdx為基礎構建座椅的骨架曲線，然后實體造型：首先，繪制幾個基礎的拉伸曲面，限定座椅的幾個曲面的大體形狀。圖 3-16然后進入造型特征，繪制骨架曲線（如圖中白色實線），進行曲面造型。圖 3-17通過上面的造型特征后，座椅的靠背曲面的造型就差不多完成了，然后需要對曲面進行合并等細節(jié)處理，并且封閉為封閉

25、的面，最后鏡像整個曲面完成靠背的造型。圖3-18用同樣的方式處理座椅的坐墊，護頸部分。圖3-19接下來運用掃描特征，建立座椅各部件之間的連接部分。掃描特征是將一個截面沿著指定的軌跡曲線掠過而創(chuàng)建的實體或曲面特征。圖3-20如圖3-19，首先繪制一條曲線，連接需要連接的兩個部分，然后進入掃描特征，創(chuàng)建需要掃面的截面，如圖沿箭頭方向，進行掃描。最終完成座椅的造型，如圖3-21。圖3-21圖3-22（座椅效果圖）3.5 方向盤造型方向盤的造型可以通過pro/e的多種方式造型，本次通過運用旋轉，拉伸去除、倒圓角等特征，創(chuàng)建方向盤模型。但是通過這種方式創(chuàng)建方向盤，在一些過度細節(jié)和一些細微處理上仍有不足之

26、處。圖3-233.6 元件裝配元件裝配就是準確指定實體模型之間的裝配約束關系，并將各個模型快速組裝成產品。裝配約束包括放置、移動和撓性3種類型。將已經建立好的有關轎車的各個元件裝配到一起是三維實體造型的一個重要部分。通過各種約束條件，最后裝配好轎車。圖3-24圖3-253.7 渲染效果渲染是造型的最后一步，通過渲染可以使造型的效果達到最佳，到達畫龍點睛的效果。并且，通過運用渲染的設置，采用不同光源，背景，使得設計完善。使設計效果更加逼真。圖3-26 圖3-27圖3-28第4章 結 論通過本次畢業(yè)設計，使我獲益匪淺！首先，是有關pro/e的知識積累。pro/e是一個強大的設計制造輔助軟件。通過借

27、閱相關的pro/e教程，使我在運用pro/e繪圖上有了很大進展。不僅鞏固了一些基礎的操作內容，還從本次設計中學習到了許多以前未曾用過的功能，如曲面造型、邊界混合等高級特征。這些都使我對pro/e有了全新的認識。同時，也提高了自身的繪圖能力和設計方面的知識。學習一個繪圖軟件不是僅僅掌握了一些基本的東西就算完了，是需要不斷的積累，通過不斷的實踐才能學好的。同時，也需要不斷的積累一些設計相關的知識。其次，隨著計算機技術的不斷發(fā)展，cad/cam技術的不斷進步，三維繪圖因為其設計效率高、設計質量好等特點必將取代原有的手工繪圖。通過本次畢業(yè)設計，在三維實體造型方面，更是如此。一些比較復雜的異形曲面或者特

28、殊形狀的造型，如果運用傳統的方式進行制造，也許根本沒有圖紙作為參照。而通過輔助軟件的三維實體造型，首先先建立三維的模型，這樣對于設計更加直觀，不僅提高了設計的質量，而且提高了設計的效率。最后，在本次設計中，遇到了一些困難，如對pro/e軟件運用的不熟悉，一些設計上的不足等，這些都需要在日后的工作中不斷改進。致謝語我要感謝我的指導老師葛衛(wèi)國老師！本論文在選題以及研究過程中，正是因為葛老師的耐心指導和諄諄教誨，才使本論文能夠順利完成！我要感謝我的實習單位：重慶開元松下焊機銷售有限公司。在那里我不僅鍛煉了自己能力，同時正因為在那里實習，我開始接觸pro/e軟件，并且最終完成本次論文！我要感謝我的室友

29、們，因為朝夕相處的日子里，他們給我提出了很多寶貴的意見以及建議，使我在本次論文中不是孤單的前行！我要感謝學校，因為學習不僅提供了優(yōu)良的環(huán)境，而且正是因為學校圖書館里豐富的相關書籍，給了我更多參考資料！最后，我要感謝我的父母，因為是他們一直在默默的支持我，謝謝！參考文獻1 高長銀,楊學圍等.pro/engineer wildfire 3.0 曲面設計入門與精通.北京：兵器工業(yè) 出版社 北京科海電子出版社,2007.2 詹友剛.pro/engineer wildfire 5.0曲面設計教程.北京：機械工業(yè)出版社,2010.3 黃光輝，樓洪獻.pro/engineer wildfire 造型設計項目

30、案例解析.北京：清華大學出版社,2010.4 麓山文化.pro/engineer wildfire 5.0基礎入門與范例精通.北京：機械工業(yè)出版社,2010.5 張瑞萍等.pro/engineer wildfire 5.0中文版 標準教程.北京：清華大學出版社,2011.6 姚英學,蔡穎.計算機輔助設計與制造.北京：高等教育出版社,2002.7 丁淑輝.pro/engineer wildfire 5.0高級設計與教程.北京：清華大學出版社,2010.8 黃衛(wèi)東,郝用興.pro/engineer wildfire 5.0實用教程.北京：北京大學出版社,2011.based on the pro/

31、e three-dimensional molding deng ruimechanical engineering dept.chongqing three gorges university,chongqingwanzhou404000abstract: cad/cam as core and key technology manufacturing, its fundamentally changed the mechanical design personnel way of working for a design more convenient, more visual part assembly, and gr