第1章产品设计与ProENGINEER解决方案知识交流.docx

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第1章产品设计与ProENGINEER解决方案知识交流

第1章产品设计与Pro/ENGINEER解决方案

1.1CAD产品设计的一般过程

应用计算机辅助设计技术──CAD（ComputerAidedDesign）进行产品设计的一般过程如图1.1.1所示。

现说明如下。

●CAD产品设计的过程一般从概念设计、零部件三维建模到二维工程图。

有的产品（特别是民用产品），对外观要求比较高（如汽车和家用电器），在概念设计以后，往往还需进行工业外观造型设计。

●在进行零部件三维建模时或三维建模完成以后，根据产品的特点和要求，要进行大量的分析和其他工作，以满足产品结构强度、运动、生产制造与装配等方面的需求。

这些分析和工作包括：

运动仿真、结构强度分析、疲劳分析、塑料流动、热分析、公差分析与优化、NC仿真及优化、动态仿真等。

●产品的设计方法一般可分为两种：

自底向上（Down－Top）和自顶向下（Top－Down），这两种方法也可同时进行。

自底向上：

这是一种从零件开始、然后到子装配、总装配、整体外观的设计过程。

自顶向下：

与自底向上（Down－Top）相反，它是从整体外观（或总装配）开始，然后到子装配、零件的设计方式。

●随着信息技术的发展，同时面对日益激烈的竞争，企业采用并行、协同设计势在必行，只有这样，企业才能适应迅速变化的市场需求，提高产品竞争力，解决所谓的TQCS难题，即以最快的上市速度（T－TimetoMarket），最好的质量（Q－Quality），最低的成本（C－Cost），最优的服务（S－Service）来满足市场的需求。

1.2Pro/ENGINEER解决方案

美国PTC公司（ParametricTechnologyCorporation,　参数技术公司）于1985年成立于美国波士顿。

自1989年公司上市伊始，即引起机械CAD/CAE/CAM界的极大震动，其销售额及净利润连续50个季度递增，每年以翻番的速度增长。

目前股市市值已突破60亿美元，占全球CAID/CAD/CAE/CAM/PDM市场份额的43%，成为CAID/CAD/CAE/CAM/PDM领域最具代表性的软件公司。

Pro/ENGINEER软件产品的总体设计思想体现了MDA软件的发展趋势，在国际MDA软件市场上已处于领先地位。

PTC提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关及工程数据再利用等概念改变了MDA的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界MDA领域的新标准。

利用此概念写成的第三代MDA产品Pro/ENGINEER软件能将产品从设计至生产的过程集成在一起，让所有的用户同时进行同一产品的设计制造工作，即所谓的并行工程。

Pro/ENGINEER目前共有80多个专用模块，涉及工业设计、机械设计、功能仿真、加工制造等方面，为用户提供全套解决方案。

1998年PTC公司推出了新一代基于Web的信息管理系统──WINCHILL,提出了产品协同商务的全新概念，产品上市仅一年时间，即取得了非常惊人的业绩。

PTC现有用户26000多家，装机量250000套，并赢得了许多全球知名大公司的大宗定单，如FORD、BMW、TOYOTA、VOLKSWAGEN、HUNDAI、CATERPILLAR、JOHNDEER、J.I.CASE等。

PTC的市场策略是领先的技术、具有竞争力的性能价格比、硬件独立性、全球销售网以及为客户提供全面的服务和支持。

下面就Pro/ENGINEER中的一部分模块和功能作简要介绍，某些模块和功能的使用将在本书中进行详细的讲解。

1．Pro/ENGINEER的基本模块（Foundation）

该模块包括下列功能：

●基于参数化特征零件设计。

●基本装配功能。

●钣金设计。

●工程图设计及二维图绘制。

●自动生成相关图纸明细表（中文）。

●照片及效果图生成。

●焊接模型建立及文本生成。

●Web超文本连接及VRML/HTML格式输出。

●标准件库。

该模块的优点如下：

●功能强大的建模能力。

●开放,柔性。

●独立用户易于快速实施。

2．工业外观造型强有力的工具——CDRS

该模块包括下列功能：

●CDRS曲线驱动自由曲面设计。

●直观的用户界面。

●高质量、可加工曲面。

●高级曲面及高光质量分析工具。

●易用的动画能力。

●高级照片效果图（光线跟踪反弹）。

●3DPaint概念图及草绘功能。

●二维草绘及着色功能。

●实时压感感应刷笔及铅笔以完成细化的概念设计。

●真实三维喷绘。

●能快速简易地对模型进行渲染，贴纹理等处理。

3．复杂零件的曲面设计工具（AdvancedSurfaceExtension）

该模块包括下列功能：

●参数化曲面建立。

●逆向工程工具（三坐标测量机）。

●直接的曲面建立工具。

●强大的曲线曲面分析功能。

该模块的优点如下：

●与生俱来的曲面实体集成。

●进行复杂形状设计及自由曲面设计。

●利用扫描云点进行设计。

4．复杂产品的装配设计工具（AdvancedAssemblyExtension）

该模块包括下列功能：

●将设计数据及任务传递给不同功能模块设计队伍的强大工具。

●大装配的操作及可视化能力。

●装配流程。

●定义及文本生成。

该模块的优点如下：

●由上层管理装配设计。

●对大型、复杂装配设计进行快速检查及信息交流。

●捕捉并发布装配流程信息。

5．运动仿真模块（MotionSimulationOption）

该模块包括下列功能：

●Pro/MECHANICA机构运动性能的仿真。

●运动学及动力学分析。

●凸轮、滑槽、摩擦、弹簧、冲击、分析与模拟。

●干涉及冲突检查。

●载荷与反作用力。

●参数化优化结果研究。

●全相关H单元FEA结算器。

该模块的优点如下：

●尽早对设计进行深入分析与改进。

●供设计人员与专业分析人员使用。

●减少实物样机成本。

●可不断升级的企业解决方案。

6．结构强度仿真（StructuralSimulationOption）

该模块包括下列功能：

●Pro/MECHANICA对设计产品的结构强度进行分析仿真。

●静态、模态及动态响应。

●线性及非线性分析。

●自动控制分析结果的质量。

●精确模型再现。

●参数化优化结果研究。

●全相关H单元FEA结算器。

●与其他CAD系统提供接口。

●可将运动分析结果传送到结构分析。

该模块的优点如下：

●尽早对设计进行深入分析与改进。

●供设计人员与专业分析人员使用。

●减少实物样机成本。

●可不断升级的企业解决方案。

7．疲劳分析工具（FatigueAdvisor）

该模块包括下列功能：

●利用结构分析结果。

●包括载荷及材料库。

●预估破坏及循环次数。

●可靠性分析。

●参数化优化结果研究。

●与专业产品提供接口。

该模块的优点如下：

●预估疲劳寿命并提供改进。

●利用nCode成熟技术。

●减少实物样机成本。

8．塑料流动分析工具（PlasticAdvisor）

该模块包括下列功能：

●注塑模过程仿真。

●与Pro/ENGINEER集成。

●直接对实体模型进行操作。

●注射时间、熔接痕、填充度分析。

●质量及浇口预估。

●对设计提供改进意见。

该模块的优点如下：

●供塑料件设计人员使用。

●尽早研究并改进。

●易学易用。

●减少模具样机成本。

9．热分析工具（ThermalSimulationOption）

该模块包括下列功能：

●Pro/MECHANICA产品设计的热性能分析。

●稳态及瞬态性能分析。

●结构强度分析。

●自动控制分析结果的质量。

●精确模型再现。

●参数化优化结果研究。

●全相关H单元FEA结算器。

●为CAD系统提供接口。

该模块的优点如下：

●尽早对设计进行深入分析与改进。

●供设计人员与专业分析人员使用。

●减少实物样机成本。

●可不断升级的企业解决方案。

10．公差分析及优化工具（CE/TOLOption）

该模块包括下列功能：

●考虑所有装配中的零件及装配过程，经统计确定装配质量。

●确定临界质量区。

●确定每个变量对装配质量的影响程度。

●优化零件及装配的工艺性。

●精确到特征层的变量。

●利用真实的Cp,Cpk数据进行分析。

●加速装配的实施。

11．基本数控编程包（ProductionMachiningOption）

该模块包括下列功能：

●21/2轴基于特征编程。

●多曲面3轴数控编程。

●4轴数控车床及4轴电加工编程。

●刀具库。

●提供机床低级控制指令。

●支持高速机床。

●精确材料切削仿真。

●智能化生成工艺流程及工艺卡片。

●所有机床后处理。

该模块的优点如下：

●优化加工刀轨流程。

●鼓励并行编程。

●灵活地根据机床进行改变。

●零件族编程重利用。

●无需数据转换。

12．多轴数控编程包（CompleteMachiningOption）

该模块包括下列功能：

●包括ProductionMachining功能。

●多轴铣床及车床数控编程（Mill/Turn）。

●提供机床低级控制指令。

●支持高速机床。

●精确材料切削仿真。

●智能化生成工艺流程及工艺卡片。

●所有机床后处理。

该模块的优点如下：

●优化加工刀轨流程。

●鼓励并行编程。

●灵活地根据机床进行改变。

●零件族编程重利用。

●无需数据转换。

13．通用数控后处理（Pro/NC-GPOST）

该模块包括下列功能：

●Pro/ENGINEER数控编程的通用后处理。

●在Web上提供丰富的机床类型。

●支持所有CNC机床。

该模块的优点如下：

●制造业专用界面。

●用户易于使用。

●可通过FIL宏指令客户化。

●优化加工及机床命令。

14．数控钣金加工编程（NCSheetmetalOption）

该模块包括下列功能：

●NC编程支持冲床、激光切割等各种钣金加工类型机床。

●使用标准的冲头和冲压成型。

●自动展平并计算展开系数。

●自动选择冲头。

●自动套料。

●精确材料切削仿真。

●所有机床后处理。

该模块的优点如下：

●优化加工路径。

●支持并行工程。

●支持柔性加工环境。

●界面友好符合车间用语。

15．NC仿真及优化（VERICUTforPro/ENGINEEROptions）

该模块包括下列功能：

●NC仿真功能与Pro/NC是一个整体。

●在Pro/NC和VERICUT之间自动传输零件毛坯和刀具信息。

它包括3个应用包：

●NC仿真。

●NC优化。

●NC机床仿真。

该模块的优点如下：

●避免过切。

●避免机床碰撞。

●减少加工时间至少50%。

●减少机床和刀具的磨损。

●提高加工效率。

16．模具设计（ToolDesignOption）

该模块包括下列功能：

●由设计模型直接拆分型腔（所有零件为实体模型，型腔及型芯有精确缩水补偿）。

●标准模架导柱导套。

●与注塑分析集成。

●BOM及图纸自动生成。

该模块的优点如下：

●快速模具设计。

●增加产量。

●减少报废品。

●没有数据转换问题。

●对设计进行修改不会延迟模具周期