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1、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1.1 CAD产品设计的一般过程应用计算机辅助设计技术CAD（Computer Aided Design）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

2、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（DownTop）和自顶向下（TopDown），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（DownTop）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（TTime to M

3、arket），最好的质量（QQuality），最低的成本（CCost），最优的服务（SService）来满足市场的需求。1.2 Pro/ENGINEER解决方案美国PTC公司（Parametric Technology Corporation,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/ENGIN

4、EER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

5、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、JOHN DEER、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。1Pro/ENGINEER的基本模块（Foundation）该模块包括下列功能： 基于参

6、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

7、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（Advanced Surface Extension）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（Advanced Assembly Extension）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

8、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（Motion Simulation Option）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（Structural Simulation Option）该模块包括

9、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（Fatigue Advisor）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

10、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（Plastic Advisor）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（Thermal Simulation Option）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。

11、 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/TOL Option）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（Production Machining Option）该模块包括下

12、列功能： 2 1/2 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（Complete Machining Option）该模块包括下列功能： 包括 Production Machining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

13、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（NC Sheetmetal Option）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

14、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。15NC 仿真及优化（VERICUT for Pro/ENGINEER Options）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（Tool Design Option）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