基本实体特征

第2章基础实体特征

2.1三维造型设计基础

PRO/ENGINEER最重要的特点就是其强大的三维造型设计功能。从现在开始我们将逐步深入地学习PRO/ENGINEER中三维造型的基本方法。在正式介绍三维造型方法之前，首先介绍几个必要的基础知识。

2.1.1特征及其分类

在Pro/E中，一个三维实体模型的创建过程就是从无到有依次生成各种类型特征

并进行合理组合的过程。因此，特征是Pro/E的基本操作单元。

尽管各种特征从外观到其设计方法都有很大差异，但从三维造型角度来看，在

Pro/E中通常分为以下几种类型，各种类型又可细分为若干种。见下表2.1。

2.1.2三维造型的一般过程

Pro/E三维造型的一般原理是：由二维截面（草绘剖面）生成三维造型。二维草绘是大多数三维造型中的关键步骤，因此搞清楚二维草绘的有关问题对我们建造PRO/E三维模型非常有用。

1．草绘平面的设置

在二维草绘时，需要一个草绘平面。设置草绘平面的方法有3种：

⑴可选择系统提供的标准基准平面作为草绘平面。如：TOP、RIGHT、FRONT

⑵可使用基础实体特征上的表面作为草绘平面。

⑶可新建一个基准平面作为草绘平面。

2．草绘平面的放置

选定了草绘平面就相当于在绘图时找到了绘图板。但在绘图时，怎样放置这个“绘图板”呢？如果以其中一条边为放置参照，则绘图板可以有4种放置方式，即参照在顶、底部、左、右，如图2.1所示。除此之外，还可以按系统的缺省方式放置。

绘

图

板

参照

图

板

绘

参照

图板

绘

参照

参照

板图绘

参照在顶参照在底参照在左参照在右

图2.1草绘平面的放置方式

一般来说，在指定好草绘平面后，应优先选择缺省方式来放置草绘平面。

3．特征生成方向参数

确定特征生成方向实际上是设定在草绘平面的哪一侧产生特征，此外，也可以在草绘平面的双侧都创建特征。

当在草绘平面上绘制完二维截面并退出草绘时，系统会用一个黄色箭头标示当前的特征生成方向，如图 2.2(a)所示。如果要改变特征的生成方向，可在操控板上单击

按钮即可。

(a)特征生成方向(b) 调整方向后的结果

图2.2特征生成的方向

2.1.3基准特征的操作

基准特征是一个重要而且很有用的特征，主要用作三维建模时的设计参照。比如草绘平面、旋转时的轴线等。

基准特征包含基准平面、基准点、基准轴、基准曲线以及坐标系等。

设计时，可选择系统提供的基准特征（3个相互正交的标准基准平面、一个坐标系、一个特征的旋转中心），见图2.3。实体上现有的基准特征（如：实体表面、圆柱的轴线、顶点等），以及插入基准特征等方法来获取基准特征。

图2.3基准特征

在复杂的三维造型设计中，常常会有大量的基准特征，但太多的基准特征会使图面杂乱从而影响设计的正常进行，这时就很有必要调整基准特征的显示状态。

1．隐藏不使用的基准特征

隐藏基准特征最直接的方法有以下3种：

⑴菜单栏：在菜单栏选取菜单命令“工具”→“环境”→“显示”分组框中选中或

取消相应复选项即可完成该类基准特征显示状态的设定。如图2.4所示。

⑵菜单栏：在菜单栏选取菜单命令“视图”→“显示设置”→“基准显示”对话框，

可以在该对话框中设置基准的显示状态。如图2.5所示

图2.4“环境”对话框图2.5“显示基准”对话框

⑶工具栏：使用工具栏中的按钮，这些按钮都有开、关两种状态，单击某

按钮打开相应的基准特征，再单击一次又会关闭这些基准特征。

2．新增基准特征的方法

新增基准特征的方法有2种：

⑴右工具栏：使用右工具栏中的按钮条，即可根据需要加入各种基准特征。如图2.6

所示。

图2.6基准特征按纽图2.7基础特征按纽

⑵菜单栏：在菜单栏选取菜单命令“插入”→“模型基准”→“平面”等选项，即可

根据需要加入各种基准特征。

添加各种基准的具体操作将在以后的章节中逐一介绍。

在创建三维实体中，将重点介绍“拉伸”、“旋转”、“扫描”、“混合”这四个特征。图2.7所示为基础特征建立工具按钮及功能名称。

2．2二维草绘

二维草绘是Pro/ENGINEER的一项基本技巧。因为在Pro/ENGINEER中，在创建三维实体模型和曲面特征时需要创建剖面图或截面图，而这些剖面图或截面图就是利用二维草绘技术绘制的。另外，在Pro/ENGINEER中，也有一个专门的模块用来创建二维草绘，这个模块就是草绘模块，在草绘模块中创建的图形是单个对象存在的，以备后用。

本节主要介绍Pro/ENGINEER二维草绘的绘制技巧以及草绘模块的进入。2．2．1草绘模块的进入

在下拉式主菜单中单击“文件”→“新建”（或者单击上工具箱中的按纽），系统弹出如图2.8所示的“新建”对话框，在“类型”分组框中选取“草绘”按纽，在“名称”文本框中输入文件名称（或采用默认名称）后，单击“确定”按纽，系统即新建后缀为“.sec”的二维草绘文件，同时打开二维草绘界面，如图2.9所示。

图2.8“新建”对话框

图2.9二维草绘界面

在该界面中，你会发现菜单栏上有一个主菜单选项“草绘”，还多了一个右工具条，分别如图2.10和如图2.11所示。这标志着已经进入了二维草绘绘制模式。

图2.10“草绘”菜单图2.11“草绘”工具条2．2．2二维草绘的操作

二维草绘的操作包括草绘环境设置、基本图元绘制、图元的编辑、尺寸标注、约束等，下面逐一介绍。

1．草绘环境的设置

草绘环境设置是设置草图绘制中的用户界面参数，使得Pro/E Wildfire在完成草图绘制的过程中更好到满足工程设计的技术要求和设计者的个人风格。

在下拉式主菜单栏中，单击“草绘”→“选项”，系统弹出“草绘器优先选项”对话框，该对话框由3个选项卡组成，各选项卡中部分项目的作用如图2.12到2.14所示。

图2.12“草绘器优先选项”对话框的“显示”选项卡

图2.13“草绘器优先选项”对话框的图2.14“草绘器优先选项”对话框的“参数”选项卡“约束”选项卡

下面是工具栏上几个常用按纽的作用。

●：切换尺寸显示的开/关。

●：切换约束显示的开/关。

●：切换网格显示的开/关。

●：切换截面顶点显示的开/关。

读者可以自己实践一下。

2．基本图元绘制命令

二维图形主要由点和线图元组成。二维草绘的基本图元绘制命令共有8个，即：直线、矩形、圆、圆弧、样条曲线、圆角、点和文本。单击“草绘”菜单或者单击右工具条的相应按纽即可绘制这些图元。基本图元按纽如表2.2所示。

表2.2

图元按纽名称操作说明

直线系统提供3种绘制直线的方法。选中画线工具，单击鼠标右键选择直线经过的点；单击鼠标中键结束本次直线的绘制，可以继续绘制下一条直线。

矩形在绘图区任意选取一点，按下鼠标左键，按住鼠标并拖动鼠标到另一点后释放。

圆系统提供5种画圆方法。

圆弧系统提供5种绘制圆弧的方法。

样条曲线选择该工具后，在绘图区依次选取曲线经过的点，即可创建通过这些选定点的一条光猾曲线，按鼠标中键结束曲线的绘制。

圆角系统提供了2种类型的圆角。依次选取放置圆角的两条边线即可。

点还可创建坐标系。

文字选取该工具后，首先根据系统提示在绘图区选取一点来确定文本行的起始点，再选取一点来决定文本的高度以及布置方向。然后系统弹出一个对话框，用来设置文本内容、字体等参数。

3．图元编辑

使用上面介绍的基本设计工具创建的二维图形并不一定正好满足设计要求，这时可以使用编辑工具对其进行编辑和修改，直到满足设计要求为止。

编辑工具共有6个，单击“编辑”菜单或者单击右工具条的相应按纽即可编辑和修改图元。工具条上的编辑按纽见表2.3说明。

编辑工具名称说明

选取在编辑图元之前，必须首先选中要编辑的对象。系统提供4种选取方法。单击该按纽，然后直接使用鼠标单击要选取的图元，被选中的图元将显示为红色。

复制先选取图元对象，然后才能选取该工具。另外在复制的同时，还可以根据需要对图元进行缩放、平移和旋转等操作。

镜像先选取图元对象，然后才能选取该工具。然后根据系统提示选取一条中心线即可创建镜像对象。

缩放和旋转先选取图元对象，然后才能选取该工具。该操作与复制中的缩放和旋转工具类似。

修剪

删除段延长至参照

分割包括3种操作：

删除图元上选定的线段，

延长图元到指定参照，

将单一图元分割为多个图元，

尺寸修改主要用来修改图元的尺寸。

在选取状态和尺寸显示开关为开时，双击尺寸标注，然后输入新

的尺寸数值。

4．尺寸标注

尺寸在Pro/E中具有重要地位，尺寸驱动的基本原理就是根据尺寸数值的大小来精确确定模型的形状和大小。尺寸驱动简化了设计过程，增加了设计自由度，让设计者在绘图时不必为精确的形状斤斤计较，而只需画出图形的大致轮廓，然后通过尺寸来再生准确的模型。

在菜单栏单击“草绘”→“尺寸”或者在右工具条中单击按纽，都可以打开尺寸标注工具。现介绍各种尺寸标注的操作方法，如表2.4所示。

标注类型操作说明

长度尺寸的标注单一线段标注

选中该线段，然后在线段任意一侧单击鼠标中键，即可完成该

线段的尺寸标注。

两平行线间距离标注

首先单击第一条直线，然后单击第二条直线，最后在两条直线

之间的恰当位置单击鼠标中键即可完成尺寸标注。

两图元中心距离标注

首先单击第一中心，然后单击第二中心，最后在两中心之间的

恰当位置单击鼠标中键即可完成尺寸标注。

角度尺寸的标注首先单击组成角度的一条边线，然后单击组成角度的第二条边线，可以在角度区域内或区域外单击中键，以标注锐角或钝角。

半径、直径的标注半径标注：单击圆弧，在圆弧外恰当位置单击中键即可。一般对于小于180o的圆弧通常标注半径尺寸。

直径标注：双击圆弧，在圆弧外恰当位置单击中键即可。一般对于大于180o的圆弧通常标注直径尺寸。

注意：在创建二维草绘图形时，如果选择了显示弱尺寸和打开尺寸显示开关，则在绘图的过程中系统会自动标注图元的尺寸，但是这些尺寸常常并不理想，这时可以采用尺寸标注工具添加需要的尺寸标注。在这里，用户添加的尺寸叫强尺寸，强尺寸的颜色为黑色。绘图过程中系统自动为草绘图元标注的尺寸叫弱尺寸，弱尺寸的颜色为灰色。修改弱尺寸的数值后，该尺寸将转化为强尺寸。当系统的尺寸存在冲突时，将删除部分弱尺寸，当强尺寸之间发生冲突时，则向用户报告并等候用户处理。

5．约束

约束是参数化设计中的一种重要设计工具，通过在相关图元之间引入特定的关系来制约

设计结果。在菜单栏单击“草绘”→“约束”命令或在右工具条中单击按纽，都可以打开“约束”工具箱，如图2.15所示。

图2.15“约束”工具箱

约束工具箱中各按纽的含义说明如下，见表2.5所示。

按钮图标按纽名称按纽含义与操作说明

竖直约束使一条直线处于竖直状态。选取该工具后，单击直线或两个顶点即可。处于竖直约束状态的图元旁将显示竖直约束标记“V”。

水平约束使一条直线处于水平状态。选取该工具后，单击直线或两个顶点即可。水平约束标记为“H”。

垂直约束使两个选定图元（两直线或直线和曲线）处于垂直（正交）状态。选取该工具后，单击两直线或直线和曲线即可。垂直约束标记为“⊥”。

相切约束使两个选定图元处于相切状态。选取该工具后，单击直线和圆弧即可。相切约束标记为“T”。

居中约束使选定点放置在选定直线的中央。选取该工具后，单击点（或圆心）和直线即可。居中约束标记为“%”。

共线约束将两选定图元共线对齐。选取该工具后，选取两条直线即可。共线约束标记为“-”。

对称约束使两个选定顶点关于指定中心线对称布置。选取该工具后，选取中心线，再选取两个顶点即可。对称约束标记为“^”。

相等约束使两直线等长或两圆弧半径相等，还可以使两曲线具有相同的曲率半径。选取该工具后，单击两直线或两圆弧或两曲线即可。相等约束标记为“L”。

平行约束使两直线平行。选取该工具后，单击两直线即可。平行约束标记为“∥”。

2．2．3二维草绘的绘图步骤

在草绘模块中，有两种方式绘制二维图形。一是采用目的管理器进行草绘。在启动Pro/E 时，目的管理器默认处于激活状态，它智能化程度高，使用方便。二是使用草绘器进行草绘。在菜单栏中单击“草绘”→“目的管理器”，去掉前面的“√”后关闭目的管理器，这时系统弹出如图2.16所示的“草绘器”菜单。

图2.16“草绘器”菜单

草绘器提供了更为丰富的设计工具，但是与使用目的管理器进行设计相比，智能化程度较低，使用不太方便。故在此只介绍使用目的管理器进行二维草绘的步骤。

1．使用目的管理器进行二维草绘的步骤

⑴进入草绘模式。

⑵绘制二维图形的相似图形。使用基本图元工具，不必考虑尺寸进行非精确绘图，只

要绘制出的几何图形大致相似即可。

⑶编辑相似图形。

⑷添加尺寸和约束。

⑸修改尺寸。

⑹保存图形。

实际上，绘制步骤中的⑶、⑷、⑸步的顺序没有严格的区分，可以根据实际灵活运用。

2．二维图形绘制实例

【实例2.1】创建如图2.17所示二维图形。

造型要点：水平线和竖直线应该画得大体合适，图元上被标记上“H”和“V”的直线分别表示水平线和竖直线。草绘的尺寸标注方案应该符合设计意图。利用再生功能进行多尺寸一次性修改。

图2.17

绘制步骤：

（1）选择“文件”→“新建”命令，或者单击上工具栏中的按钮。

（2）在新建对话框中的类型栏中选择“草绘”，并输入新建文件名为“LX02-01”。如图2.18所示。

图2.18 新建对话框

（3）单击“确定”按钮，进入二维草绘用户界面。

（4）单击草绘工具栏中的按钮创建中心线，如图2.19所示。

图2.19创建中心线

（5）单击草绘工具栏中的按钮，绘制两段圆弧，如图2.20所示。

图2.20 绘制两段圆弧

（6）单击草绘工具栏中的按钮，绘制两段直线。如图2.21所示。

图2.21 绘制两段直线

（7）单击草绘工具栏中的按钮，打开约束对话框，如图2.22所示。

图2.22约束对话框

（8）单击约束对话框中的按钮，在绘图区中选择如图2.23所示的圆弧的圆心和中心线，使圆心在中心线上。

图2.23 共线约束设置

（9）重复上一步操作，使上图中的两圆弧圆心在两条中心线上。结果如图2.24所示。

图2.24共线约束结果

（10）单击约束对话框中的按钮，在绘图区中选择如图2.25所示的直线和圆弧，给其添加相切约束。

图2.25相切约束设置

（11）重复上一步操作，使上图中的两直线与两圆弧相切。结果如图2.26所示。

图2.26相切约束结果

（12）单击草绘工具栏中的按钮，在绘图区单击圆弧，在圆弧一侧空白处单击中键。（13）利用上一步的方法，继续标注，结果如图2.27所示。

图2.27标注结果

（14）单击草绘工具栏中的按钮，在绘图区选择上一步标注的数字。系统将弹出如图2.28所示的修改尺寸对话框。

图2.28修改尺寸对话框

（15）单击修改尺寸对话框中的“再生”前的单选框，取消该选项。

（16）在修改尺寸对话框中修改尺寸，修改结果如图2.29。单击按钮，完成修改，绘图结果如图2.29。

图2.28修改尺寸结果

图2.29修改结果

（17）单击草绘工具栏中的按钮，绘制的两个同心圆，结果如图2.30所示。

图2.30绘制同心圆

（18）利用前面的方法修改两圆的尺寸大小，修改结果如图2.31所示。

图2.31修改结果

（19）单击草绘工具栏中的按钮，绘制的两条直线，如图2.32所示。

图2.32 绘制直线

20）单击草绘工具栏中的按钮，绘制两段圆弧，如图2.33所示。

图2.33 绘制圆弧

（21）单击草绘工具栏中的约束按钮，利用按钮使得两圆弧分别与两圆同心。（22）单击草绘工具栏中的约束按钮，利用按钮使得两线段分别与相邻线段平行，如图2.34所示。

图2.34 约束结果

（23）单击草绘工具栏中的按钮，按图2.34进行标注新建的圆弧和线段。

图2.34 标注结果

（24）双击上图中的数字“5.55”，在弹出的文本框中输入新值“6”，回车确定。

（25）重复上一步的操作，继续修改两圆弧尺寸。修改结果如图2.35所示。

图2.35 修改尺寸结果

（26）单击草绘工具栏中的按钮，在图形上增加圆角，如图2.36所示。

图2.36增加圆角

（27）单击草绘工具栏中的按钮，动态删除多余的边，如图2.37所示。

2.93

图2.37 删除边

（28)双击上图中圆弧半径数值“2.93”，在弹出的文本框中输入新值“4”，回车确定。结果如图2.38。

图2.38 修改尺寸结果

（29)重复以上步骤，草绘另外3个圆角。草绘结果如图2.39。

图2.39 草绘结果

2.3拉伸实体特征

拉伸实体特征在PRO/E Wildfire2.0中应用最广泛，同时也是三维建模原理最为简单的一类特征。拉伸是指沿草绘截面的垂直方向移动截面，截面扫过的体积就构成了拉伸特征。

打开三维建模用户界面，并确保工具栏中的基准平面显示按钮被按下。如图2.40所示。