第2章 ProENGINEER 基础(之一)
《现代机械产品动态设计及优化》机自05（第2次课）第2章Pro/ENGINEER 应用基础
§2.1 Pro/E概述
Pro/ENGINEER系统是美国参数公司（PTC公司：Parametric Technology Corporation）开发的软件，是当今世界著名的三维CAD/CAM/CAE软件系统。
接触PTC公司听到第一句话是“PTC 您好！”
中国办事处，北京北三环：发展大厦。
为商业软件，对高校优惠出售（3万美元），其目的使高校学生感到该软件有优越性，自然成为PTC永远的广告人。
该软件版本更新快，原来每半年升级一个版本，96年7月为16版，98年上半年有20版（也是我们的截止版本），2000年有2000i版，矿机教研室97年购置17版，并作为开发的版本。它的版本更新的太快，使用户跟不上其发展。我们要从实际出发，按跳跃版本使用更实际。
我国名牌大学，大型公司、企业前几年都在使用该软件。复杂造型只有Pro/E能精确实现、高效完成。例中国运载火箭技术研究所、汽车制造业等使用Pro/E。
在美国能熟练使用Pro/E者（有证书）可优先选择工作。购买该软件都可得到免费培训，获取毕业证书。
我们97年购买后立即开发使用，98年毕业设计对软件全面开发应用，98年上课讲述Pro/E内容简介，并上机操作。
目前专门开设Pro/E课的院校尚较少。
一、Pro/ENGINEER功能简介
Pro/E系统是新一代的产品造型系统软件，具有参数化设计、三维实体模型、特征驱动和单一数据库功能等特征。
该软件全部内容包括40多个模块：机械设计、机械制造、有限元分析、动画仿真、流场分析、温度场分析、电场分析等。
国外用此软件，从机械设计、结构分析、到机械零件加工实现一条龙。将设计好的零件直接送到数控机床加工，省去出图环节，从设计到零件加工周期很短。
1. 三维实体造型
三维实体模型可以将您的设计思想以最真实的模型在计算机上表现出来。可以随时计算出产品的体积、面积、重心、重量、惯性大小等，以更真实地了解产品的特性，以弥补传统面结构、线结构的不足。
2. 单一参数库（关联性）
Pro/E 是建立在统一基础上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。
所谓单一数据库，全部资料来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作。实际上，在整个设计过程的任何一处发生改动，可以反应在整个设计制造过程的相关环节上。
例如，一旦工程图改变，数据刀具路径也会自动更新；装配工程图有任何改动，也完全同样反应在整个三维模型上。这样可确保数据的正确性，并避免反复修改的耗时性。
关联性：改变零件图的尺寸，工程图中的尺寸改变，装配
图上的零件尺寸也改变。改变工程图尺寸，零件图尺寸改变，装配图上的零件尺寸也变。工程图中尺寸不能删除，只能擦除（不显示）。
注意：删除一个零件图，装配图上的该零件也消失，工程图也不存在，必须慎重处理。
3. 特征功能
以特征造型：一个孔、开槽、切割、倒角、圆角均为一个特征。即实体的最基本单元。
Pro/E是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，采用基于特征功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，你可以随意勾画草图，以特征设计的单元，你可以随时不违反几何顺序的调整、插入、删除、重定义等修改动作，轻易改变模型。
建立三维零件：每进行一次零件工作为增加一个零件特征，作一个圆柱为一个特征，对圆柱倒角又为一个特征，在其上打孔又为一个特征。
4. 参数化设计
参数化：改变图形尺寸图形大小变。
配合单一数据库，设计过程中使用的尺寸都存在数据库中，设计者只需更改三维零件的尺寸，则二维工程图、三维组装图、模具等就会依照尺寸修改做几何形状的变化，以达到设计修改工作的一致性，避免人为改图的疏漏情形。也正因为有参数式的设计，用户才可以运用强大的数学运算公式，建立各尺寸的数学关系式，使得模型可自动计算出应有的外形。
二、Pro/ENGINEER模块简介
Pro/E约40多种模块，简要介绍常见的几种模块。
1．Pro/FEATURE （特征）
用于各种方式建立产品的外型，如扫掠（Sweep）、混合（Blead）、打孔（Hole）、圆角（Round）等，利用Pro/FEATURE 在极短的时间内，就可完成产品外型的设计。
2．Pro/SUFACE （曲面）
可快速地绘制出精确的几何曲面及自由形式曲面。
3．Pro/ASSEMBLY（装配）
将多个零件组装成一个完整的模型，由于模型内含零件和组件的数目不受限制，因此使用Pro/ASSEMBLY将使大型的、复杂的模型设计与管理变得更容易。
4. Drawing——生成工程图，称视图。
5.Pro/DETAIL（细节：完成标注）
Pro/DETAIL提供了强大的尺寸标注、公差标注以及建立各种视图的能力。使用这个模块，设计者可以轻松地使用三级模块以生成符合ANSI（美国国家标准化组织）、ISO（国际标准化组织）、DIN（德国工业标准）的标准图形文件。
6. Pro/MANUFACTURE (Pro/MFG)加工
自动完成零件加工时刀具的路径的NC程序。
支持：三轴车床及铣床；四轴、五轴铣床/车床。
7. Pro/MOLDDESIGN （模具设计）
让模具设计人员能在短时间内完成公、母模具的设计，其
中还可以自动建立模座、冷却水道、顶出销及分界面。
模块造型设计是一大特色。
8.Pro/MESH（网格）
使用Pro/MESH可将已建立的实体模型自动生成有限元的网格，并将其输出到常用的有限元分析软件中。
9.Pro/REPORT（报表）
提供各种格式设定工具，能以图形方式显示Pro/E 的应用数据，用户可集成文字、图形、表格和数据，定义动态报告。
10.Pro/INTERFACE （接口）
输入或输出其它CAD/CAM软件能接收的文件格式。
输出DXF格式的图形交换文件。
11.Pro/WEB PUBLISH （网页出版）
三、Pro/E 2000i硬件配置
Pro/E 2000i可在工作站或PC上运行。
操作系统可为UNIX、Windows NT Workstation、Windows NT Server、Windows 98 或Windows 95。
Pro/E 2000i可以在不同的操作系统间相互转换。用户根据自己的需要，选择最合适的平台。
Pro/E 2002 在Windows 2000以上版本安装。
若在PC下运行Pro/E 2000i，则硬件需求如下：
1.主板：任何品牌均可，应支持AGP接口（加速图形接
口）。
2.CPU：Intel 的Pentium、Pentium II、Pentium III、Celeron
均可，Pro/E支持多种CPU的运行。
3.内存：至少128以上内存。若常需要构造曲面、大型组
合件或数控加工程序，则建议使用256MB以上内存。
4.显卡：任何品牌均可。Video RAM（显存）在2MB以上。
5.网卡：必须要有，品牌不限。
6.硬盘：IDE（智能磁盘设备）或SCSI（小型计算机接口）
接口均可。Pro/E 2000i系统软件占170MB（不含Demo
files），再预留200～300MB的虚拟内存给系统做几何运
算的数据缓冲区，因此只需要余留500MB左右的硬盘
空间Pro/E即可运行。
7.屏幕：最好17英寸以上（一开始我们购买19英寸）。
8.鼠标：三键逻辑鼠标。
9.键盘。
四、Pro/E设计特点
1.设计过程
类似一加工过程。
（1）建立零件图
①调一个毛坯：由草绘获得。
先在草绘面上画出简单的绘草图→标注尺寸代号→生成按自动测量的图形→修改尺寸→得到实际尺寸的图形→生成三维图（为实体图）
②在毛坯上（零件上）增加特征（如打孔、开槽、切割、
倒角、圆角）。
（2）形成装配图
在AutoCAD中的零件图，可修改成有价值的部分，用INSERT 命令定点插装成装配图，它是平面组装（ACAD只需要插入点和旋转角度）。
Pro/E形成装配图是将三维立体零件组装，其定位方式不同，不须对零件进行处理，直接组装。
（3）形成工程图
将三维零件或装配图转换成具有视图关系的平面投影图。
我们使用Pro/E 软件，还不能将设计零件送入数控车床直接加工。须绘出工程图（加工所需要的平面图纸）。它所形成的工程图自动化程度非常高，例如能自动标注出有关尺寸（因绘三维零件时，整体毛坯和各特征都有具体的尺寸）。
2.Pro/E采用弹出菜单
全部为菜单命令，无键入
命令。如建立一个特征就要经
过10级菜单。
用户可以自己定义快捷命
令或称简命令、批命令。
①修改Config.pro文件:
【Utilities】→【Preferences】→【Edit config】,把操作过程写下来。
格式例：MAPKEY DR #DONE-RETURN （回车菜单）
(宏) （键盘输入简命令）（菜单命令：回车返回）
MAPKEY DT #ENVIRONMENT；#DISP DAMTLN；%DR
→进入环境菜单→显示平面坐标菜单→回车返回（定义坐标平面显示，并回车）
MAPKEY R #VIEW；#REPAINT；%DR（完成重画并回车）…。（相当于ACAD中的Redraw）
相当于批命令。
使用：键入DR或DT或R,执行#后的菜单命令。
②选用【Mapkey】菜单进行批命
令录制，选此项，进行一系列
菜单操作，起个名便成批命令，
以后键入一批命令，就进行一系列的菜单操作。录制批
命令必须是常用不变的一系列的菜单操作。
3.文件存盘
在下拉菜单File栏中完成。
存一次增加一次版本。
例，Z.PRT.1, Z.PRT.2, 1、2为版本号。
调用打开时为最高版本。
放弃存盘，自动产生跟踪文件，记录全部操作过程，存为trail.txt.#（#为版本号）。跟踪文件可恢复成PRT（零件）文件。每次操作都产生不同版本号的跟踪文件，应经常清理。
【Utilities】→【trail】进行追踪文件操作。
4.文件名
＊.PRT——零件图文件（三维实体图形）
＊.DRW——工程图文件（二维图形）
＊.ASM——装配图文件（也可产生装配工程图）
五、Pro/E 2000i 概述
Pro/E 2000i在1999年5月发布，该版本更加“微软窗口化”Pro/E的界面，改善了长期被用户抱怨的界面不够亲切的问题。
增加了意图管理器（Intent Manager）、3D注释（3D Notes）。
1.新视窗用户化界面
Pro/E 2000i 的用户界面如图1.1 。它改变了过去全部为命令菜单的特性点，将常用的功能用菜单栏（Menu Bar）以及工具栏(Tool Bar)来完成，让用户在短时间内熟悉Pro/E的功能。然而毕竟Pro/E 的功能太强、太多，因而无法仅用几个简单的图形按钮和菜单栏取代所有的命令。
图1.1 Pro/ENGINEER 初始窗口
2.意图管理器（Intent Manager）
该功能在二维截面草绘时，自动地显示约束条件（Constraints），自动标尺寸。
3.三维注释：允许在3D Part或Assembly模块下，加注释。
六、Pro/E 2000i工作环境
（一）用户界面的简介
图1.2 为进入零件时的设计界面。
图1.2 零件设计时的用户界面
1. 主菜单（Main Menu）
位于主视窗的最上方，是辅助功能，如图1.3。
文件；信息；视图；实用程序；应用组件；分析窗口帮助
图1.3 Pro/E 2000i 的主菜单
2. 工具栏（Main Toolbar）
Pro/E 2000i工具栏位于主菜单的下方，用户可以任意指定工具栏放置位置。工具栏为图标形式，如图1.4。单击工具图标执行相应功能。
图1.4 Pro/E 2000i的工具栏
工具图标的功能依次为：
新建文件类型有：零件、装配、工程图、加工等任意一种；
打开文件；保存当前操作中的文件；备份（另存为）；
打印屏幕显示图形
刷新屏幕；“重画”
模型局部放大；
模型局部缩小；
模型显示与窗口匹配（ACAD中，ZOOM All）；
投影视图；以投影方式放置图形，以便观看。
轴侧视图；以缺省方式放置三维实体图。
模型线框显示；
模型显示虚线；三维线框图，看不见的线以虚线表示。
模型消隐显示；看不见的线不表示。
模型渲染显示；
基准平面显示与否切换；
基准轴显示与否切换；
基准点显示与否切换；
坐标系统显示与否切换；
帮助信息按钮。
3. 信息区（Message area）
如图1.5所示，Pro/E 2000i的信息区记录了使用过程中系统给予用户的提示及命令执行结果。使用滚动条有更多信息。位于工具栏下方。信息有五类图标：提示；通知；警告；错误；严重错误。
图1.5 Pro/E 2000i信息区
4.在线帮助区（On-line Help area）
位于工作窗口的下方，当移动到Pro/E的某个工具选项或命令选项时，系统告诉用户该选项的功能。
5.菜单管理器（Menu Manager）
Pro/E 2000i的菜单管理器如图1.6所示，通常位于工作窗
口右侧。
图1.6 Pro/E 2000i 的菜单管理器
Pro/E 2000i菜单管理器构成的结构采用瀑布式，即单击某个菜单选项后，又自动弹出下一级菜单，菜单层层弹出。
菜单管理器是必须深入学习，可以采取如下几步：
（1）彻底搞清各个菜单及菜单选项的含义。可通过仔细阅读在线帮助区的信息提示相关资料实线。
（2）初学阶段，不要满足于模型的创建功能，而反复体会菜单的选取。
（3）多请教身边水平较高的人。
6.模型特征树（Model tree）
当进入零件模型时，自动弹出模型特征树，如图1.7 所示。记录设计零件增加特征的过程。
模型特征树的主要用处为：
（1）反映特征的创建顺序，便于使用和理解模型。
（2）方便选取特征。单击模型树特征的名字，便选取目标。
图1.7 Pro/E 2000i的模型特征树
（二）鼠标功能
在Pro/E 2000i 中，鼠标可用来选取各种选项、图标，还可以物体截面的绘制。表1.1 是鼠标各键功能的说明。
图1.8 中【GET SELECT】菜单最常出现，说明如下：【Pick】：用鼠标点选。选择要的特征、线段或视图等。【Query Sel】：询问选择。按鼠标所选取的位置，显示可能有
的选择。
【Sel By Menu】通过菜单选择。显示出所有可
能的选择。
【Done Sel】完成选择。
【Quit Sel】放弃先前所有的选择。图1.8 【GET SELECT 】菜单（1）鼠标作图操作
选取菜单，用逻辑鼠标，称“准三键”。
左键：①选菜单、目标；
②画线，起点—终点（无坐标定点输入）。
中键：①终止画线；
②生成圆，按一下定圆心，按第二下定半径，作成。
③尺寸标注，用以放尺寸线位置。
右键：生成切线圆弧。
（1）鼠标标注尺寸操作
①直线：左键选线，中键放尺寸线位置；
②圆直径标注：左键在圆周上点两下，中键放尺寸线位置；
③半径标注：左键点一下圆弧，中键放置尺寸线位置；
④旋转体直径标注：对于旋转体，在Pro/E中用生成旋转
体命令，但只需绘回转截面，这样标注尺寸不同。
如下图，为一个中心通孔，外径为阶体的旋转体。
第一次，选要标注的几何元素；
第二次，选中心线；
第三次，选几何元素；
第四次，用中键放尺寸线位置。远离中心线为直径标注。
⑤角度标注：左键选两条线，中键放尺寸线位置。
普通鼠标：↑＋左键代替逻辑鼠标中键。
（三）文件的操作
1. 设置当前工作目录
图1.10 设置当前工作目录
实际工作前，最好设定您的当前工作目录，这样使工作条理化，而不致由于疏忽，将图形存放到其他不合适的地方。
设置当前目录的方法：主菜单中→【File】→【Working Directory】弹出如图1.10对话框。
2. 新建文件
必须首先要做的工作。【File→New】，如图1.11。
表1.1 NEW 对话框工作模式含义
3. 打开文件
与Windows 对话框大致相同。
4. 保存文件
由√是与×否来确定。
独特：保存文件系统并不覆盖，而是自动产生不同的版本，如，rod.prt.1、rod.prt.2、rod.prt.3…。
Save As 有模型名—新名。
5. 删除文件
用系统（File下）Delete选项。
删除有三种：删除某文件的所有旧版本；删某文件所有版本；删当前内存文件。
【Erase】只将文件从内存中删除，存盘上的文件仍存在。
七、Pro/E 零件操作过程
1. 二维草绘：定义截面轮廓：对草图加尺寸、几何约束。
2. 创建草绘特征：拉伸、旋转、扫掠、混合。
3. 创建放置特征：切割、打孔、拔模、斜度、倒斜角、倒圆角、抽壳、阵列、复制等。
4. 修改特征：修改草图、修改特征、修改各类参数。
5. 创建三维实体：动态观察、渲染处理等。
创建三维零件模型过程是一个设计过程，而设计是一个反复修改的过程。
修改尺寸时，零件的几何图形的大小以及几何元素的相对位置就会自动变更，这就是“尺寸驱动”。