基于Pro/ENGINEER的产品结构快速设计方法

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现在产品的竞争，尤其是消费类电子产品的竞争越来越激烈，如何缩短产品的开发周期，及时推出适合市场的新产品成为各大公司共同关心的问题。Pro/ENGINEER软件以其强大的造型及结构设计功能在产品的开发设计中得到越来越广泛的应用，为有效缩短产品的开发周期提供了条件。但是，如果我们能有效地掌握Pro/ENGINEER软件的一些高阶功能和技巧，我们将会取得比预期更好的效果。    在产品开发过程中，我们会发现绝大部分产品是近似的对称结构；或者在同一产品中有许多相同或相似的特征；或者由于产品系列化的原因，以前的产品中曾有过相同或相似的结构。对于这些特征，我们没有必要再去一步步设计它的尺寸结构。本文将介绍如何在Pro/ENGINEER 2001中快速复制这些特征，从而大大加快及优化我们的产品设计。
    1  特征镜像
8 B4 _# }3 G: x) a6 \- h7 Y# [    我们在设计产品时，绝大部分都是对称结构，这时我们可以很方便地利用镜像命令复制另一半特征。具体操作为“Feature（特征）→ Copy（复制）→Mirror（镜像）→Independent（独立）/Dependent（从属）→选择要镜像的特征→选择或创建镜像平面”。
    2  镜像几何
9 N# _" O) B8 L, o- ~( U0 @    有时我们需要把整个模型进行镜像时，可以用镜像几何。即：“Feature（特征）→ Mirror Geom（镜像几何形状）→选择或创建镜像平面”。当然，要完成整个模型的镜像，也可以用上面介绍的特征镜像命令，即：“Feature（特征）→ Copy（复制）→ Mirror（镜像）→All Feat（所有特征）→Independent（独立）/Dependent（从属）→ 选择或创建镜像平面”。两者的区别主要是。
    (1)镜像几何所产生的特征是视为一体的，模型树中只产生一个特征，尺寸完全与原模型相依，无法单独只删除某个特征；用镜像所有特征时，产生和原来数目相等的特征，可个别修改或删除某个特征。
1 y9 }2 F& ]$ j0 W) E    (2)用镜像所有特征时，再使用Insert Mode功能回到此Copy动作之前新增特征，则此特征并不随着镜像复制，除非使用Mirror Geom方式。
, c" b/ b$ B- p  X    3 特征移动
    我们还可以选择模型中的一个特征进行平移或旋转复制。具体步骤为：“Feature（特征）→Copy（复制）→Move（移动）→Independent（独立）/Dependent（从属）→选择要移动的特征→ Translate（平移）/Rotate（旋转）→定义平移或旋转移动的方向及尺寸→定义特征需要变化的尺寸”。
    4 阵列
9 l3 f6 {% T! H    阵列也是我们复制特征最常用的方法。
    （1）对于实例相同的阵列，我们比较容易掌握，即：Feature（特征）→ Pattern（阵列）→选择要阵列的特征→ Identical（相同）→选择第一方向要阵列的尺寸并输入尺寸增量→输入这个方向阵列的数目→选择第二方向要阵列的尺寸并输入尺寸增量→输入这个方向阵列的数目。
8 U1 r+ U* M+ d; c. |    （2）有时实例的尺寸随阵列而变化，这时我们就要选择阵列属性为Varying（变化）。
. p9 G1 Q2 [9 p2 x0 P    （3）在实例外形上可能有不同变化与彼此可能相交时，我们要选择阵列属性为General（一般）。
/ m3 @  d+ i7 y4 p; y    （4）对于连续多个特征的阵列，我们要先把它们做成局部组（Local Group），然后利用“Feature（特征）→ Group（组）→Pattern（阵列）”的步骤进行阵列。
    （5）对于圆形阵列，导引特征的尺寸标注中一定要有角度尺寸。如果无法建立角度尺寸时，可以用“Copy（复制）→Move（移动）→Rotate（旋转）”的方式，先旋转复制一个特征，再进行阵列；也可以通过建立基准平面的方法产生角度尺寸。
" k& K5 j4 ^+ W# F4 }: T" R/ ^    （6）有时也可以参考模型中的现有阵列，即在特征树中选择要阵列的特征单击右键，选择“Pattern（阵列）→ Ref Pattern（参考阵列）”的方式快速完成和前面相同尺寸的阵列。
    5 阵列表
- Y/ A2 K. o$ c- V    利用阵列表，通过对相同参照创建绝对尺寸作为导引，可以控制实例的位置。可以用表格形式输入尺寸，并单独编辑每个实例的尺寸。通过从表格中删除条目，可以从阵列中删除个别实例。该方法具有较大的灵活性，因为可以用不等距或不规则尺寸创建更复杂的实例组合。在下列情况下，应当考虑使用阵列表。
2 t: c2 s# N& v0 Y    （1）无法使用增量尺寸控制阵列，因为它太复杂或不规则。
    （2）设计意图要求对相同参照定位各个实例，而不是对前一个实例进行增量来定位。
    （3）多个模型必须共享相同阵列。
3 r9 G) S; |6 n; @: P    （4）需要为模型的不同变化创建多个阵列形式。
    用阵列表创建阵列，一般的步骤为：Feature（特征）→ Pattern（阵列）→ 选择要阵列的特征→Table（表）→选择驱动器尺寸→Done（完成）→ Add（增加）/Read（读取）阵列表。也可以把尺寸驱动阵列转化为阵列表驱动的阵列，一般的步骤为：Feature（特征）→Redefine（重定义）→选择一个阵列特征→Pattern（阵列）→ To Table（转换至表）→ 输入阵列表名称→Done/Return（完成/返回）。现在将由阵列表来驱动阵列，Pro/ENGINEER自动更改标注方案以使其为非增量式。可以使用Modify（修改）→Pattern Table（阵列表）来编辑阵列表。
5 A5 N; J; M6 v1 v    6 零件族
) O8 I, v8 P: M% R# j    当我们要建立一系列非常类似的零件时，可以利用零件族的设置完成。设定零件族时，一开始必须建立一个基准零件，基准零件在此称为Generic Model，之后通过设定零件族窗体，而根据Generic Model产生的零件称为Instance。具体操作步骤为：Family Tab（族表）→在所选行插入新的实例→增加/删除表列→定义可改变的尺寸或定义选择性的特征。
' @2 G) j4 T" I    7 特征库
    用户自定义特征（User-Defined Feature）是用来复制相同外形的特征组，它需要我们根据企业自身产品的特点，把一些在产品设计中经常会用到的特征定义成UDF，组成特征库，以方便在以后的产品设计中调用，从而大大提高产品开发设计的速度。UDF特征的完成，一般分两个步骤，第一是UDF的建立与定义，其步骤为：Feature（特征）→UDF Library（UDF库）→Creature（创建）→输入UDF名称→选择UDF属性(Stand Alone / Subordinate ) →选择要加入到UDF的特征→输入特征放置时的参考提示→按需要定义Var Elements或Var Dims；第二是UDF的放置，其步骤为：Feature（特征）→ Creature（创建）→User Defined（用户定义的）→选择要放置的UDF文件名→指定放置选项（Independent/UDF Driven）→指定Scale与指定显示选项→ 按照提示选择放置的参考。
$ Q% k9 ~) B( f( j    8 带零件族的特征库
    这是两种高级命令零件族和特征库的综合应用。在我们建立特征库的过程中，我们有时会发现用在一系列产品中的UDF，只是尺寸和特征数目稍微有些不同，而形状完全相同，这时我们在定义UDF时运用零件族就非常方便了。其建立的过程与上面介绍的特征库的建立过程相似，只是在特征定义对话框中的元素都定义完成后，选择可选项Family Table（族表）→Define（定义），然后可根据上面介绍的定义零件族的方法进行。在放置UDF时，选择UDF文件名后，会出现Instance选项，让我们选择要放置的Instance。
    9 同一模型中特征的复制
, ~8 \7 u3 i" C) Q( o    在我们创建模型的过程中，有时后续的特征形状和前面的特征完全相同，只是特征的个别尺寸和参照稍微有些不同，这时我们可以在同一模型中进行复制。其建立过程为：Feature（特征）→Copy（复制）→Same Refs（相同参考）→Independent（独立）/Dependent（从属）→选择要复制的特征→定义要修改的尺寸。如果选择New Ref（新参考），则可重新定义复制特征的绘图面、参考面、尺寸标注参考等相关项目。此外，我们还可以复制同一模型但不同文件存储版本上的特征，即选择复制特征时选择From Dif Vers（不同版本），其建立过程有点类似于下面介绍的不同模型间特征的复制。
' G+ t- O; _* `! |# R& c: m0 x6 V8 K    10 不同模型间特征的复制
) c$ g7 q! Z# L" T    相对于同一模型中特征的复制，我们也可以在不同模型间进行特征的复制，从而直接运用以前的模型中曾经制作的特征，这点有点类似于UDF特征。其建立过程为：Feature（特征）→Copy（复制）→New Refs（新参考）→From Dif Model（不同模型）→Independent（独立）→选择用来复制的模型或者选择要复制的特征→设定比例→对参考模型中出现的加亮参照在新模型中分别作出选择。
. |( g3 _! X1 X+ w, k    11 利用曲面复制特征
    利用曲面复制特征时，先将要复制特征的表面复制成曲面，然后利用“Feature（特征）→ Create（创建）→ Surface（曲面）→Transform（转换）→Move（移动）/Mirror（镜像）”的操作完成复制，复制曲面特征，最后将复制的曲面在生成实体。我们常常利用曲面复制特征，再进行曲面的平移或旋转，然后再进行阵列，最后生成实体，这样可避免产生过多的特征。
    我们也常常利用曲面来镜像整个模型，其操作为先将整个模型复制成曲面，即Feature（特征）→ Create（创建）→Surface（曲面）→Copy（复制）→实体曲面→选择模型。然后再转换曲面，将曲面无复制镜像，即：Surface（曲面）→Transform（转换）→ Mirror（镜像）→No Copy（无复制）→选择要镜像的曲面→选择或创建镜像平面。用这种方法和镜像几何类似，都能对整个模型进行镜像，主要区别在于镜像几何复制前面的所有特征，包括基准面、坐标系和曲面特征等；而利用曲面特征复制特征时，只会镜像复制实体特征。
    12 装配图中生成对称零件
    如果要设计的两个零件完全对称时，我们可以在装配图中复制一个零件而生成对称的另一个零件。其操作过程为：Component（元件）→Create（创建）→part（零件）→Mirror（镜像）→选择要镜像的零件→选择或创建镜像平面。
    上面介绍的一些快速结构设计的方法，如果能合理应用的话，可以大大提高我们产品设计的速度。我们在设计过程中，应尽量采用一些相同的参照，这样在复制特征时，可避免要选择过多的特征放置参考。如图1和图2所示的29英寸彩色电视机前框和后盖，在结构设计过程中就运用到上面介绍的绝大部分快速设计方法，这样整个结构设计时间可缩短1/3左右。
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图1 彩色电视机前框

图2 彩色电视机后盖

    另外，我们在结构设计的过程中，不仅仅只考虑把产品的结构设计出来，而且需要考虑采用最少的特征，采用最简单的方法，还需要考虑哪些特征需要关联，哪些特征不要关联，这样才能为以后的设计更改提供方便，因为这样的设计更改往往是不可缺少的。