探析ProE技術(shù)在工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

賈志龍

（山西省交通科學(xué)研究院，太原 030006）

Pro/Engineer操作軟件的形成，以參數(shù)化為典型特征，實(shí)現(xiàn)了CAD、CAM和CAE的有機(jī)融合，從而更好地滿足機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用需求，是三維造型軟件行業(yè)中的重要技術(shù)形態(tài)。Pro/Engineer為PTC官方使用軟件名稱，對于中國用戶來說，一般以ProE技術(shù)來代替。ProE技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，能夠滿足用戶對二次開發(fā)工具的多元需求，從而提高系統(tǒng)利用率，推進(jìn)勞動生產(chǎn)設(shè)計(jì)活動高效開展。

1 ProE技術(shù)簡要介紹

ProE技術(shù)是一種三維軟件，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展提供可靠的技術(shù)支持，具有比較鮮明的參數(shù)化設(shè)計(jì)概念，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)性問題的處理一般通過單一數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)。ProE技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中大多采用模塊方式，主要包含三種建模方式，分別是多邊形建模、曲線建模和面片建模[1]。在工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)中，ProE技術(shù)能夠滿足用戶的實(shí)際需求，具備草圖繪制、裝配設(shè)計(jì)、零件制作及加工處理等多項(xiàng)功能。ProE技術(shù)應(yīng)用價值的發(fā)揮，需做好工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)過程中的規(guī)范化控制，也就是說，要保證設(shè)計(jì)過程、功能體現(xiàn)及人員分配等方面的合理性，優(yōu)化工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)意圖，通過分析設(shè)計(jì)過程的調(diào)整和完善，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)過程，加強(qiáng)質(zhì)量控制有效性，保證產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)過程的系統(tǒng)化、品質(zhì)化和效率化，從而切實(shí)促進(jìn)ProE技術(shù)在工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價值得到最大程度的發(fā)揮。

2 ProE技術(shù)特征分析

2.1 具備基本設(shè)計(jì)參數(shù)

就ProE技術(shù)來看，基本結(jié)構(gòu)要素是構(gòu)成其幾何設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)條件，在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)修正過程的強(qiáng)化需要具備兩個基本條件，不僅要全面把握設(shè)計(jì)人員相關(guān)特征，還要熟悉設(shè)計(jì)機(jī)械對象結(jié)構(gòu)狀態(tài)，以便在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)設(shè)計(jì)修正過程，優(yōu)化工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)的各個步驟，確保各項(xiàng)參數(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、加工及施工等各環(huán)節(jié)中都發(fā)揮相關(guān)價值，完善參數(shù)修正，在對疊加分析加以多次設(shè)計(jì)后，完成機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)。

2.2 數(shù)據(jù)管理

ProE技術(shù)的特征之一在于數(shù)據(jù)管理模式開發(fā)的有效性，也就是說，在工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)過程中，ProE技術(shù)能夠依據(jù)產(chǎn)品投放市場比例做好產(chǎn)品開發(fā)控制工作，且這一操作的完成時效性較高，便于加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量控制，且有助于改善生產(chǎn)效率，促進(jìn)目標(biāo)效率的順利實(shí)現(xiàn)。此種情況下，數(shù)據(jù)管理模式開發(fā)的實(shí)際效果比較明顯，在統(tǒng)一時間條件下，數(shù)據(jù)管理過程中各項(xiàng)產(chǎn)品應(yīng)用效果都得到保證。

2.3 裝配模式管理

裝配模式管理是ProE技術(shù)的特征之一，在ProE技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，基于這一特征能夠?qū)χ庇^指令進(jìn)行裝配，從而規(guī)范裝配零部件，保證設(shè)計(jì)步驟的準(zhǔn)確性和規(guī)范性?；谘b配管理模式，ProE技術(shù)可實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)裝配，保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性及產(chǎn)品裝配的規(guī)范性，在這一過程中ProE技術(shù)的高級功能效果發(fā)揮著重要作用。

2.4 全相關(guān)聯(lián)性

全相關(guān)聯(lián)性是ProE技術(shù)的重要特征之一，作為ProE技術(shù)的主要模塊，相關(guān)性可規(guī)范開展產(chǎn)品各項(xiàng)處理，優(yōu)化產(chǎn)品擴(kuò)展設(shè)計(jì)，并基于相關(guān)資料對產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程進(jìn)行更新和優(yōu)化，比如，產(chǎn)品包裝、數(shù)據(jù)制造及圖紙?jiān)O(shè)計(jì)等。對于ProE技術(shù)來說，全相關(guān)聯(lián)性周期開發(fā)利用過程中，必須明確設(shè)計(jì)過程，保證其合理性，否則會受到設(shè)計(jì)因素的影響而導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在缺陷，甚至給整個設(shè)計(jì)工作的發(fā)展形成制約，不利于后期設(shè)計(jì)過程中ProE技術(shù)應(yīng)用價值的發(fā)揮。

3 ProE技術(shù)在工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 在機(jī)械3D制圖過程中的應(yīng)用

在機(jī)械3D制圖過程中，通過對ProE技術(shù)的合理化應(yīng)用，可對圖像進(jìn)行繪制、截取、拉伸等操作，保證圖像處理的系統(tǒng)性和規(guī)范化，最終3D模型形式得以完成，如圖1所示。在機(jī)械3D制圖過程中，ProE技術(shù)的應(yīng)用，具有較強(qiáng)的機(jī)械直觀特性，尤其是在機(jī)械直觀顯示方面，目的在于對工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)中的相關(guān)尺寸加以修正，確保工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)中相關(guān)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)可靠，從而提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性，保證工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)的整體效果[2]。

3.2 在組建設(shè)備裝配圖中的應(yīng)用

就工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)的整體情況來看，在組建設(shè)備裝配圖過程中可科學(xué)應(yīng)用ProE技術(shù)，規(guī)范裝配機(jī)械設(shè)備零部件，之后組建軟件，基于3D圖形視角出發(fā)，對不同方向設(shè)備裝配進(jìn)行試圖，規(guī)范試圖過程，為零部件設(shè)計(jì)工作的開展提供有利條件，從而切實(shí)提高工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)的整體效果，確保機(jī)械設(shè)計(jì)尺寸與比例平衡效果滿足工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，便于加強(qiáng)工程機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量控制。在工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)的組建設(shè)備裝配圖過程中，應(yīng)用ProE技術(shù)時，應(yīng)結(jié)合組建裝配圖的具體要求及時優(yōu)化ProE技術(shù)，做好相關(guān)參數(shù)的更改和修正，確保ProE技術(shù)的應(yīng)用滿足組建設(shè)備裝配圖中零部件組裝過程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)的高效開展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

圖1 機(jī)械3D制圖

3.3 在生成圖紙和圖像動態(tài)效果中的應(yīng)用

在工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)的整個過程中，生成圖紙和圖像動態(tài)效果是其中一個重要環(huán)節(jié)，其直接關(guān)系著工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)的有效性。因此，在生成圖紙和圖像動態(tài)效果的過程中，要充分發(fā)揮ProE技術(shù)的應(yīng)用價值，基于ProE技術(shù)開展二維建模工作，科學(xué)設(shè)計(jì)3D模型過后，優(yōu)化其實(shí)際模型控制過程，基于多角度對三維體積圖形開展全面觀察，保證圖形設(shè)計(jì)過程合理，且滿足工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)相關(guān)要求。待三維實(shí)體模型建立后，工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)相關(guān)工作人員需做好刨面視圖分析工作，在這一過程中，以工程機(jī)械三維圖各部位作為刨面視圖分析對象，確保刨面視圖分析的合理性和有效性，做好相關(guān)數(shù)據(jù)的修正處理，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行尺寸標(biāo)準(zhǔn)控制分析，為圖紙和圖像動態(tài)效果的生產(chǎn)提供可靠的數(shù)據(jù)支持，推動工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)的高效開展。

ProE技術(shù)在生成圖紙和圖像動態(tài)效果中的應(yīng)用，能夠與3DMAX軟件開展協(xié)調(diào)配合，就工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)開展機(jī)械模式表現(xiàn)，在這一過程中，3DMAX軟件具有動態(tài)化特征，基于此，機(jī)械模式表現(xiàn)的真實(shí)性更強(qiáng)，更能展現(xiàn)機(jī)械模式的具體狀態(tài)，便于工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)工作人員對現(xiàn)場布置中的潛在問題進(jìn)行模擬，分析工程機(jī)械模型動態(tài)，進(jìn)而不斷優(yōu)化工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)，并對ProE技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)零部件開展綜合性應(yīng)用分析。應(yīng)當(dāng)注意的是，現(xiàn)場布置過程中有可能出現(xiàn)諸多相關(guān)性問題，比如，材料問題和人員問題等，應(yīng)用ProE技術(shù)做好現(xiàn)場布置問題的模擬工作，將工程機(jī)械模型動態(tài)畫面清晰且生動地展現(xiàn)出來，保證綜合性應(yīng)用過程分析的科學(xué)性和有效性[3]?；赑roE技術(shù)所開展的綜合性分析過程中，涵蓋了多項(xiàng)數(shù)據(jù)資源，包括動力學(xué)、力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)能夠明確工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)中不同的運(yùn)動過程，把握其中合理化動作參數(shù)，并以此為依據(jù)對相關(guān)工程機(jī)械零部件活動曲率進(jìn)行有效配合，改善應(yīng)力繞度的效果，優(yōu)化其分析過程，促進(jìn)工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)過程不斷優(yōu)化，便于開展合理的控制管理，從而切實(shí)提高工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)的有效性。

ProE技術(shù)在工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)中生成圖紙和圖像動態(tài)效果方面的應(yīng)用，還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)管理模式控制，這一控制是科學(xué)且有效的，在ProE技術(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)的支持下，制定設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞，并圍繞設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞分析相關(guān)聯(lián)系，明確工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)中的特定尺寸、驅(qū)動過程以及三位建模形式等要素，充分發(fā)揮ProE技術(shù)的功能，保證關(guān)聯(lián)的整體效果，規(guī)范開展驅(qū)動建零部件組裝操作以及動態(tài)仿真模式控制等過程，在3D圖像建模控制的作用下，對工程機(jī)械產(chǎn)品相關(guān)設(shè)計(jì)信息開展全方位分析，明確其優(yōu)勢及不足，以便基于信息數(shù)據(jù)開展合理化分析過程控制，促進(jìn)ProE技術(shù)應(yīng)用價值的充分發(fā)揮，切實(shí)提高工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)的整體水平。三維建模技術(shù)具有很高的應(yīng)用價值，靈活性與變化性較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的互聯(lián)，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。應(yīng)用這種技術(shù)時必須按照一定的步驟實(shí)施，利用相關(guān)零件組合成為邏輯實(shí)體，以確保數(shù)據(jù)精確性，之后調(diào)整網(wǎng)格剖分，依照零件外形之間拓?fù)潢P(guān)系明確相應(yīng)特征，完成模型制作。

4 結(jié)語

總而言之，ProE技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域扮演著重要角色，具備數(shù)據(jù)管理、基本設(shè)計(jì)參數(shù)、全相關(guān)聯(lián)性等特征，在工程機(jī)械仿真設(shè)計(jì)中具有良好的應(yīng)用價值，主要體現(xiàn)在機(jī)械3D制圖、組建設(shè)備裝配圖以及生成圖紙和圖像動態(tài)效果幾方面。ProE技術(shù)的科學(xué)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)的有機(jī)融合，便于就產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)過程加以控制管理，從而切實(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量以及機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)效率。