1、本文从设计需求出发，介绍了 PRO/E 软件在大型钢结构领域的应用情况，阐述了 PRO/E 软件自顶向下的参数化技术，列出了大型钢结构三维设计流程，并根据大型钢结构产品特点，总结了以骨架为核心的框架设计方案、实体建模规则及出图的主要技术方案，最后重点分析了系统集成对三维设计工作模式及套料设计管理的积极影响。一、引言 大型钢结构是武昌造船厂民品的重要组成部分，主要包括大型桥梁产品和成套设备等。目前武昌造船厂在国内大型钢结构制造业迅速崛起，放眼不断开拓的市场，要争取绝对的竞争优势，提升自主创新能力成为关键。鉴于此，引进了 PTC 公司的 PRO/E 三维设计软件，以不断推进工厂在传统大型钢结构制造
2、领域内设计模式和管理理念创新。2005 年底，武昌造船厂用 PRO/E 软件相继对珠江黄埔北汊斜拉桥、杭州湾南航桥、彭水承船厢以及杭州市江东大桥等大型钢结构产品进行了三维设计，稳步实现了由二维向三维设计工作模式的转变，并在 PRO/E 三维设计取得初步成效的基础上集成了数据管理软件、套料软件等系统软件，建立了企业制造信息管理平台，从而增强了对产品设计全过程的组织、管理和控制力度。二、大型钢结构三维设计的主要特点 PRO/E 三维设计软件通过与传统大型钢结构生产设计的结合应用，形成的大型钢结构三维设计与传统二维设计相比有了很大飞跃，集中体现在以下三方面：(1) 设计思路的开拓。基于 PRO/E
3、软件的三维设计采取自顶向下的设计思路，即先构架产品的整体框架模型，再依次进行单元件和零件的详细设计。由于框架模型中多层次分布的骨架包含了整个产品的主要定位和参考信息，因此这种设计思路提升了产品主管对产品的整体把握能力。(2) 技术含量的提升。在 PRO/E 参数化设计技术下，由于所有点、线、面及实体等特征均通过可变尺寸参数和约束来控制，施工图的基本图面信息由三维模型自动生成，而且以骨架为首的尺寸和约束的改变将能快速驱动相关三维模型及二维工程图的关联性变更，因此与二维 CAD 技术下相对松散的图面信息组合方式相比，设计的严密性、精度及变更响应能力明显增强。(3) 可视化效果和过程控制力度的增强。
4、三维设计将设计人员专业的三维空间想象变为直观的三维数字模型，使设计更贴近产品实物；而三维建模本身是对产品制造和装配过程的数字化模拟，可使产品建造环节中的潜在工艺和技术问题在设计环节得到提前发现和解决。三、自顶向下的大型钢结构参数化三维设计流程在 PRO/E 软件自顶向下的参数化设计指导思想下，大型钢结构三维设计在流程上大体可分图 1 所示的设计准备、模型构造和图表生成三大节拍。图 1 大型钢结构三维参数化设计主流程3.1 大型钢结构的三维设计准备在以 PRO/E 软件为技术平台的大型钢结构三维设计过程中，设计准备节可按设计策划、方案设计和框架设计三个子环节依次进行。3.1.1 大型钢结构的三维
5、设计策划在正式接到产品设计任务后，为保证后续设计环节正确有序的进行，需要进行包括以下四项主要内容的设计策划：(1) 审图，首先应明确并及时消除设计院蓝图中潜在疏漏之处和不定因素，再针对钢结构横纵剖面的定位基准及板厚分布规律进行重点分析，然后签署审图意见，使设计蓝图具备三维设计条件。(2) 工艺拆分，即产品主管应结合厂内的工艺生产条件，进一步明确钢结构分/节段类型，并对各分/节段的横向和纵向进行板单元拆分及优化。(3) 制订出图计划，计划中应包含详细图纸目录、相关责任人及交图期。(4) 通用件规划，主要对在各分/节段间通用的零部件进行分类统计。3.1.2 钢结构产品三维框架模型的方案设计在 PR
6、O/E 软件平台下，由于钢结构产品的三维框架模型实质上是一个自顶向下由装配件和骨架两类文件通过一定层次和一系列虚拟装配关系组装起来的模型树，因此相应框架设计方案应主要包括装配树结构设计、骨架设计和装配关系设计三部分。第一：产品框架模型树结构设计。在大型钢结构产品的装配树结构设计环节，主装配结构通常为产品分/节段单元件三个装配级，骨架应分别布局于这三级装配组件下；同时结合产品的具体工艺及生产组织等特点，主装配结构可作适当调整。第二：产品框架模型骨架设计。在装配树结构设计完成后，首先应根据骨架的布局及联系和自顶向下的思路明确各装配级骨架之间的继承方案，保证骨架对整个产品模型具有足够的控制能力，然后
7、针对典型骨架进行建模方案的总体规划，最后分别对各具体骨架的建模方案进行详细设计。第三：产品框架模型树装配关系设计。为确保产品框架模型结构紧凑，应按照以下规则进行装配关系设计：(1) 按缺省装配、坐标系对齐装配、正装配(指三对装配面均对齐)和反装配(指两对装配面匹配、一对装配面对齐)顺序依次选用装配类型；(2) 装配特征优先参考骨架；(3) 根据零部件(在斜轴侧视角下)独立显示时结构侧可见的原则确定与上级装配体的正反装配关系。3.1.3 钢结构产品三维框架模型设计产品框架模型的方案设计完成后，可进行框架模型的三维设计，通常相对完整的框架设计依次可分为以下两个主要流程：(1) 架构产品顶级装配，依
8、次包括创建产品总装配体、创建并编辑产品的纵、横向总骨架、创建并装配产品的各分/节段装配件；(2) 对各分/节段进行框架设计，依次包括在分/节段下创建并编辑分/节段骨架、创建并装配各横纵向单元件以及在各单元件下创建并编辑相应骨架。对于复杂产品，在保证对产品有效控制力度的前提下，可对分/节段以下框架设计任务进行并行设计分工，以缩短设计周期并有助于设计人员平稳进入设计角色。3.2 大型钢结构产品三维实体模型构造根据大型钢结构产品零件特征简单而装配结构关系复杂的特点，分/节段三维实体建模应遵循以下规则：(1) 缺省装配和骨架参照优先：即对新创建的零部件尽可能采用缺省装配，以降低装配难度；零件的实体特征
9、设计及装配尽可能参照骨架，以保证骨架对模型自顶向下的有效控制。某桥的三维模型(2) 零件实体特征的生成以拉伸为主、挖补为辅：即对于矩形板或型材，通常根据横截面特征拉伸生成实体；而对于异形板，通常先按基本外形轮廓沿板厚方向拉伸成实体，再通过局部挖补得到异形实体特征。在以上建模规则下，分/节段的三维实体建模可按以下流程进行：(1) 创建并用缺省装配关系装配首次出现的单元件；(2) 完成各单元件下零部件的创建装配及特征建模；(3) 引入并装配重复出现的单元件和通用件；(4) 完成分/节段散件的创建、装配及特征建模；(5) 填写分/节段三维模型的材质、规格及工艺路线等工艺信息；(6) 对三维模型进行完
10、整性和正确性检查及模型完善；3.3 大型钢结构三维设计的图表生成根据大型钢结构由零件单元件分/节段的制造模式，设计人员需依次提供下料、装配制作施工图。3.3.1 完善零件图的出图流程目前下料施工图主要由自主开发的套料软件通过套料设计生成，PRO/E 软件主要通过零件分离向套料软件提供带有工艺信息和标识的零件平面图，零件分离主要包括三个流程：(1) 零件后处理：按产品装焊工艺要求，对零件边缘加放余量、补偿量等工艺信息，得到零件的下料轮廓；(2) 生成零件平面视图；(3) 完善零件图：在零件二维平面图上增加坡口、关键尺寸等标识信息。3.3.2 制作施工图的出图流程及主要技术方案目前制作施工图均采用
11、规定形式，以下列以单元件图册的出图流程：(1) 创建图册文件并添加各单元件三维模型作为对象关联；(2) 生成各单元件视图；(3) 完善单元件图面信息，包括创建球标、画辅助线、出示意图、标注尺寸、符号和插入注释等。前一页单元件图完成后，后续单元件出图可按照(2)(3)步骤依次进行。分/节段制作图的出图特点主要在于关联对象为分/节段三维模型，有专门配套表内页，且三维模型与图册页面呈一对多关系。在用 PRO/E 出单元件和分/节段总成图过程中，针对常见技术问题提出以下解决方案：(1) 复杂视角和剖面的定义：通过在三维建模环境下分别通过重定向视图工具和视图管理器中实现，当视角方向与剖面垂直时，可在同一
12、视图中配合使用；(2) 视图辅助信息的生成：首先在绘图环境下根据 BOM 表球标，实现了视图中各零部件的快速自动关联标识，其次通过线草绘或偏置视图边界获得视图的辅助线信息，解决了辅助尺寸的标注问题，再者通过建立标准符号库解决了焊缝等符号的标识问题；(3) 示意图的生成：由于示意图通常包含工艺信息，在理论三维模型中体现代价很大甚至无法体现，为此提出两种解决方案：第一，三维模型关联生成法，即先根据示意图的特征建立相应三维模型，然后将三维模型关联到绘图中，生成相应视图；第二，图元绘制法，即在绘图环境下通过线草绘等功能获取示意图图元信息。四、系统集成环境下的大型钢结构三维设计在与传统大型钢结构生产设计
13、的结合应用过程中，PRO/E 作为设计软件，主要提供更先进的设计平台和产生更好的信息载体，而三维设计价值的充分体现还有赖于整个设计管理体系的架构。鉴于此，采取了先将 PRO/E 软件与数据管理软件集成，然后以数据管理软件为信息管理中枢，实现三维设计信息对套料软件等系统软件有效控制的总体集成方案。通过系统集成，大型钢结构三维设计尤其在组织工作模式和套料管理方面产生了积极影响。4.1 大型钢结构三维设计组织工作模式的改善在仅有 PRO/E 软件的环境下，大型钢结构产品的三维设计主要采用文件共享的工作模式。即在共享工程项目文件夹中建立框架模型总装配体、各分/节段和通用件子文件夹，各团队成员然后在共享
14、文件夹上进行相应分/节段的三维设计。而在系统集成的环境下，团队三维设计主要采取本机建模与定期入库相结合的方式。即先将产品的框架模型入库到数据库，再通过数据管理软件将分/节段设计任务分给设计人员，设计人员通过身份验证访问数据库，找到相应设计任务并提取相应的框架模型到本机，便可在本机进行三维建模，待建模到一定阶段再将设计数据送回数据库，实现数据更新。这种系统集成的三维设计工作模式更有助于提高团队三维设计整体效率和数据管理控制力度。4.2 大型钢结构套料管理模式的改进在系统集成前，PRO/E 软件主要向套料软件提供完善零件图，套料设计的管理主要通过经验控制；而在实现了系统集成后，由 PRO/E 软件
15、产生的三维设计信息作为信息载体的作用在套料设计环节得到了充分的发挥。通过管理软件的数据处理，套料任务的创建、套料零件清单的编辑以及套料零件装焊去向的记录均可在产品三维模型的模型树上进行，而套料任务中零件的筛选也可严格按照产品三维模型中定义的材质、板厚等工艺参数进行，从而实现了三维设计信息对套料设计的准确管理控制。五、结语通过 PRO/E 软件与大型钢结构三维设计的结合应用，传统大型钢结构的生产设计在设计思路、技术含量以及组织工作模式等方面上都有明显提升。随着应用的不断深入，PRO/E 软件的技术潜力和集成优势将得到不断的挖掘和显现，三维设计流程将得到进一步优化，三维设计的技术含量将得到进一步提
16、高，三维设计信息的使用价值将得到不断提升，传统大型钢结构设计制造的精益程度、集约程度及经济效益也将得到明显提高。与此同时，设计管理人员应注重不断增强软件应用能力、自主创新能力、组织管理和协调工作能力，以充分发挥大型钢结构三维设计的团队并行协作优势。1、关于面组 在 Pro/ENGINEER 中，当创建或处理非实体曲面时，使用的是面组。面组代表相连非实体曲面的“拼接体”。面组可能由单个曲面或一个曲面集合组成。 面组包含了描述所有组成面组的曲面的几何信息，和面组曲面的“缝合”（连接或交截）方法信息。一个零件包含多种面组。通过使用“曲面特征”创建或处理面组。 使用曲面功能 从“特征类”菜单中选择“曲
17、面”，显示“面组曲面”还是“曲面选项”菜单，取决于模型中是曲面还是曲线。如果曲面特征或基准曲线存在于模型中，系统将显示“曲面选项”菜单，它可用于创建新曲面。 也可以通过“插入”菜单来使用多数曲面命令。 命名面组 可以使用命令序列“设置”/“名称”/“其它”，为整个面组或单独的曲面分配名称。然后可以使用“获得选取”中的“按菜单选取”选项，按名称选择已命名的面组或曲面。 2、遮蔽面组 要关闭单个面组的显示，可将其放置到某个层上，然后遮蔽该层。 注释：可在合并特征中遮蔽单个层。如果遮蔽合并中的第一个面组，则会遮蔽整个合并。如果只遮蔽第二个面组，那么该合并不被遮蔽。 3、为面组分配颜色 可以从现有的自
18、定义颜色中选择颜色，并将该颜色分配到面组或曲面的指定边。 1. 选择“视图”“模型设置”“颜色和外观”。 2. 使用“外观”对话框分配颜色，并选择“曲面”作为对象类型。每一侧都可以是不同颜色，并且只有在着色边未用该方法改变颜色时才可见。 4、为面组着色 若要对整个模型着色，选择“视图”“着色”。 可以通过使用“视图”“模型显示”“着色”，或通过设置“shade_surface_feat”配置选项，来设置缺省着色。 5、对面组和曲面画网格 1. 选择“视图”“高级”“网格曲面”。 2. 在“网格”对话框中，选择对象类型，“曲面”或“面组”。 第二章、创建曲面特征 1、关于创建曲面的不同方法 可使
19、用“曲面选项”菜单的以下任何选项创建曲面特征： 拉伸 - 在垂直于草绘平面的方向上，通过将草绘截面拉伸到指定深度来创建面组。 在使用“至曲面”作为深度选项时，新曲面可拉伸到与草绘平面平行的平曲面、面组或基准平面。要选取面组曲面，可使用“查询选取”。 旋转 - 通过绕截面中草绘出的第一条中心线，将草绘截面旋转一个特定角度来创建面组。旋转角可指定为“90”、“180”、“270”、“360”、“至点/顶点”或“至平面”。 扫描 - 通过沿指定轨迹扫描草绘截面来创建面组。可草绘轨迹，也可使用现有基准曲线。. 混合 - 创建连接几个草绘截面的光滑面组。“平行”混合只能是“盲”的。也可创建“旋转”或“一
20、般”混合，或“从文件”混合。 平整 - 通过草绘其边界创建平面组。 偏距 - 通过从面组或曲面偏移来创建面组。 复制 - 通过复制现有面组或曲面来创建面组。指定选择方法并选择要复制的曲面。Pro/ENGINEER 直接在所选曲面的上面创建曲面特征。 圆角 - 从实体模型曲面或面组曲面之间的曲面至曲面倒圆角几何，来创建新面组。 高级 - 使用“高级特征选项”菜单，允许用复杂的特征定义创建曲面。 2、创建曲面特征（基本） 对于流线型曲面的创建，单击“插入”“曲面”，然后选择曲面类型。 1. 通过“特征”“创建”“曲面”创建。 2. 如果这是要创建的第一个曲面特征，系统显示“曲面选项”菜单。否则，从
21、“面组曲面”菜单中选择“新建”。 3. 从“曲面选项”菜单中选择所需选项。根据要指定特征形式选项的过程，创建特征。 3、创建拉伸曲面（流线型） 1. 选择一条先前创建的基准曲线（选中预选取过滤器以便该曲线能被选中）并选择“插入”“曲面”“拉伸”。 或者 选取基准平面或平面曲面，然后选择“插入”“曲面”“拉伸”。草绘器打开。草绘截面并单击“确定”。 2. 系统将截面拉伸至缺省深度。使用深度图柄改变深度。 注释：也可通过双击尺寸值，然后输入一个新值或选取一个在当前会话中已曾用过的值来修改深度。 3. 为完成特征的创建，请单击鼠标中键或选择另一个命令。系统将自动再生特征。 4、创建旋转曲面（流线型）
22、 1. 选择一条先前创建的基准曲线（选中预选取过滤器以便该曲线能被选中）并选择一条边作为中心线。选择“插入”“曲面”“旋转”。 或者 选取基准平面或平曲面。选择“插入”“曲面”“旋转”。草绘器打开。草绘要旋转的截面及要绕其旋转的中心线。 2. 一个旋转的伸出物出现。使用图柄改变角度。 注释：也可通过双击尺寸值，然后输入一个新值或选取一个在当前会话中已曾用过的值来修改深度。 3. 为完成特征的创建，请单击鼠标中键或选择另一个命令。系统将自动再生特征。 5、创建一个带有开放或闭合体积块的特征。 从“曲面选项”菜单创建带有“拉伸”、“旋转”、“扫描”或“混合”选项的曲面特征时，可通过盖住特征端部来创
23、建包围一个封闭体积块的面组，也可以使端部保持开放。 通过从“属性”菜单选择一个选项，设置“开放终点/封闭终点”属性： 开放终点 - 创建未封闭终点的曲面特征。例如，拉伸的圆截面可创建端部开放的管子，开放端以黄色边显示。 封闭终点 - 创建带有封闭体积块的曲面特征。例如，拉伸的圆截面将产生一个封闭的圆柱体，因此面组的所有边均为双侧，并显示为洋红色。注意，对该选项截面必须封闭。 6、创建连接或分离面组 沿另一个面组的外边创建的扫描，或沿这些边创建的基准曲线的扫描，可能与参照面组相连接。扫描混合可沿原点轨迹连接。 选择了有效的参照边或基准曲线后，系统显示“曲面连接”菜单，并有如下选项： 连接 - 连
24、接带有现有面组的曲面特征。 不合并 - 创建未连接到现有面组的曲面特征。 注释：在草绘变截面扫描的截面时，确保至少一个截面图元的端点在截面原点（中心线的交点）。这样可生成将连接两个面组的公共边。 在重定义有“修改”选项的特征轨迹时，可重定义“连接/不合并”属性。 7、创建平整曲面 “平整”选项允许创建任何形状的平曲面特征。 1. 从“曲面选项”菜单中选择“平整”和“完成”，或者单击“插入”“曲面”“平整”。 2. 出现“平整曲面”对话框，列出特征元素。 3. 选择或创建草绘和参照平面。 4. 为该曲面草绘一个闭合截面。 5. 从该对话框中选择“确定”。 注释：为了能通过改变草绘平面的位置和方向
25、，来修改平整曲面的位置，使用偏距或角度基准平面作为其草绘平面。 8、创建圆角面组 使用“曲面选项”菜单的“圆角”选项，可创建一个面组，作为实体曲面间或面组间的一个曲面至曲面的倒圆角。 要创建圆角，从“曲面选项”菜单选择“圆角”和“完成”，或者单击“插入”“曲面”“圆角”，并与创建一般倒圆角一样创建圆角面组。 注意，使用“圆角”选项时有如下设置： 缺省参照类型为“曲面-曲面”。 缺省连接类型为“新面组”。 第三章、通过偏距创建特征 1、关于不同的偏距方法 使用偏距方法时要考虑下列建议： 如果“垂直于曲面”失败，可使用“自动拟合”。“自动拟合”方法自动计算移动平面的最佳方向，因此它们作为原始曲面出
26、现。然而，此方法不能保证垂直于曲面的一致偏距。如果对“自动拟合”的结果不满意，可使用“控制拟合”来辅助计算。 在使用“自动拟合”或“控制拟合”创建偏距时，系统将试图使原始和偏距面组之间的距离不小于输入值。 建议只对凸起几何使用涉及几何缩放的方法（“自动拟合”和“控制拟合”）。对于非凸起几何形状，偏距距离可能会变化，如下图所示。 下图显示了原始面组。 2、通过偏距创建曲面 通过偏移实体曲面或面组，可使用“偏距”命令创建曲面特征。如果曲面过于弯曲以至不能正确偏移，可定义“特别处理”元素，以排除问题曲面。 1. 选择“特征类”“曲面”“新建”“偏距”“完成”，或者单击“插入”“曲面”“偏距”。 2.
27、 打开“曲面偏距”对话框。对话框上部的元素树列出要定义的元素： 曲面 - 指定要从其偏移的曲面。 方向 - 指定偏距方向。 偏距 - 指定偏距值。 偏距类型 - 指定偏距方法。缺省时，系统使用“垂直于曲面”选项，垂直于原始曲面偏移。 侧面组 - 创建一个带有侧面组的偏距特征。 特别处理 - （可选）从偏距操作中排除失败曲面或所选取的任何其它曲面。 3. 选取要偏移的曲面或面组。 4. 红箭头指示偏距的方向。要转换方向，选择带两个黄色箭头的“侧 2”。 5. 输入指定方向的偏距值。 注释：偏距距离应小于原始曲面的曲率半径。 6. 指定偏距方法。选择以下选项之一： 垂直于曲面 - （缺省）偏距垂直
28、于原始曲面的曲面。 控制拟合 - 在指定坐标系下将原始曲面进行缩放并沿指定轴移动，以创建“最佳拟合”偏距。要定义该元素，选择“下一步”转到下一页。通过从“得到基准”菜单选择“选择”或“创建”，选择或创建一个坐标系。通过在“X 轴”、“Y 轴”和“Z 轴”选项之前放置检查标记，选择缩放的允许方向。 自动拟合 - 系统缩放与自动决定的坐标系相关的曲面，并在需要时平移它们。不需要其它的用户输入。 注释：将偏距类型由“垂直于曲面”改变为“控制拟合”或“自动拟合”，并且反之，都将引起偏距特征的所有子项失败。 7. 如果要创建带有侧面组（从原始曲面沿其边界拉伸到偏距曲面的面组）的偏距曲面，请在“侧面组”下
29、单击“确定”。 8. 在对话框中，单击“预览”。 9. 如果系统不能建立带有“垂直于曲面”偏距类型的几何，必须定义“特别处理”元素。要获得有关导致失败并因此而需要退出的曲面信息，可在“解决”模式中对其进行探寻。 10. “特别处理”页列出了建议特别处理的曲面。如果将光标在所列曲面的上方移动，系统会将已排除曲面以红色网格表示。 11. 要将曲面增加到列表或从列表删除，可用加（+）或减（-）按钮。 12. 定义了“特别处理”元素之后，请单击“预览”或“确定”。 3、创建一个带有侧面组的偏距特征 在偏距某个曲面时，也可请求系统围绕曲面的内外边界创建侧面组。这些侧面组从初始曲面一直延拓到偏距曲面，但始
30、终不与这两个曲面相连。要偏距一个带有侧面组的曲面，在定义偏距特征时，请选择“侧面组”下的“是”。 创建一个带有侧面组的偏距曲面，也就是使用面组来创建类似于一个薄板突出的几何形状。 注释：如果一个偏距距离太小以至不能创建侧面组，系统创建特征可能失败。请清除“侧面组”选项，并尝试创建一个不带有侧面组的曲面偏 4、提示：为控制拟合选择一个坐标系 为“控制拟合”选项选择的坐标系位置，会影响面组缩放的方法。下例中，偏距面组是通过使用“控制拟合”，加上沿 x 轴和 y 轴的平移限制来创建的。在第一个示例中，缩放是在 CS0 坐标系下完成的。在第二个示例中，缩放是在 CS3 坐标系下完成的。请注意，坐标系的
31、位置将决定保持共面的边。 下图显示了原始的和偏距后的面组。 1. 原始面组 2. 偏距面组 下图显示了使用 CS0 坐标系所创建的偏距。因为不允许沿 X 轴和 Y 轴平移，所以在穿过 CS0 坐标系原点的平面（分别为 YZ 和 XZ 平面）中的边和顶角保持固定。1. 原始面组 2. 由于不允许沿 X 轴平移，所以这些顶点共面。 3. 由于不允许沿 Y 轴平移，所以这些顶点共面。 下图显示了使用 CS3 坐标系所创建的偏距。因为不允许沿 X 轴和 Y 轴平移，在穿过 CS3 坐标系原点的平面（分别为 YZ 和 XZ 平面）中的边和顶角保持固定。 1. 原始面组 2. 由于不允许沿 X 轴平移，所
32、以这些顶点共面。 3. 由于不允许沿 Y 轴平移，所以这些顶点共面。 5、示例：创建一个带有侧面组的偏距曲面 本示例说明了使用“侧面组”选项的影响。下图显示了顶曲面被选取进行偏距操作的一个零件。 下一个图显示了带有侧面组的偏距特征（以网格表示）。 6、示例：使用不同的偏距方法 下列示例说明了用“垂直于曲面”、“控制拟合”和“自动拟合”方法创建的偏距几何形状的差异。在此例中，“控制拟合”方法允许选择移动坐标系，并限制缩放几何沿 y 轴平移，因此生成的面组终止于原始面组的同一级上。请注意，产生的曲率半径将随所用的偏距类型而有所不同。 下图显示了原始面组。 下图显示了使用不同偏距办法所创建的偏距面组
33、。 1. 原始面组 2. 详图 A 3. 详图 B 4. 从原始面组偏移 下图显示了“详图 A”。 1. 使用“垂直于曲面” 2. 使用“控制拟合” 3. 使用“自动拟合” 下图显示了“详图 B”。 1. 使用“控制拟合” 2. 使用“垂直于曲面” 3. 使用“自动拟合” 第四章、复制曲面 1、创建曲面副本 利用“曲面选项”菜单中的“复制”选项，可以直接在选定的曲面顶端创建一个面组。生成的面组含有与父项曲面形状和大小相同的曲面。 1. 选择“曲面”“新建”“复制”“完成”，或者单击“插入”“曲面”“复制”。 2. 出现一个对话框，列出曲面复制特征的元素： 曲面 - 定义要复制的曲面。 排除环
34、- （可选的）从要复制的曲面中排除环。该选项用于含有几个外部环（即岛）的曲面。 填充环 - （可选的）在要复制的曲面中填充内部围线。 3. 定义每个特征元素。所有元素定义之后，选择对话框中的“确定”。完成后，系统加亮曲面复制特征的边。外部（即单侧）边 - 黄色，内部边 - 洋红色。2、选择要复制的曲面 在定义要复制的曲面时，使用“曲面选取”菜单的如下选项： 包括 - 通过使用“曲面选取”菜单的选项，在当前选择中包括特征参照。 排除 - 通过使用“曲面选取”菜单的选项，在当前选择中排除特征参照。 重定义 - 重定义特征参照。 删除 - 删除特定动作中指定的所有参照。通过从“曲面动作”菜单中选择，
35、可指定要删除的动作。例如，如果已经使用“单独曲面”选项包括了要复制的曲面，“删除”可取消用此动作选择的所有曲面。 删除所有 - 在为当前特征收集曲面时，删除所有指定的参照。在提示确认请求时，从“确认”菜单选择“确认”或“取消”。 显示 - 显示所有特征参照。在显示所选曲面用于操作时，从“显示选项”菜单选择显示方法： 线框 - 以线框方式显示所选曲面。 网格 - 使所选曲面网格化。 3、使用包括命令 1. 从“曲面选取”菜单选择“排除”。 2. 从“曲面选取”菜单选择一种想要的方法： 单一曲面 - 选择单个曲面。 曲面和边界 - 通过定义种子曲面和边界曲面来选择曲面。缺省情况下，“曲面和边界”菜
36、单中的“种子曲面”选项是激活的，因此可以选取种子曲面。指定种子曲面后，就需用“曲面和边界”菜单中的“边界”选项，定义边界曲面。边界曲面没有包括在组中。从“边界方法”菜单，选择一种定义曲面边界所需的方法。选择“单一曲面”来选择将作为限制曲面的曲面；或，选择“环曲面”，通过定义环曲面并选取一个定义环的曲面，来选择限制曲面。若选取的曲面含有多个环，系统会请求选择一条指示所需环的边。沿该环的所有曲面将变成限制曲面。 环曲面 - 通过定义环曲面来选择曲面。选取一个曲面来定义一个环。若选取的曲面含有多个环，系统会请求选择一条指示所需环的边。沿该环的所有曲面都将被收集。 面组曲面 - 选择一个面组。在选定面
37、组中的所有曲面都将被收集。 实体曲面 - 选择一个要复制其曲面的零件或组件元件。在选定实体中的所有曲面都将被收集。 目的曲面 - 选取一组目的曲面。 完成 - 接受所有选定的曲面。所有选定的曲面以蓝色加亮。 4、示例：选取要复制的曲面 1. 复制此实体特征的曲面。 使用“曲面&边界”选项来选取曲面。 1. 选择此曲面作为“种子”曲面 2. 选择此曲面作为边界曲面 下图显示了完成之后的面组。 5、使用排除命令 1. 从“曲面选取”菜单选择“排除”。 2. 使用“曲面选项”菜单中的选项选择曲面。其曲面的收集方法与包括曲面的收集方法一样。 3. 所有曲面正确选择后，从“曲面选取”菜单中选择“完成”。
38、 6、使用重定义命令 在曲面选择处理过程中，使用“重定义”命令可改变所执行动作的结果。 1. 选择“重定义”。 2. 通过从“曲面动作”菜单中的选择，来指定要重定义的动作。条目名指明了动作的类型和顺序。例如，“曲面动作”菜单中的条目“曲面和边界 包括 1”指明了用“曲面和边界”选项执行的第一个“包括”动作。将光标移动到“曲面动作”菜单的项目上时，模型窗口中的对应选项加亮。 3. 选择该动作后，使用应用程序菜单选项对其重定义。 7、用曲面&边界制作的重定义选取 选择一个新的种子曲面，可自动删除旧的种子曲面。 在重定义用“独立曲面”选项选择的边界曲面时，可用“拾取”或“查询选取”选项继续增加新曲面
39、，或可用“取消选取项目”取消任何现有边界曲面。 在重定义用“环曲面”选项选择的边界环时，旧的环曲面自动删除，因此可定义新的环曲面。 在改变用于定义边界的方法时，所有先前选择的参照将会废弃，而且系统要求确认对它们的删除。 8、从曲面选取中排除环 当曲面有多个外部环时，排除环是有用的。 1. 若要从选择中排除某些曲面环，选择对话框中的“排除环”元素，并选择“定义”。 2. 当“特征参照”菜单出现时，“增加”选项在缺省情况下是激活的。选取要排除环的一条边。 3. 选择“完成选取”和“完成参照”。 9、充填环 用“曲面和边界”选项，开始选择曲面前，必须在种子曲面中完成填充环。 1. 在对话框中选择“填
40、充环”元素并选择“定义”。 2. 从“聚合填充”菜单中选择一个选项。 所有 - 填充选定曲面的所有内部围线。 环 - 填充一条选定的内部围线。选取要填充的围线的一条边。 3. 从“特征参照”菜单选择“完成参照”。 第五章 创建高级曲面特征 1、关于高级曲面特征 “高级”选项能够创建高级曲面特征。使用“高级特征选项”菜单中的下列选项： 可变截面扫描 - 使用可变截面扫描几何来创建一个面组。 扫描混合 - 使用一个扫描混合几何形状来创建一个面组。 螺旋扫描 - 使用螺旋扫描几何来创建一个面组。 边界 - 自其边界创建一个面组。 截面至曲面 - 创建类似从一个截面向相切曲面的混合的一个面组。 曲面至
41、曲面 - 创建类似从一个曲面向相切曲面混合的一个面组。 从文件 - 从文件创建一个混合。 相切于曲面 - 创建一个类似于从一个边/曲线向相切曲面混合的曲面。 自由生成 - 通过动态操作创建一个曲面。 使用这些曲面的另一方法是单击“插入”“曲面”并选择所需要的曲面类型。 2、创建混合曲面 (1)、关于混合曲面 混合曲面是在参照图元间创建的，这些图元在一个或两个方向上定义该曲面。 在每个方向上选定的第一个和最后一个图元定义曲面的边界。增加更多的参照图元能够更完全地定义曲面形状。 要创建混合曲面，单击“插入”“曲面”“从边界”，并选择“混合曲面”。 (2)、示例：混合曲面 该图说明了如何通过在某个方
42、向混合曲线来创建一个曲面。 4. 按 1-2-3 或 3-2-1 的顺序选择这些曲线。 下图显示了完成之后的曲面特征。 此图说明了如何通过在两个方向混合曲线来创建一个曲面。 4. 在第一方向上选取的曲线。 5. 按 1-2-3 或 3-2-1 的顺序在第二方向上选取的曲线。 下图显示了完成之后的曲面特征。 (3)、创建混合曲面（基本） 1. 选择“特征”“创建”“曲面”“新建”“高级”“完成”，或者单击“插入”“曲面”“从边界”。 2. 选择“高级特征选项”“边界”“完成”“混合曲面”“完成”。 3. 系统显示一个对话框，列出曲面特征的元素。这些选项有： 曲面类型 - 指定曲面类型:可延展或边
43、界混合。 曲线 - 指定特征的几何参照。 边界条件 - （可选的）定义边界条件。 控制点 - （可选的）指定混合控制点。 边界影响 - （可选的）定义边界对曲面形状的影响。 高级 - （可选的）使用高级曲面控制工具。 拉伸 - （可选的）通过拉伸修改曲面形状。只有当“边界条件”设置成“自由”之外的选项时，边界混合才可用“拉伸”选项。 4. 指定该特征元素。 (4)、创建可延展的直纹曲面 使用混合曲面功能，可以创建一个可延展的直纹曲面。要创建一个直纹曲面，请定义“曲面类型”元素并在某个方向上选择两条参照曲线。 选择曲线时请考虑如下规则： 参照曲线的所有段都必须相切。 参照曲线必须是开放的并不能相
44、交。 遵循如下步骤： 1. 选择“特征”“创建”“曲面”“新建”“高级”“完成”。 2. 选择“高级特征选项”“边界”“完成”“混合曲面”“完成”。系统显示对话框和“曲线选项”菜单。 3. 从“曲线选项”菜单选择“退出曲线”以激活对话框。 4. 在对话框中选择“曲面类型”元素并单击“定义”。 5. 从“曲面选项”菜单中，选择“可延展的”和“完成”。 6. 选择两个不相交的开放曲线。完成后，选择“完成曲线”。 7. 单击“确定”，创建曲面特征。 注释：要重新定义混合曲面类型，请单击对话框中的“曲面类型”和“定义”，并从“曲面选项”菜单中选择“混合”“完成”。 (5)、选择参照图元 本过程阐述了如
45、何选择参照图元（曲线、边、点），创建混合曲面。 1. 开始在“混合曲面”对话框中定义“曲线”元素时，“曲线选项”菜单打开，提供下列选项： 第一方向 - 选取第一方向上的边界。 第二方向 - 选取第二方向上的边界。 逼近方向 - 选取曲面将逼近的附加曲线。 2. “曲线选项”菜单中的“第一方向”和“增加项目”选项缺省为激活。从“选取项目”菜单选择图元类型，开始选择参照项目。“选取项目”菜单列出以下图元类型： 曲线 - 选择一条简单曲线或复合曲线。选择一条曲线后，系统用蓝色加亮它。然后可以继续选择曲线，或从“选取项目”菜单选择另一图元类型。 点/顶点 - 选择一个基准点，或者选择曲线或边的端点。
46、链 - 用“链”菜单中的选项选择一条边链或曲线。选取一条图元链后，选择“完成”。 3. 指定参照曲线时，可以使用“曲线选项”菜单中的下列选项： 增加项目 - 在参照列表的末端增加一条新曲线或图元链。 删除项目 - 通过从“指定”菜单中选择，来删除参照列表中的一条曲线或图元链。 重做项目 - 通过重新选择、裁剪或延伸项目来修改一条选定的曲线或图元链。用“指定”菜单选择要修改的曲线或链。 插入项目 - 在指定项目前，向参照列表中插入一条曲线或图元链 显示项目 - 通过从“曲线选项”菜单选择链名，显示出链中所有项目。 4. 指定第一方向的参照图元后，可以通过从“曲线选项”菜单选择“第二方向”，开始选
47、择在第二方向上的图元。若要跳过第二方向参照图元的选取，就选择“完成曲线”。 5. 要选择附加曲线，请选择“逼近方向”并选择要逼近的曲线。 6. 完成图元的选取后，从“曲线选项”菜单选择“确认曲线”。 7. 指定其它特征元素。 (6)、使用逼近曲线创建混合曲面 要使用附加曲线创建混合曲面，请在第一和第二方向上选择边界，并按如下操作： 1. 选择“逼近方向”并选择要逼近的曲线。 2. 从“曲线选项”菜单中选择“确认曲线”。 3. “混合曲面”对话框中出现下列新元素： 平滑度 - 指定平滑度系数。 U 向曲面片数 - 指定 U 方向的曲面片数量。 V 向曲面片数 - 指定 V 方向的曲面片数量。 4
48、. 输入平滑度参数值。该值必须在 0 到 1 之间，1 表示最大平滑度。 5. 输入每个方向上曲面片的数量。曲面片数量越大，曲面与曲线越靠近。若 Pro/ENGINEER 不能用指定的曲面片数量构建曲面，可输入另一个曲面片数量。 6. 必要时，定义其它可选元素。 7. 从该对话框中选择“预览”。系统将从可选的曲线中打印出曲面的最大偏差。若可接受，则从该对话框选择“确定”，完成该特征。若要减小偏差，选择重新指定逼近曲面的参数。 (7)、如何指定参照图元 为混合曲面选择曲线时，允许在“第一”和“第二”方向上选择曲线。此外，可以选择混合曲面将试图逼近的附加曲线。 选择截面图元的规则如下： 曲线、零件
49、边、基准点、曲线或边的端点可作为参照图元使用。 在每个方向上，参照图元都必须按连续的顺序选择。 对于在两个方向上定义的混合曲面来说，其外部边界必须形成一个封闭的环。这意味着外部边界必须相交。若边界不终止于相交点，系统自动裁剪这些边界，并使用有关部分。 若想用多条边或多个基准曲线作为一个边界，可用“选取项目”菜单中的“链”选项。 边界不能只在第二方向定义。对于在一个方向上混合的边界，确保使用“第一方向”选项。 为混合而选的曲线不能含有点的相同号码。 当指定曲线或边来定义混合曲面形状时，系统会记住参照图元选取的顺序，并给每条链分配一个适当的号码。 (8)、提示：使用反正切和正切边界 在两条反正切边界间可以创建一个边界混合曲面。下图显示两条反正切曲线，在一共同点裁剪。注意，两曲线切向量间的夹角是 180 度。 1. 曲线 A 的切向量 2. 曲线 B 的切向量 3. 曲线 A 4. 曲线 B 5. 1800 注释： 为两条反正切边界都指定相切条件，会产生合成几何的相矛盾的约束。结果可能引起特征失败，或产生一个不满足指定相切条件的曲面。 当限制曲线彼此相切时，不能创建混合曲面特征。 (9)、定义边界条件 通过设置边界条
