第二章基础实体特征教育课资

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。表2.1 特征类型特征特征类型基本特征实体特征基础实体特征拉伸、旋转、扫描、混合、高级放置实体特征圆孔、倒圆角、扭曲、管道、壳、倒角、筋曲面特征基本曲面特征拉伸、旋转、扫描、混合、高级操作曲面特征合并、使用面组等基准特征包括基准点、基准轴、基准曲线、基准曲面、坐标系等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：可选择系统提供的标准基准平面作为草绘平面。如：TOP、RIGHT、FRONT可使用基础实体特征上的表面作为草绘平面。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。 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： 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。 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： 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 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。22二维草绘二维草绘是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。221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222二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 基本图元按纽及操作说明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。表2.3 编辑工具按纽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。表2.4 尺寸标注类型及其操作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180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180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。表2.5 约束按纽及其操作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“”。223二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 进入草绘模式。 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。 编辑相似图形。 添加尺寸和约束。 修改尺寸。 保存图形。实际上，绘制步骤中的、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。图2.40三维建模时的用户界面2.3.1拉伸实体特征的操作步骤1 调用拉伸工具选择菜单栏“插入”“拉伸”命令。或单击 按钮。调用该命令后，在设计界面的底部将增加如图2.41所示的拉伸特征操控板，用来确定拉伸特征的相关参数。图2.41 创建拉伸特征的操控板2 草绘截面单击操控板上的“放置”按钮，系统弹出“草绘”滑面板（再次单击该按钮可以关闭该面板），如图2.42所示。单击面板右侧的“定义”按钮，系统弹出“草绘”对话框，如图2.43所示，在该对话框中进行草绘平面的设置与放置后，即可进入草绘界面，从而草绘拉伸的截面。图2.42“草绘”滑面板3.确定特征生成方向绘制好拉伸截面后，即可退出草绘界面，之后就可确定特征的生成方向。此时系统会用一个黄色箭头标示当前的特征生成方向，如图2.44所示。如果要改变特征的生成方向，只须在操控板上单击按纽即可。 图2.43“草绘”对话框 图2.44特征生成方向注意：当创建切剪实体特征时，操控板上会有两个按钮，这时从左至右第一个按钮用于更改特征生成方向。4.设置特征深度。通过确定特征的拉伸深度可以确定特征的大小。确定特征深度的方法很多，可以直接输入代表深度尺寸的数值，也可以使用参照进行设计。在操控板上单击按纽旁边的，打开深度设置工具条，各符号说明如表2.6所示。右边的文本框用来输入特征深度的具体数值。表2.6 拉伸深度设置说明深度形式符号名称说 明盲孔从草绘平面以指定的深度值拉伸对称以指定的深度值的一半，向草绘平面的两侧拉伸到下一个拉伸到下一个曲面5. 完成。单击中键或操控板上的按纽，即可生成拉伸特征，完成拉伸特征的建造。2.3.2拉伸实体特征实例【实例2.2】创建如图2.45所示模型。 图2.45模型【分析】模型的创建方法有很多。在建模之前应先分析模型的结构，弄清楚每一个特征的创建方法和有关参数，然后理出其建模的顺序。本模型的创建方法也有很多，下面主要介绍其中的两种方法。1 加材料法 新建一个名为“LX02-02a”的零件文件。选取 “文件“新建”或点击图标，打开“新建”对话框如图2.26所示，选取“零件”、“实体”，输入名称“LX02-02a”后，单击“确定”。图2.46“新建”对话框 创建厚为0.5的底板 单击拉伸 图标，单击操控板的“放置”选项，在打开的“草绘”滑面板中单击“定义”按钮，打开“草绘”对话框。选取标准基准平面TOP作为草绘平面，接受系统缺省的放置，如图2.47所示，单击“草绘”按钮，弹出“参照”对话框，进入二维草绘模式；图2.47“草绘”对话框 接受“参照”对话框中的缺省参照设置，如图2.48所示，单击“关闭”按钮，开始绘制如图2.49所示的截面图，然后标注尺寸，完成后单击按纽，退出二维草绘模式； 图2.48“参照”对话框 图2.49草绘截面图 在操控板的文本框中输入特征拉伸深度：“0.5”。单击按纽并按住鼠标中键拖动鼠标恰当旋转模型进行预览，确定无误后，单击操控板上的按纽，最后生成的模型如图2.50所示。 图2.50模型底板 图2.51“草绘”对话框 创建厚为0.5的凸板 调用 图标，打开“草绘”对话框，选取如图2.50所示的实体表面A作为草绘平面，接受系统缺省的放置方式。单击“草绘”按钮进入二维草绘模式。图2.51是完成参数设置的”草绘”对话框。 接受“参照”对话框中的缺省参照设置，单击“关闭”按钮，开始绘制如图2.52所示的截面图，然后标注尺寸，单击右工具箱中的按纽，退出二维草绘模式；注意：在绘制该截面时，可使用图标来创建图元，或者对齐约束，使凸板截面与底板截面重和。 图2.52草绘的截面图 图2.53最后创建的模型 在操控板的文本框中输入特征拉伸深度值“0.5”。单击按纽，按住鼠标中键拖动鼠标恰当旋转模型，确定无误后，单击操控板上的按纽，生成模型结果如图2.53所示。2 切剪材料法 新建文件名为“LX02-02b”。同1法的步骤。 创建厚为1的主体。同1法的步骤，只是将特征的深度值“0.5”改为“1”，结果如图2.54所示。 图2.54创建的模型主体 图2.55切剪特征的草绘截面图 创建切剪材料特征。 调用，打开“草绘”对话框，选取如图2.54所示的实体表面A作为草绘平面，接受系统缺省的放置方式，进入二维草绘模式，绘制好如图2.55所示的草绘截面图后，退出草绘。单击操控板上的减材料拉伸特征 按纽，并通过左侧按纽调整特征的生成方向，在深度文本框中输入特征的拉伸深度值“0.5”，这些参数设置好后模型如图2.56所示。图2.56切剪材料特征 单击按纽，确定无误后，单击操控板上的按纽，生成模型如图2.53所示。2.4旋转实体特征旋转特征用于构造回转体零件。这些零件都具有回转中心轴线，而且过中心轴线截剖面形状关于轴线严格对称。2.4.1旋转实体特征的操作步骤1 调用旋转工具选择“插入”“旋转”命令或单击按钮，出现旋转命令的操控板如图2.57所示； 图2.57 创建旋转特征的操控板2. 草绘截面和旋转轴线这一步与创建拉伸特征大致相同，所不同的：一是单击操控板上的“位置定义”命令进入草绘，二是在旋转截面中一定要加入旋转中心轴线。此外，截面轮廓图元必须全部位于中心轴线一侧，不能和轴线交叉（但可以重叠）。3. 指定特征参数即指定草绘截面绕中心轴线旋转的角度。指定角度的方法有两种：一是直接输入角度数值，二是使用参照来确定旋转角度的大小。4. 完成2.4.2旋转实体特征实例【实例2.3】创建如图2.58所示模型。本例主要介绍旋转特征的一般操作过程。图2.58模型图 新建一个名为“LX02-03”的模型文件 创建主体 调用旋转工具，单击操控板的“位置”“定义”，弹出“草绘”对话框，选取标准基准平面“TOP”作为草绘平面，接受系统缺省的放置，单击“草绘”进入二维草绘模式；2.59旋转截面和旋转轴线 接受”参照”对话框中的缺省参照设置，单击“关闭”按纽，然后绘制旋转截面和旋转轴线，如图2.59所示。完成后退出二维草绘模式。 在操控板的文本框中输入旋转角度：“360.00”。单击操控板上的按纽，生成旋转特征如图2.60所示。 图2.60创建的旋转特征 创建6个小圆孔。 调用拉伸特征工具，选取图2.60中的实体表面A作为草绘平面，进入二维草绘模式。 绘制如图2.61所示的拉伸截面，完成后退出草绘模式。 图2.61拉伸的草绘截面 在操控板上单击按纽，并通过左侧的按纽来调整特征生成方向指向实体内侧，设置拉伸深度为穿透。预览特征的生成效果，确认后的最终设计结果如图2.58所示。2.5扫描实体特征扫描特征是指将草绘截面沿着某一路径移动而产生的特征，通常把扫描过程中的这一移动路径叫扫描轨迹线。与拉伸特征相比，扫描特征具有更大的设计自由度，也可以说拉伸特征是扫描特征的特例。在创建扫描特征时，除了要创建草绘截面外，另一个重要的工作就是创建扫描轨迹线。2.5.1扫描实体特征的操作步骤1 调用扫描工具选择“插入”“扫描”“伸出项”命令。2 定义轨迹线定义轨迹线的方法有两种：一是草绘轨迹线，二是选取轨迹线。对于初学者而言，一般都采用草绘轨迹线的方法。3. 选择属性如果轨迹线是一条封闭的曲线，则系统会要求我们选择属性：添加内部因素或无内部因素。所谓添加内部因素，就是指在曲面内部填充体积而形成实体；无内部因素就是指不执行任何自动填充。如果轨迹线为非封闭曲线，则不会出现这个选项。4. 草绘截面5. 确定252扫描实体特征实例【实例2.4】创建如图2.62所示工字纲轨道模型。图2.62工字钢轨道 建立新文件，文件名为“LX02-04”； 通过扫描构成工字钢轨道 调用扫描工具，系统弹出“伸出项：扫描”对话框和“菜单管理器”菜单，如图2.63所示；图2.63“伸出项：扫描”对话框和”菜单管理器”菜单 单击“菜单管理器”中的“草绘轨迹”，然后根据系统提示，选取TOP面作为草绘平面。单击“正向”，在弹出的子菜单中选择“缺省”，关闭“参照”对话框，进入二维草绘模式； 绘制如图2.64所示的轨迹线。完成后单击的按纽，退出草绘，系统将自动进入绘制截面的二维草绘模式，如图2.65(a)所示，此时若旋转界面，可见轴线正交中心即为轨迹起点，轨迹起点垂直于截面，如图2.65（b）所示；图2.64轨迹线 （a）截面草绘中心 （b）轨迹起点图2.65截面草绘模式 绘制截面，如图2.66所示。完成后退出草绘模式。图2.66截面 单击“伸出项：拉伸”对话框中的“确定”按钮，生成工字钢轨道。如图2.62所示。【实例2.5】创建如图2.67所示模型。本例主要为了说明扫描特征的两个属性的区别。图2.67模型创建过程： 建立新文件。文件名为“LX02-05”； 创建属性为增加内部因素的扫描特征 调用扫描工具，单击“草绘轨迹”，选取“TOP”面作为草绘平面，接受系统缺省的放置方式，进入二维草绘模式，绘制如图2.68所示的扫描轨迹线。完成后退出草绘模式； 单击“菜单管理器”中的“增加内部因素”、“完成”按钮，从而确定扫描特征的属性。之后系统自动进入绘制截面的二维草绘模式；图2.68轨迹线 草绘截面，如图2.69所示。注意截面为非封闭曲线；图2.69截面 退出草绘模式，然后单击“伸出项：扫描”对话框中的“确定”按钮，按住中键拖动鼠标，以调整视图方向，得到图2.67所示的扫描特征。 修改属性：将“增加内部因素”改为“无内部因素” 单击模型树中的“伸出项 标识”项，使其高亮显示后单击右键弹出快捷菜单，在该快捷菜单中单击“编辑定义”，系统弹出“伸出项：扫描”对话框； 在该对话框中单击“属性”和“定义”按钮，系统弹出“菜单管理器”菜单，在该菜单中单击“无内部因素”、“完成”命令，然后在弹出的新菜单中选取“草绘”命令，系统进入截面草绘模式，如图2.69所示； 在截面开口处画直线图元，使截面封闭起来，然后退出草绘模式； 单击“伸出项：扫描”对话框中的“确定”按钮，按住中键拖动鼠标，以调整视图方向，得到图2.70所示的扫描特征。图2.70无内部因素的扫描特征26混合实体特征混合实体特征是将多个截面连接起来而构成的特征。与前面介绍的3类实体特征相比，混合实体特征至少有2个或2个以上的截面，而前3类都只有一个截面。根据各截面之间相互位置关系的不同，混合实体特征分为以下3类： 平行混合特征：连接成混合特征的多个截面相互平行。 旋转混合特征：连接成混合特征的多个截面相互不平行，后一截面的位置由前一截面绕Y轴转过指定角度来确定。 一般混合特征：连接成混合特征的各个截面具有更大的自由度。后一截面的位置由前一截面分别绕X、Y和Z轴转过指定角度来确定。混合特征时，应注意搞清楚以下几种操作和概念：1 对截面的要求混合特征时要求参与混合的各个截面必须闭合且有相同的顶点数，即各截面边数相同。2 切换截面操作混合特征时每绘制完一个截面必须经过切换截面操作过渡到下一截面的绘制。执行切换截面操作的方法有两种：一是在目的管理器中操作，即菜单“草绘”“特征工具”“切换截面”命令；二是在草绘器中操作，即菜单“草绘”“目的管理器”“草绘器”“截面工具”“切换”命令。3 混合顶点的使用如果参与混合的各截面不能满足顶点数相同的条件，可以使用混合顶点的方法对其进行改进，使之满足顶点数相同的条件。所谓混合顶点，就是在顶点数少的截面内取某个顶点执行混合顶点操作，使该顶点当两个顶点来使用。在如图2.71所示菜单中可以执行混合顶点操作。图2.71执行混合顶点操作的菜单具体操作过程为： 在二维草绘模式界面，切换到顶点数少的截面； 依次选取菜单“草绘”“目的管理器”“草绘器”“草绘”“高级几何”“混合顶点”命令； 选取截面中的某个顶点（起始点除外）； 单击“菜单管理器”“自动标注尺寸”和“选取”“确定”命令； 单击“菜单管理器”“再生”，至信息栏出现“截面成功再生。”注意：起始点处不允许执行混合顶点。4 分割图元以增加截面顶点数对于圆形这样的截面，其上没有明显的顶点，当需要与其他截面混合生成混合特征时，必须在其上加入截断点，使该圆截面与其他截面顶点数相同，即将其分割成与其他截面边数相同的段。同样，其也可以用来分割圆弧图元。分割图元的操作是在二维草绘模式界面中，其调用方法有三种，如图2.72所示： 草绘器中：“草绘器”“几何形状工具”“分割”命令； 菜单栏中：“编辑”“修剪”“分割”命令；工具栏中：单击按纽旁边的，在弹出的中选择按纽。 图2.72 分割工具分割图元的具体操作过程与混合顶点操作相似，最后在信息栏也要出现“截面成功再生。”5 点截面的使用在创建混合特征时，点也可以作为一种特殊截面与各种截面进行混合。6 改变起始点起始点是平行混合时，相邻两截面连接时的对齐参照点，即两个截面的起始点相连，其他各点沿起始点处箭头指向顺次相连。通常，系统将绘制截面图的第一点作为起始点，若想将截面图中的其他点作为起始点，可执行改变起始点操作。具体操作方法为：切换至该截面，在“草绘器”菜单中单击“截面工具”“起始点”命令，选取新的起始点后，单击“草绘器”菜单中的“自动标注尺寸”和“选取”对话框的“确定”按钮，直至信息栏出现“截面成功再生。”7 混合特征的属性改变属性可以获得不同的设计结果。混合特征的属性有两种，分别适用于不同的混合类型。他们是： 适合于所有混合特征的属性，有“直的”和“光滑”两种选项； 仅适合于旋转混合特征的属性，有“开放”和“闭合”两种选项。261平行混合实体特征的操作步骤1 调用方法菜单栏“插入”“混合”“伸出项”命令，选择弹出的“混合选项”“平行”命令。2 操作步骤 调用混合工具，并设定混合选项为“平行”等； 设置属性； 草绘截面； 指定截面间的深度参数； 确定。262平行混合实体实例【实例2.6】创建如图2.73所示模型。图2.73 平行混合实体模型 创建过程： 建立新文件，文件名为“LX02-06”； 创建第一个截面； 调用混合工具，在弹出的“混合选项”菜单中，选取“平行”、“规则截面”、“草绘截面”命令后，单击“完成”按钮。系统进入“属性”菜单； 选择“直的”选项，然后单击“完成”按钮。系统进入”设置草绘平面”菜单； 接受菜单中的缺省选项，选取“TOP”面作为草绘平面，在弹出的”方向”菜单中选取“正向”，在新弹出的”草绘视图”菜单中选取“缺省”后，系统进入草绘模式，然后关闭弹出的“参照”对话框，就可绘制截面了； 绘制如图2.74所示的截面；图2.74 第一个截面 创建第二个截面 在菜单栏单击“草绘” “特征工具” “切换剖面”命令，此时第一个草绘截面的线条变灰，可以开始绘制第二个截面； 绘制第二个截面如图2.75所示。注意：灰色线条为第一个截面。图2.75 第二个截面 创建第三个截面 使用切换工具切换到第三个截面。此时前两个截面的线条都变灰； 第三个截面绘好后如图2.76所示；图2.76 第三个截面 由于第三个截面的顶点数只有6个，而第一、第二个截面的顶点数都为8个，所以必须对第三个截面的圆弧图元进行分割。根据模型要求，画一条水平中心线，使其到模型底部的距离为1。单击按纽旁边的，在弹出的中选择按纽。然后分别单击圆弧与刚才所画中心线的两个交叉点（注意：为了选取准确，应放大此区域），从而将该圆弧分割成3段，得到2个新的顶点。注意：如图2.76所示，如果第一个截面的起始点和其余两个截面的起始点不重合，因此须将第一个截面激活，即切换至第一个截面，并执行改变起始点操作。 设置截面之间的距离参数 单击右工具箱中的按纽，退出截面草绘模式； 系统在信息栏提示输入截面2的深度，输入数值为4.00后回车； 系统继续提示输入截面3的深度，输入数值为3.00，回车； 单击模型对话框上的“确定”按钮，最后生成的特征如图2.71所示。 修改属性：将“直的”改为“光滑” 单击模型树中的“伸出项 标识”项，使其高亮显示后单击右键弹出快捷菜单，在该快捷菜单中单击“编辑定义”，系统弹出”伸出项：混合，平行，规则截面”对话框； 在该对话框中单击“属性”和“定义”按钮，系统弹出”属性”菜单，选取“光滑”、“完成”按钮； 单击对话框中的“确定”按钮，得到如图2.77所示的特征。图2.77 修改属性后的模型2.6.3旋转混合实体特征的操作步骤 与平行混合特征相比，旋转混合特征对截面的要求较为轻松，也允许将彼此并不平行的截面混合生成特征。旋转混合特征时也要求各截面具有相同的顶点数，这一点与平行混合一样。1 调用方法菜单栏“插入”“混合”“伸出项”命令，选择弹出的“混合选项”“旋转的”选项；2操作步骤 调用混合工具，设定混合选项为“旋转的”等； 设置属性：旋转混合的属性除了“直的”和“光滑”选项外，还可以使用“开放”和“封闭”选项； 绘制截面图：由于旋转混合中各截面间不再满足相互平行的条件，所以其截面图的绘制方法与平行混合有很大差异。旋转混合时需要在每个截面中加入坐标系图元，单击工具栏中按纽旁的，在打开的工具条中选取按纽，可执行此操作。另外，每完成一个截面图后，系统要求输入下一截面相对上一截面绕Y轴的转角，然后弹出新的草绘平面绘制下一截面图； 确定2.6.4旋转混合实体实例【实例2.7】创建如图2.78所示的模型。图2.78 旋转混合实体模型创建过程： 建立新文件，文件名为“LX02-07”； 绘制第一个截面 调用混合工具，选择“旋转的”、“规则截面”、“草绘截面”选项后，单击“完成”按钮。继续选择“直的”、“开放”选项，单击“完成”按钮； 接受默认选项，在绘图区选取“TOP”面作为草绘平面，选取“正向”选项，再单击“缺省”选项，系统进入截面草绘模式，关闭“参照”对话框后，就可绘制截面了； 绘制矩形截面，并设置起始点，如图2.79所示； 图2.79绘制矩形截面 图2.80在截面上加入坐标系 在右工具箱中选取按纽，在草绘截面中加入坐标系、标注坐标系与截面的定位尺寸，结果如图2.80所示。完成后退出草绘模式；系统在信息栏提示：，输入角度45后，单击按纽，系统打开一个新的草绘界面，用来绘制下一截面； 绘制第二个截面；在新的草绘界面内绘制矩形截面，并加入坐标系，如图2.81所示。完成后退出草绘模式； 图2.81 第二个截面 图2.82 第三个截面 系统询问：，单击“是”按纽。系统提示：，输入角度45，然后单击按纽，系统打开一个新的草绘界面，用来绘制下一截面。 绘制第三个截面图如 绘制矩形截面，然后加入坐标系，结果如图2.82所示。完成后退出草绘模式。 系统询问：，单击“否”按钮。 在”伸出项”对话框中单击“确定”按钮，最后生成的模型如图2.76所示。 修改属性：将“直的”改为“光滑”；将“开放”改为“封闭”。 同前法，改为“光滑”，“开放”不变，结果如图2.83所示。 同前法，改为“封闭”，“光滑”不变，结果如图2.84所示。 图2.83 属性为“光滑”、“开放”的模型 图2.84 属性为“光滑”、“封闭”的模型2.6.5一般混合实体特征的操作步骤 一般混合特征具有更大设计灵活性，用于创建形状更加复杂的混合特征。一般混合特征的创建原理与旋转混合特征比较接近，在依次确定各截面之间的相对位置关系后，将这些截面顺次相连生成最后的模型。1 调用方法菜单栏“插入”“混合”“伸出项”命令，选择弹出的“混合选项”“一般”选项。2 操作步骤 调用混合工具，设定混合选项为“一般”等； 设置属性。一般混合的属性只有“直的”和“光滑”两个选项； 绘制截面图。一般混合特征的截面图绘制方法与旋转混合相似，只是确定截面之间相对位置关系的方法有所不同，请留意； 确定。2.6.6一般混合实体实例【实例2.8】创建如图2.85所示模型。 （a）渲染模型 （b）线框模型图2.85 模型创建过程： 建立新文件，文件名为“LX02-07”； 绘制第一个截面 调用混合工具，选择“一般”、“规则截面”、“草绘截面”命令后，单击“完成”按钮。继续选择“直的”选项，单击“完成”按纽。系统进入下一菜单； 接受默认选项，在绘图区选取“TOP”面作为草绘平面，选取“正向”“缺省”选项，系统进入截面草绘模式，关闭“参照”对话框后，就可绘制截面了； 绘制如图2.86所示的矩形截面，设置起始点，并在矩形的左上角处加入坐标系，完成后退出草绘模式； 图2.86第一个矩形截面 图2.87第二个草绘截面图 系统提示给截面2输入绕X轴旋转的角度，输入45后回车（或者单击按纽），系统继续提示给截面2输入绕Y轴旋转的角度，输入45后回车，系统继续提示给截面2输入绕Z轴旋转的角度，输入45后回车，系统打开一个新的草绘界面，用来绘制下一截面； 绘制第二个截面 在新的草绘界面内绘制矩形截面，并加入坐标系，如图2.87所示。完成后退出草绘模式； 系统询问：继续下一截面吗？单击“是”按钮；系统提示给截面3输入绕X轴旋转的角度，输入角度60，回车；系统继续提示给截面3输入绕Y轴旋转的角度，输入60，回车；系统提示给截面3输入绕Z轴旋转的角度，输入60，回车。系统打开一个新的草绘界面，用来绘制下一截面； 绘制第三个截面图 绘制矩形截面，然后加入坐标系，结果如图2.88所示。完成后退出草绘模式；图2.88第三个截面 系统询问：继续下一截面吗？单击“否”按钮。 设置截面之间的距离参数系统提示输入截面2的深度，输入数值为1000后回车； 系统继续提示输入截面3的深度，输入数值为800后回车； 生成特征 单击”伸出项”对话框上的“确定”按钮，最后生成的特征如图2.85所示。 属性修改：将选项“直的”改成“光滑” 同前法。2.7高级实体特征除了前面介绍的4种典型实体特征之外，PRO/E Wildfire2.0还提供了多种高级实体特征的创建方法。这些方法综合使用拉伸、旋转、扫描与混合4种造型方法，可以创建具有特定几何形状的零件。这些方法主要为扫描混合、螺旋扫描、可变截面扫描，可在菜单栏”插入”菜单中找到。下面分别介绍他们的操作方法。271创建螺旋扫描实体特征及实例螺旋扫描特征就是让截面沿着螺旋线移动而产生的特征,主要用来创建有螺旋特征的零件,如：弹簧、螺纹等。螺旋扫描特征的属性有3种：一是螺距，螺距可以恒定，也可以发生变化；二是截面所在平面，可以穿过旋转轴，也可以指向扫描轨迹的法线方向；三是旋向，可以生成左螺旋，也可以生成右螺旋。1 调用方法菜单栏：“插入”“螺旋扫描”“伸出项”命令。2 操作步骤 调用螺旋扫描工具； 定义属性； 绘制扫描轨迹； 定义螺距； 绘制截面； 生成特征。3 举例说明【实例2.9】创建如图2.89所示的弹簧模型。图2.89弹簧模型创建过程： 建立新文件。文件名为“LX02-09”； 创建弹簧 调用螺旋扫描工具；在弹出的”属性”菜单中选取“常数”、“穿过轴”、“右手定则”选项后，单击“完成”按钮，系统进入下一级菜单； 接受菜单中的默认选项，选取“TOP”面作为草绘平面，选取“正向”“缺省”选项，系统进入二维草绘模式，关闭“参照”对话框后，就可绘制扫描轨迹了； 绘制如图2.90所示的轨迹线和中心线。这里中心线代表旋转轴，而带有箭头的线条代表弹簧的外形线。完成后退出草绘模式； 图2.90扫描轨迹和中心线 图2.91截面 系统提示输入节距值，即螺距，输入40后回车，系统进入草绘截面，此时可绘制截面； 绘制如图2.91所示的截面，完成后退出草绘模式； 单击“伸出项”对话框中的“确定”按钮，结果如图2.89所示。【实例2.10】创建如图2.92所示的螺栓模型。图2.92 螺栓模型创建过程： 建立新文件。文件名为“LX02-10”； 制作螺栓头部 调用拉伸工具，选取“TOP”面作草绘平面，进入草绘； 绘制如图2.93所示截面后，退出草绘； 图2.93截面 图2.94螺栓头部毛坯 设置拉伸深度为20后，单击“确认”按钮，生成拉伸特征，如图2.94所示； 调用拉伸工具，选取刚刚制作的六棱柱的底部作为草绘平面，进入草绘； 绘制直径为51的圆截面，如图2.95所示，之后退出草绘； 图2.95截面 图2.96完整的螺栓头部 设置拉伸深度为2，单击“确认”按钮，生成完整螺栓头部，如图2.96所示； 旋转切割螺栓头部 调用旋转工具，选取“FRONT”面作为草绘平面，接受默认进入草绘； 绘制截面和旋转中心轴，如图2.97所示。完成后，退出草绘； 图2.97截面 图2.98旋转切割后的螺栓头 输入旋转角度360，单击去除材料按钮后，再单击“确认”按钮，完成旋转切割如图2.98所示。 制作螺栓杆 调用拉伸工具，选取螺栓头部底面凸起圆台的底部作为草绘平面，接受默认进入草绘； 绘制一个直径为40的圆截面如图2.99所示，完成后退出草绘； 图2.99截面 图2.100螺栓杆 输入拉伸深度为150，单击确认按钮，生成螺栓杆如图2.100所示。 切割螺纹 选取主菜单“插入”“螺旋扫描”“切口”命令； 设置螺旋扫描属性为“常数、穿过轴、右手定则”选项后，单击“完成”按钮；接受默认选项，选取RIGHT面作为草绘平面，依次选取“正向”、“缺省