運用Pro／E軟件完成茶壺的造型設計

肖慧娟

（龍巖技師學院，福建 龍巖364000）

Pro／E在目前的國內產品設計領域占有著重要地位，也是現今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一。 傳統的產品設計主要由人工完成，產品很難一次性滿足要求，采用Pro／E軟件來實現產品的三維設計，可以大大縮短產品研發周期，提高產品設計的準確性降低產品開發成本。本文以一個簡單的茶壺造型來敘述Pro／E在實體造型中常用命令運用時的注意點。

目前市面上茶壺的造型各異，但是不管設計者繪制的造型是什么，茶壺終究都由這幾部分構成—壺身、壺蓋、壺嘴、把手。我作為技校的一名專業課老師，從事Pro／E軟件教學期間發現一個現象，學生在單獨一章節知識點的學習中還能比較好的掌握，但是一旦出現較為綜合一點的題目后就對掃描特征、混合特征、掃描混合特征有點混淆了，本文以一個茶壺為例來具體分析如何區分不同的造型應該用哪種命令，同時區分掃描、混合、掃描混合特征。

1 一茶壺身的設計

（1）單擊菜單欄[文件]→[創建]按鈕，系統彈出如圖1-1所示的對話框，選擇類型為Part類型，同時取消[使用缺省模版]選項。然后單擊[確定]按鈕，系統彈出如圖1-2所示的對話框，選擇公制模版作為主要基準。

（2）創建壺身，單擊菜單欄[插入]→[旋轉]選項，打開旋轉特征面板，選擇生成實體方式，然后單擊 ，選擇FRONT為草繪平面，默認系統參照面。

（3）在草繪平面上繪制如圖1-1所示的封閉的截面后，單擊確定按扭退出草繪模式。旋轉角度為360°

圖1-1 草繪截面為封閉的圖形

在這個步驟常出現的問題是有些學生草繪截面不封閉，或者就是封閉的圖形在中心線的兩側，無法生成旋轉體。要成功做好實體旋轉需要掌握三要素：必須含有一條中心線、封閉的圖形、封閉的圖形應位于中心線的一側。但是如果創建的是薄壁實體時，截面線可以不封閉，但應在進入截面前，單擊薄壁按鈕 ，才能實現旋轉特征。如圖1-2所示。

圖1-2

如果在實體內切割圖形，同樣截面線可以不封閉，但應注意截面線的端點必須與旋轉中心線對齊。

（4）在菜單欄中選擇[插入]→[掃描]選項，選擇其中的[伸出項]，選擇[掃描軌跡]選項，點擊[草繪軌跡]→在彈出設置平面選項中選擇使用先前的基準面為草繪面，選擇[正向]→[缺省]，進入草繪界面繪制軌跡線如圖1-3，點選勾選后再次進入草繪模式，此時需要繪制截面如圖1-4。

圖1-3 掃描軌跡線

圖1-4 掃描剖面

（5）選擇[合并終點]，最終實現掃描把手。

在這命令運用中主要是弄清掃描軌跡線與掃描截面的關系。 生成掃描特征必須先建立軌跡線，否則無法進行截面的選擇或草繪。在教學過程中中技班的學生就提出疑問如何區分當掃描軌跡線封閉或者不封閉情況下，掃描截面是否應該封閉。

當掃描軌跡線是不封閉時，截面為封閉的。但如果掃描軌跡線是閉合曲線，則需要在“內部屬性”菜單中設置掃描內部屬性。分析如圖1-5所示。共2個選項：

（a）增加內部因素。草繪剖面沿軌跡線產生實體特征后，自動補足上、下表面，形成閉合結構，但此時要求截面為開放型。

（b）無內部因素。草繪剖面沿軌跡線產生實體特征后，不會補足上、下表面，但此時要求截面為閉合剖面。

圖1-5

（6）壺嘴設計

選擇FRONT為基準面，進入草繪界面繪制一條直線如圖1-6，在線段中創建多個基準點如圖1-7，此時這條直線為軌跡線。直線上每一個點都創建一個草繪截面，用[插入]→[掃描混合]命令，點選[參照]→選擇上一步創建的軌跡，點選[剖面]→[草繪截面]選擇其中的一個基準點，單擊[插入]，繪制草繪截面。有幾個基準點就繪制幾個草繪圖形。

圖1-6 草繪截面

圖1-7 創建基準點

繪制六個截面，均為橢圓，第一截面長軸50，短軸30，單擊 按鈕退出界面。繼續重復上述步驟，第二截面長軸40，短軸35，第三截面長軸25，短軸24，第四截面長軸22，短軸18，第五截面長軸16，短軸13，第六截面長軸10，短軸8。

在教學中，當演示到繪制草繪截面形狀時，有不少學生舉手反應看不懂此時的截面中心點位置在哪，因為在圖形上會看到好幾個豎直中心線。對于這問題有個很簡單的方法解決，按著鼠標滾輪不動同時移動一下鼠標，此時會看到在繪圖區域圖形顯示三維狀態，并顯示軌跡線和截面的就可以看清此時是在第幾個截面，再點選草繪方向按鈕，找到該截面的中心點。如圖1-8。

圖1-8 草繪截面及其效果圖

在這一步驟中很多學生已將掃描特征、混合特征、掃描混合特征混淆了，對于軌跡線和草繪截面分別有什么要求有點混淆。下面我將詳細的表述區別和共同點。

（a）掃描是一個剖面通過一條軌跡形成的形狀，必須要有軌跡線，同時剖面垂直于軌跡線。但是有時學生創建出來的草繪截面大于軌跡線的轉角，就會出現自交不成功。這時只需要修改截面的大小，或者更改軌跡線的轉角即可創建成功，有2次進入草繪界面，要記得先畫的是軌跡后一次畫的是截面。

（b）混合是把兩個或者多個不同的剖面來混合形成的幾何體，但是要求在草繪截面中圖元數目應相同，起始點應在正確的頂點上，無軌跡線。通過輸入繪制的不同截面間的距離與起始點的方向完成造型。其中有些學生出現將不同的草繪圖形都畫在同一個平面上，這是錯誤的。當繪制完第一個草繪圖形后需要畫另外的截面時，正確操作步驟為鼠標右鍵長按一會，會彈出[切換剖面]，繪制圖形，需要再畫第三個圖形的話，還是用鼠標右鍵長按一會，會彈出[切換剖面]，直到所有平面的草繪圖形繪制完畢后，選擇打勾，退出草繪界面。最后系統會彈出深度值，如果有3個草繪截面，則需要輸入2次的深度值。

（c）掃描混合則是兩個指令的混合體，同時兼有掃描和混合的特點，有額外對截面變化的控制屬性，所以比較適合于創建一些對截面變化有要求的造型。需要創建軌跡線，同時繪制多個截面，在草繪截面時，要求截面圖元數相同、起始點要正確，繪制一個圖形后，要先切換到另一個剖面繪制草繪圖形，這點和混合特征一樣。

在創建掃描混合特征和掃描特征的時候共同點是先畫軌跡，完成后才畫草繪截面，區別是掃描特征為一個軌跡線上只有一個草繪圖形，而掃描混合為一個軌跡線上由多個截面形成的幾何體。

（7）在完成壺嘴創建后需要對實體進行抽殼處理。選擇殼工具 ，運用非缺省厚度和排除曲面選項完成對不同曲面指定的抽殼厚度。

（8）最后對圖形的邊界進行倒圓角處理。完成視圖創建后為了美觀，對所創建的圖進行上色處理。選擇[視圖]→[顏色和外觀]，選中需要的顏色，點平面后應用。

2 二茶壺蓋的設計

同壺身的創建方法相同，運用[插入]→[旋轉]特征，進入草繪界面繪制如圖2-1，旋轉角度為360°，接著采用抽殼命令完成壺蓋創建。接著點選[視圖]→[顏色和外觀]，對所創建的茶壺蓋進行上色處理。

圖2-1

3 三茶壺裝配

單擊[文件]→[創建]按鈕，選擇類型為組件，同時取消[使用缺省模版]，在彈出的對話框中選擇公制模版。導入兩個零件，設置約束類型。采用軸對齊、面與面匹配，實現裝配并保存。

4 結束語

在教學中單獨講命令學生常常只會照圖繪制，茶壺這例子涵蓋了幾個重要的命令，同時這幾個命令也是在教學過程中學生經常出錯的、易混淆的特征，針對掃描特征、掃描混合特征以及混合特征是否有軌跡線和截面，軌跡線和截面繪制過程中有什么區別做了詳細的分析，相信對學生的學習有所啟發，使得學生能夠更好的發揮想象來創建不同的造型。

［1］林清安.Pro／ENGINEER野火3.0中文版基礎零件設計(上)[M].電子工業出版社.

［2］余蔚荔.Pro／E應用實訓CAD／CAM技術[M].中國勞動社會保障出版社.