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浅析Pro/Engineer的参数化特征构建原则
摘要：论述了Pro/Engineer参数化建模的基本概念以及特征构建的特点，提出几条特征构建时应遵循的原则，并通过相关实例加以说明。
关键词：Pro/Engineer；参数化建模；特征构建
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1672—545X（2007）02— —
THE STUDY ON FEATURE DESIGN PRINCIPLES BASED ON PRO/ENGINEER PARAMETRIC MODELING
WU De-ming
（Department of Art & Design,Wuhan Polytechnic University, Wuhan,Hubei4 30023）
Abstract: This paper discusses the concept of Pro/Engineer parametric modeling and characteristic of feature design, then gives several principles of feature setting up model by some examples.
Keywords: Pro/Engineer；parametric modeling；feature design
前言
Pro/Engineer作为一个集CAD/CAM/CAE于一体的优秀软件，其强大的实体和智能特征造型功能使得机械设计正向着高效率、低成本、优良可靠性和一次成型的目标发展。Pro/Engineer具有全参数化、全相关和基于特征的实体建模等特点，是基于特征的实体造型软件，其零件的设计过程就是特征的积累过程。正是由于这些特点，在应用Pro/Engineer进行机械设计时，恰当运用特征之间的关联性，掌握特征构建的基本原则，对于正确高效地完成设计意图显得尤为重要。
1 参数化建模
Pro/Engineer的模型构建方式，就如同机械加工，每做一次“机械加工”所改变的几何模型即为特征，特征之间的相关性使得模型成为参数化模型。如果修改某特征，因此修改又直接影响其他相关特征，则Pro/Engineer会动态修改那些相关特征。参数化功能可保持零件的完整性，能在“零件”模式外保持设计意图，参数化建模过程[1]如图1所示。
特征分析
设计创建
模型修改
程序运用
理解设计意图
使用隐式和显式关系列阵及族表将工程知识加入到实体模型中
基于特征建模
通过组合直观的工程特征建立实体零件模型
创建组件
将零件组合到组件中
图1
2 特征
特征是一个专业术语，它兼有形状和功能两种属性，包括特定的几何形状、拓扑关系、典型功能、绘图表示方法、制造技术和公差要求。[2]特征应满足以下要求：
（1）特征是以结构的实体几何和边界表示为基础的几何形体定义；
（2）特征是参数化的几何实体，通过改变特征尺寸参数，可以用有限的特征构造出各种零部件实体模型。
一般而言，特征可分为：形状特征、精度特征、材料特征、技术特征和装配特征，在参数化特征造型里，通常把特征分为几何特征和辅助特征两种类型。[3]
3参数化特征构建原则
参数式的特征构建，必须重视参数参照、特征规划与管理。特征构建要尽量遵从几条原则。
3.1中心优先建构原则
图2
建构第一个特征时，应综合考虑零件设计的中心、所附着几何的重要性与机械的功能等因素。以包装机零件料斗盖为例，如图2，很明显零件设计的中心是盖盘的圆心（即图示拉伸1的中心），它将被定义在默认基准平面的交点（或基准坐标），所以第一个特征会先建构盖盘。另外，因为大小两管筒拉伸及孔特征征同时也附着在拉伸1特征上，所以会先建构盖盘（拉伸1）作为第一个实体特征。
3.2草绘图简易化原则
定义绘制性草图时，应尽量以简单的草图为剖面，然后通过多个特征加以定义，以保留较大的改动空间，修改时也较为容易。如图3所示，虽可用一个草图成为拉伸特征，但若把2个内孔以另外一个拉伸特征定义，修改草图时，尺寸显示也较为简洁，去除材料特征也可以变成定位的柱子。
3.3兼用不同特征原则
Pro/Engineer提供多种属性的特征，应多加以利用。虽可直接以旋转特征构件模型，但以倒角与倒圆角特征协助构建，将有利于改动和表达设计意图。
3.4拉伸代替去除原则
一般而言，实体拉伸特征比去除材料特征更为明显，如果去除材料和拉伸同时可以定义几何，一般采用拉伸方式建构，应尽量避免用去除材料特征代替实体拉伸的方式定义几何体。
图3
3.5父子参照有关原则[2]
3.5.1减少父子参照
定义草图时常常会参照至模型的边界，如果该边界已经被去除材料、倒圆角、倒角等特征剪裁过，将参照到这些特征，建立不必要的父子参照。假定一边界原属基座填料的边界，但因建构去除材料和倒圆角，其长度以这些特征定义，所以利用“通过边创建图元”按纽建立的图元，成形后的拉伸特征将成为它们的子系。当删除去除材料与倒圆角特征，拉伸特征也同时被删除。
由此可知，选取边界作为参照时，容易建立不必要的父子关系，对于相同描述草图的参照，建议选取面以代替边界的选取，从而减少父子参照。
基准平面与基准坐标
中心特征
A1
B1
C1
A2
B2
C2
A3
B5
A7
C8
E1
E2
E9
3.5.2并列式优先
图4
特征之间建立关联性关系是有必要的，这也是Pro/Engineer的特点之一，但大前提是必须可以掌握到修改其他特征后，当前的特征会如何更新。对于可相同定义草图的参照，尽量以较早构建的特征做参照，以避免串行式参照。如图4所示，A1到A7串行式参照，C1、C2到E9也是串行式参照，C1、E1、E2到E9也属于串行式参照，A1、B1与C1为并行式参照至中心特征。当删除C2，C3到C8、C2到E9都会被删除。故此，只有当两特征需要有关联性改动时，才考虑建立串形式参照。
4 结语
利用Pro/Engineer软件的参数化功能设计复杂的机械零件及装配体，通过参数化特征构建模型，将有利于设计的后续修改和系列化设计，符合设计开发并行工程的要求。掌握参数化特征构建的若干原则后，可以恰当地使用关联性，有效避免设计改动时无法达到预期更新效果甚至发生零件干涉，将大大提高设计效率。
参考文献：
[1]张道富．基于PEO/E参数化建模的产品快速修改设计研究[J]．电子机械工程．2005.21(4) ．
[2]谢先华,张晓东.PEO/E建模中父特征定位对特征列阵的影响[J]．机械设计与制造．2005.5.
[3]张双亚,任文涛.基于PEO/E的三维参数化特征建模技术研究及应用[J].农机化研究,2006.3.
关键词：Pro/Engineer；参数化建模；特征构建
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1672—545X（2007）02— —
THE STUDY ON FEATURE DESIGN PRINCIPLES BASED ON PRO/ENGINEER PARAMETRIC MODELING
WU De-ming
（Department of Art & Design,Wuhan Polytechnic University, Wuhan,Hubei4 30023）
Abstract: This paper discusses the concept of Pro/Engineer parametric modeling and characteristic of feature design, then gives several principles of feature setting up model by some examples.
Keywords: Pro/Engineer；parametric modeling；feature design
前言
Pro/Engineer作为一个集CAD/CAM/CAE于一体的优秀软件，其强大的实体和智能特征造型功能使得机械设计正向着高效率、低成本、优良可靠性和一次成型的目标发展。Pro/Engineer具有全参数化、全相关和基于特征的实体建模等特点，是基于特征的实体造型软件，其零件的设计过程就是特征的积累过程。正是由于这些特点，在应用Pro/Engineer进行机械设计时，恰当运用特征之间的关联性，掌握特征构建的基本原则，对于正确高效地完成设计意图显得尤为重要。
1 参数化建模
Pro/Engineer的模型构建方式，就如同机械加工，每做一次“机械加工”所改变的几何模型即为特征，特征之间的相关性使得模型成为参数化模型。如果修改某特征，因此修改又直接影响其他相关特征，则Pro/Engineer会动态修改那些相关特征。参数化功能可保持零件的完整性，能在“零件”模式外保持设计意图，参数化建模过程[1]如图1所示。
特征分析
设计创建
模型修改
程序运用
理解设计意图
使用隐式和显式关系列阵及族表将工程知识加入到实体模型中
基于特征建模
通过组合直观的工程特征建立实体零件模型
创建组件
将零件组合到组件中
图1
2 特征
特征是一个专业术语，它兼有形状和功能两种属性，包括特定的几何形状、拓扑关系、典型功能、绘图表示方法、制造技术和公差要求。[2]特征应满足以下要求：
（1）特征是以结构的实体几何和边界表示为基础的几何形体定义；
（2）特征是参数化的几何实体，通过改变特征尺寸参数，可以用有限的特征构造出各种零部件实体模型。
一般而言，特征可分为：形状特征、精度特征、材料特征、技术特征和装配特征，在参数化特征造型里，通常把特征分为几何特征和辅助特征两种类型。[3]
3参数化特征构建原则
参数式的特征构建，必须重视参数参照、特征规划与管理。特征构建要尽量遵从几条原则。
3.1中心优先建构原则
图2
建构第一个特征时，应综合考虑零件设计的中心、所附着几何的重要性与机械的功能等因素。以包装机零件料斗盖为例，如图2，很明显零件设计的中心是盖盘的圆心（即图示拉伸1的中心），它将被定义在默认基准平面的交点（或基准坐标），所以第一个特征会先建构盖盘。另外，因为大小两管筒拉伸及孔特征征同时也附着在拉伸1特征上，所以会先建构盖盘（拉伸1）作为第一个实体特征。
3.2草绘图简易化原则
定义绘制性草图时，应尽量以简单的草图为剖面，然后通过多个特征加以定义，以保留较大的改动空间，修改时也较为容易。如图3所示，虽可用一个草图成为拉伸特征，但若把2个内孔以另外一个拉伸特征定义，修改草图时，尺寸显示也较为简洁，去除材料特征也可以变成定位的柱子。
3.3兼用不同特征原则
Pro/Engineer提供多种属性的特征，应多加以利用。虽可直接以旋转特征构件模型，但以倒角与倒圆角特征协助构建，将有利于改动和表达设计意图。
3.4拉伸代替去除原则
一般而言，实体拉伸特征比去除材料特征更为明显，如果去除材料和拉伸同时可以定义几何，一般采用拉伸方式建构，应尽量避免用去除材料特征代替实体拉伸的方式定义几何体。
图3
3.5父子参照有关原则[2]
3.5.1减少父子参照
定义草图时常常会参照至模型的边界，如果该边界已经被去除材料、倒圆角、倒角等特征剪裁过，将参照到这些特征，建立不必要的父子参照。假定一边界原属基座填料的边界，但因建构去除材料和倒圆角，其长度以这些特征定义，所以利用“通过边创建图元”按纽建立的图元，成形后的拉伸特征将成为它们的子系。当删除去除材料与倒圆角特征，拉伸特征也同时被删除。
由此可知，选取边界作为参照时，容易建立不必要的父子关系，对于相同描述草图的参照，建议选取面以代替边界的选取，从而减少父子参照。
基准平面与基准坐标
中心特征
A1
B1
C1
A2
B2
C2
A3
B5
A7
C8
E1
E2
E9
3.5.2并列式优先
图4
特征之间建立关联性关系是有必要的，这也是Pro/Engineer的特点之一，但大前提是必须可以掌握到修改其他特征后，当前的特征会如何更新。对于可相同定义草图的参照，尽量以较早构建的特征做参照，以避免串行式参照。如图4所示，A1到A7串行式参照，C1、C2到E9也是串行式参照，C1、E1、E2到E9也属于串行式参照，A1、B1与C1为并行式参照至中心特征。当删除C2，C3到C8、C2到E9都会被删除。故此，只有当两特征需要有关联性改动时，才考虑建立串形式参照。
4 结语
利用Pro/Engineer软件的参数化功能设计复杂的机械零件及装配体，通过参数化特征构建模型，将有利于设计的后续修改和系列化设计，符合设计开发并行工程的要求。掌握参数化特征构建的若干原则后，可以恰当地使用关联性，有效避免设计改动时无法达到预期更新效果甚至发生零件干涉，将大大提高设计效率。
参考文献：
[1]张道富．基于PEO/E参数化建模的产品快速修改设计研究[J]．电子机械工程．2005.21(4) ．
[2]谢先华,张晓东.PEO/E建模中父特征定位对特征列阵的影响[J]．机械设计与制造．2005.5.
[3]张双亚,任文涛.基于PEO/E的三维参数化特征建模技术研究及应用[J].农机化研究,2006.3.
