作者：钟日铭
出版社：信息技术第二出版分社
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Pro、ENGINEERWildfire4.0中文版工业设计手册试读：
前言
Pro/ENGINEER是一款基于参数化的功能强大的三维产品设计软件，在业界享有极高的声誉，拥有数以万计的用户。强大的功能、全参数化的设计方式使它被广泛应用于机械、汽车、航天、电子、家用电器等行业。
现代工业设计基本上依赖三维CAD（计算机辅助设计）。采用Pro/ENGINEER进行工业产品设计，不单单是一个设计的过程，还是一个虚拟制造的过程。设计出来的作品是和实物完全相同的数字产品。值得称道的是，在设计的过程中，可以很直观地观察产品的造型、结构，把握各个零部件之间的装配关系，也就是说零部件之间的间隙和干涉能够一目了然，这有助于将错误和不足消灭在设计阶段。
由于Pro/ENGINEER的功能强大、模块众多，学习起来需要花些工夫。有些人有这样的困惑：学习Pro/ENGINEER很长时间后，却似乎感觉还没有入门，不能够将它有效地应用到实际的工业设计工作中。造成这种困惑的一个重要原因就是，在学习Pro/ENGINEER时，过多地注重了软件的功能。鉴于此，我们编写了这本结合软件功能和实际应用的经典学习手册。本书是在深受读者喜爱的《Pro/ENGINEER野火版工业设计经典手册》一书的基础上改编升级而成的，以Pro/ENGINEER野火版4.0软件为操作环境。
本书以软件应用为主线，结合软件功能，全面、深入、细致地讲解了Pro/ENGINEER的功能和用法。全书的内容分8个部分，共21章。这8个部分的内容依次是基础概况、零件设计、曲面设计、模具设计、钣金件设计、产品装配、设计输出与模型载入、工业产品设计综合应用。本书在内容的编排上，结构清晰，知识全面，重点突出，循序渐进，并且对常用的知识点都结合应用示例来说明。每章最后的小结，都重点地归纳知识点，并设计有一定价值的思考题与练习题。本书采用了大量的应用实例，这些实例都是来源于实际设计工作中的。相信本书能够指导读者学习和掌握Pro/ENGINEER，并能够将所学知识与技巧应用到实际工作中去。
本书由钟日铭编写，钟观龙、庞祖英、曾婷婷、钟日梅、刘晓云、陈忠钰、沈婷、钟周寿、钟寿瑞、陈引、周兴超、戴灵、肖瑞文、肖钦、黄后标、劳国红、黄忠清、黄观秀、肖志勇、邹思文、沈振源、刘萍等人在资料整理、视频录制、技术支持和后勤方面做了大量的工作，在此一并向他们表示感谢。同时，特别感谢在编写此书过程中给予我们帮助及关注本书进展的朋友们。
本书秉承笔者一贯的严谨作风，精心编写，并反复校对，但由于水平有限，加之时间仓促，书中难免会存在疏漏之处，恳请各位读者、同行批评指正。编者电子信箱为sunsheep79@163.com。
为了更好地与读者沟通，分享行业资讯，展示精品好书，推介新书，特意建立了免费的互动博客——博创设计坊（http://broaddesign.blog.sohu.com）。
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天道酬勤，熟能生巧，以此与读者共勉。编者2008年9月第1部分基础概况第1章基础知识
Pro/ENGINEER 是一款基于全参数化的计算机三维辅助设计软件，广泛地应用于机械、电子、电器、航天航空、汽车、玩具、模具、工业造型设计等行业中，是目前全球领先的专业CAD/CAM类软件之一。
Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 的操作界面具有经典的Windows视窗风格，用户也可以通过配置选项文件等来自定义 Pro/ENGINEER，从而提高设计效率。本章将重点介绍用户界面基础、配置基础、模型基础、关系和参数、族表概念，这些都是Pro/ENGINEER入门的系统基础知识。1.1 用户界面基础
Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 的用户界面基础包括基本主窗口、自定义界面、选择操作、模型视角控制操作以及控制柄的使用等。1.1.1 基本主窗口
Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 基本主窗口由标题栏、菜单栏、工具箱、导航区、信息区、选择过滤器和显示模型的图形窗口等组成，如图 1-1 所示。当执行某个工具命令时，信息区中将出现该命令的操控板，其中包含消息区。消息区用来显示与窗口中的工作相关的单行消息，使用消息区的标准滚动条可查看过去的消息。此外，通过单击图形窗口左侧的单折角按钮可以打开Pro/ENGINEER浏览器，从而实现对内部和外部网站的访问。
Pro/ENGINEER 导航区位于图形窗口的左侧，包括“模型树”（或“层树”）、“文件夹导航器”、“收藏夹”和“连接”，如图1-2所示。各导航器之间的切换是通过选项卡来进行的。选择“模型树”选项卡，将以树形的方式来显示模型的特征或层信息，并可以通过“模型树”来管理特征的顺序及编辑定义等；选择“文件夹导航器”选项卡，可以方便地指向工作目录和管理文件；“收藏夹”选项卡的作用是添加和组织收藏夹，即可收藏用户选定的文件夹，集中存放对最常访问的网站或文档的快捷方式；而通过“连接”选项卡，可以快速访问有关PTC解决方案的页面和服务程序。
打开或者创建的每个 Pro/ENGINEER 对象均会在其自己的窗口中显示。虽然在 Pro/ENGINEER中可以打开多个主窗口，但只有一个主窗口是活动的。要想激活非活动窗口，有两种方法：一种是在当前活动窗口中，打开“窗口”下拉菜单，然后选择要激活的对象（文件）；另一种是在Windows任务栏上单击要激活的对象，然后在该非活动窗口中执行“窗口”→“激活”命令。1.1.2 自定义界面
Pro/ENGINEER 的界面可以由用户通过“定制”对话框来自定义，比如可以定制工具栏的内容和位置，可以决定菜单的显示方式及其位置，可以设置模型树的显示等。下面以自定义工具栏为例说明具体方法。图1-1 Pro/ENGINEER Wildfire 4.0的基本主窗口图1-2 导航区中的各导航器
执行“工具”→“定制屏幕”命令，打开图1-3所示的“定制”对话框。如果想在Pro/ENGINEER主窗口的某个工具栏中添加一个功能按钮，只需将它从“命令”选项卡的“命令”选项组里拖到主窗口的相关位置即可。如果要移除主窗口中的一个按钮，可以从主窗口的工具栏中将其拖出，然后释放鼠标左键即可。在“定制”对话框中的下方，有一个“自动保存到”复选框，在默认时处于被选中的状态，而定制的窗口信息将被保存，保存的位置可通过右边的一个下拉按钮来选择，默认的保存位置为当前的工作目录。如果想恢复到系统默认的主窗口，可以单击该对话框右下角的“缺省”按钮。
切换到“工具栏”选项卡，可以通过左边的选项框来定义工具条是否出现在主窗口中，右边的下拉列表选项可以设置该工具条在主窗口上的显示位置。图1-3 “定制”对话框1.1.3 选择操作
处理模型离不开选择操作，如选择基准、几何等。
1．在图形窗口中的基本选择操作
在图形窗口中进行的基本选择操作包括查询项目和单击确认。
先将鼠标指针移到模型上，此时系统开始查询，位于指针下最上方（从垂直于屏幕的方向观察）的基准或几何即被加亮并且显示其标识信息。此时，单击鼠标右键可继续查询模型几何。每次单击鼠标右键，Pro/ENGINEER 都将从顶部（最靠近指针处）到底部循环显示每个恰好位于指针下的几何项目；可以通过连续单击鼠标右键来进行查询直至找到要选择的项目。如图1-4所示，每单击一下鼠标右键所找到的项目都不一样。图1-4 单击鼠标右键找项目
项目预选加亮后，单击它便可完成选择操作。按住 Ctrl 键的同时单击可选择多个项目，所选的有效项目数将在状态栏上显示出来。
2．在模型树上的选择操作
选择设计项目也可以在特征模型树上进行。当要选择的特征或零件在图形窗口中不可见或者不易被选择时，使用此方法尤其有效、方便。
只需在模型树上的特征或零件名称上单击鼠标左键即可选择相应的对象，按住Ctrl键的同时单击可选择多个设计项目。当使用键盘时，先单击激活模型树窗口，此时在顶层模型树对象周围出现一个虚线矩形，利用键盘上的↑、↓、←、→键将矩形移动到要选择的对象上，然后按Space键，同样可以完成设计对象的选择操作。
3．选择过滤器
为了方便查询和选择项目，Pro/ENGINEER 系统提供选择过滤器来辅助选择。选择过滤器列表框位于状态栏的右部。
每个类型的选择过滤器均会缩小可选项目类型的范围。值得注意的是，所有的选择过滤器都与设计环境相关，只有那些符合几何环境或满足特征工具需求的选择过滤器才可用。Pro/ENGINEER会根据环境自动选择最合适的过滤器。1.1.4 模型视图操作
使用“视图”菜单，可以调整模型视图、定向视图、隐藏和显示图元、创建和使用高级视图以及设置多种模型显示选项等。同时系统也提供改变模型视图的快捷方式，如图1-5所示。图1-5 改变模型视图的快捷方式
1．重定向视图
如果不希望模型以默认的视图方向显示，可以单击（重定向）工具按钮，打开图1-6所示的“方向”对话框。
利用“方向”对话框，可以通过拖动滑块来平移、缩放和旋转模型，从而动态地定向视图，也可以选择参照来定向视图，还可以通过“优先选项”在模型中设置一个不同的旋转中心。图1-6 重定向视图
2．鼠标对3D模型视角的控制
利用三键滚轮鼠标可以在图形窗口中旋转、平移、缩放和翻转模型。鼠标对 3D 模型视图的控制方法见表1-1。
开启（旋转中心）时，模型视图的缩放、旋转和平移均以模型的默认中心为基准；关闭（旋转中心）时，模型视图的缩放、旋转和平移均以鼠标中键在图形窗口中单击的位置为基准。表1-1 鼠标对3D模型视图的控制操作
3．定向模式及方向中心
定向模式可以提供除标准的旋转、平移、缩放操作之外的更多查看功能。单击（旋转中心）按钮，关闭“旋转中心”，接着单击（定向模式）按钮启用“定向模式”，然后通过执行“视图”→“方向”→“定向类型”命令，可以选择“动态”、“固定”、“延迟”、“速度”或“漫游”等查看样式。
选择查看样式后，使用鼠标中键单击图形对象，方向中心被放置在单击处（如果没有禁用“旋转中心”，则方向中心始终被锁定在默认的旋转中心上）。几种查看样式的方向中心符号，如图1-7所示。图1-7 几种查看样式的方向中心符号
几种查看样式的功能如下。
动态样式（默认值）：当鼠标指针移动时方向更新，模型绕着方向中心自由旋转。
固定样式：当鼠标指针移动时方向更新，模型的旋转由鼠标指针相对于其初始位置移动的方向和距离控制。方向中心每旋转90°就改变一种颜色。当光标返回到按下鼠标的起始位置时，视图恢复到起始的地方。
延迟样式：当鼠标指针移动时方向不更新，只有当释放鼠标中键时，指针模型的方向才被更新。
速度样式：当鼠标指针移动时方向更新。速率（速度与方向）是指操作的速度，与光标从起始位置所移动距离有关。
漫游样式：模型的方向和位置通过类似于飞行模拟器的相互作用进行控制。仅在使用“视图”→“模型设置”→“透视图”显示时，此选项才可用。1.1.5 控制图柄的使用
控制图柄，也称句柄，是用于在图形窗口中处理数据的图形对象。如图1-8所示的示例，左图中显示的3个正方形为创建基准点时的控制图柄，右图中的白色正方形为创建拔模特征时的拔模角控制图柄。可以将某些特征的控制图柄捕捉至指定的几何参照，然后设置约束条件，所做的几何更改将动态地显示在图形窗口中。如果拖动图 1-8 右图所示的其中一个正方形的控制图柄，则可以很方便地更改其拔模角度。图1-8 控制图柄示例
向需要捕捉控制图柄的参照几何拖动控制图柄时，控制图柄显示为黑色正方形，如图 1-9 （a）所示；拖动控制图柄的指针移至参照几何上时，参照几何加亮显示，此时拖动的控制图柄显示为含有白色圆圈的黑色正方形，如图1-9（b）所示；释放鼠标按键，控制图柄被参照几何捕捉，并显示为含有黑色圆圈的白色正方形，如图1-9（c）所示。图1-9 控制图柄在操作过程中的显示
在倒圆角、拔模、延伸、偏移曲线等特征创建和基准点工具中，通过复制控制图柄可以增强操作几何的能力。例如通过复制控制图柄，可以将特征类型从恒定变为可变或者添加另一个半径或点。图1-10所示为创建一个可变倒圆角的示例，方法是在创建恒定倒圆角时，在放置控制图柄上单击鼠标右键，弹出快捷菜单，然后选择“添加半径”命令，如图1-10（a）所示。控制图柄被复制，如图 1-10（b）所示，必要时可拖动控制图柄以放置它。最后修改其中的一个控制图柄处的半径值，完成可变倒圆角特征的创建，如图1-10（c）所示。图1-10 复制控制图柄的示例1.2 配置基础1.2.1 配置基础简述
在使用Pro/ENGINEER系统之前，可以进行适合自己的系统规划与配置，为高效地使用软件做好准备。Pro/ENGINEER 主要的系统配置文件有 Config.win 和 Config.pro，前者用于软件操作界面设置，后者则是软件提供的设置项目级和个人级的Pro/ENGINEER系统配置文件。
1.1.2节自定义界面所生成的文件即为Config.win，它决定菜单的内容和位置、各种功能图标的显示与否及显示位置、自定义的快捷键图标与使用、创建新的菜单和新的符号图标等。Pro/ENGINEER系统可以随时调用不同的Config.win文件，形成不同的使用界面。
Config.pro是Pro/ENGINEER最主要的系统配置文件，它包含大量的选项，可以决定整个系统的运行环境，如模板类型、系统颜色、单位（长度单位、重量单位、温度单位等）、尺寸显示方式、运行界面（显示语言）、库的设置、工程图配置、项目专用色表文件的路径及零部件搜索路径等。Config.pro文件只有调用加载后才会发挥作用。
Config.pro的各选项可以按功能分类，也可以按字母顺序排列。
Config.pro 配置文件的每一个选项包含的信息有：配置选项名称、默认和可用的变量或值（带有*号的为默认值）、描述配置选项的简单说明和注释。1.2.2 设置 Config.pro配置选项的一般方法
设置“Config.pro”基本配置选项的一般方法如下（如图1-11所示）。（1）执行“工具”→“选项”命令，打开“选项”对话框。（2）单击取消“仅显示从文件载入的选项”复选框的勾选，查看所有的配置选项。（3）从配置选项列表中选择配置选项，或在“选项”框中键入配置选项名称。（4）在“值”框中键入或从其下拉列表框中选择一个选项值。（5）单击“添加/更改”按钮，在配置选项列表中会出现配置选项及该选项的值，绿色状态的图标表示已经对选项值进行了修改。（6）配置完成后，单击“应用”或“确定”按钮。
为了便于快捷地找到需要的配置选项，系统提供了功能强大的分类和查找功能，单击“选项”对话框上的“查找”按钮，弹出“查找选项”对话框，如图 1-12 所示，在“1. 输入关键字”文本框里输入配置选项名称的关键字，而默认的查找范围为“所有目录”，单击“立即查找”按钮，接着在“2. 选择选项。”栏中选择搜索到的且需要定制的配置选项，然后在“3. 设置值”文本框中选择或输入一个值，最后单击“添加/更改”按钮完成选项值的修改。图1-11 通过“选项”对话框设置配置选项图1-12 “查找选项”对话框
加载定制的Config.pro配置文件也是在打开的“选项”对话框中操作的，单击对话框中的打开按钮，选择已保存的定制的Config.pro配置文件，然后单击“确定”按钮即可加载。1.3 模型基础
在学习创建 3D 模型之前，首先要了解以下这些基本应用概念：模型结构是以树形式和层形式显示的，在模型树上选择特征、零件或组件并使用快捷菜单可以对其执行特定的对象操作；当打开、保存或关闭一个零件、组件或者它的一个实例，以及在族表中打开一个实例时， Pro/ENGINEER 都会自动再生模型，当然也可以使用“再生”命令来手动再生模型；注释特征是数据特征，可用于管理模型注释并向其他模型传播模型信息；使用材料类型、零件精度和度量单位等模型属性将有助于设计信息的完善和沟通；在完成创建模型特征后，如果对其进行材质渲染设计，将会得到较好的视觉效果。1.3.1 模型树
模型树是模型文件中所有特征（其中包括基准和坐标系）的列表。在零件文件中，模型树显示的内容为零件文件的名称和零件中的每个特征，如图1-13（a）所示。在组件文件中，模型树显示的内容包含组件文件名称和其中的零部件文件，如图1-13（b）所示。
模型树可以展开或者收缩。如果要展开或收缩模型树的单个分支，则只需单击模型树节点处的加号或减号按钮。如果要一次展开或收缩模型树中的所有分支，可以单击模型树窗口中的“显示”按钮，然后从下拉列表中选择“展开全部”或“收缩全部”选项。
在设计的过程中，有时需要在模型树中按类型显示或隐藏项目，例如在新打开的组件文件中，模型树只显示位于树顶的组件文件名称和附属的零部件名称，没有显示具体的特征，这时就需要对模型树进行设置。在模型树中按类型显示或隐藏项目的设置方法如下。（1）在模型树的上方单击“设置”按钮，然后从下拉菜单中选择“树过滤器”选项，打开如图1-14所示的“模型树项目”对话框。图1-13 两种文件类型的模型树图1-14 “模型树项目”对话框（2）在“显示”选项组中，选择或清除所需对象状态的选项。如需要在模型树中显示具体特征则选择“特征”复选框。（3）在“特征类型”选项组中，单击相应的选项卡，即可显示特征类型。如果单击（选择全部）按钮，则选择所有要在模型树中显示的特征类型；而单击（清除全部）按钮，则取消选取所有要在模型树中显示的特征类型。（4）单击“应用”或“确定”按钮即可。
另外，可以向模型树添加指定信息的列，所述指定信息的类型包括“信息”（指“状态”、“特征#”、“特征标识”、“特征类型”、“特征名”、“复制的参照”、“模型大小”、“特征子类型”、“指定名称”、“主体#”、“从属关系状态”和“目的名称”）、“模型参数”、“数据库参数”、“特征参数”、“注释元素参数”、“简化表示”、“显示造型”、“层”、“注释”、“缆信息”、“缆参数”、“ECAD参数”、“参照控制”、“质量属性参数”和“区域”等。向模型树添加指定信息的列的设置方法如下。（1）在模型树的上方单击“设置”按钮，然后从下拉菜单列表中选择“树列”选项，打开如图1-15所示的“模型树列”对话框。（2）在“不显示”选项组中，从“类型”列表框中选择信息的类型，然后选择该类型下的列选项。例如选择信息的类型为“信息”时，可供选择的列选项为“状态”、“特征#”、“特征标识”、“特征类型”、“特征名”、“复制的参照”、“模型大小”、“特征子类型”和“指定名称”等。图1-15 “模型树列”对话框（3）单击（切换到右侧）按钮，则选择的列选项被移到“显示”选项组的框中。如果再单击（切换到左侧）按钮，则“显示”选项组中被选择的列选项被移到“不显示”选项组中。当“显示”选项组中的列选项为两个或两个以上时，通过单击（向上）或（向下）按钮可将所选信息列移到模型树的左侧或右侧。（4）单击“应用”或“确定”按钮即可。
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