作者：陈宁娟,高巍
出版社：电子工业出版社
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CAD/CAM软件应用技术——Pro/Engineer Wildfire 5.0试读：
高等职业教育数控技术专业教学改革成果系列教材CAD/CAM软件应用技术——Pro/Engineer Wildfire 5.0陈宁娟 高 巍 主编 张国军 主审 内容简介本书通过多个精选任务讲解了CAD/CAM技术在机械设计与制造领域的应用，包括草图绘制、零件设计、组件装配、仿真动画、工程图、模具型腔设计、自动编程加工等。读者可以由浅入深，逐步学会Pro/Engineer Wildfire 5.0软件的操作方法。
本书适用于有一定机械制图基础的读者，不仅可以作为相关专业的教材，也可作为从事机械设计与制造的工程人员的自学辅导书，书中的实训项目对于其他相近CAD/CAM软件的学习也有一定的借鉴意义。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据CAD/CAM软件应用技术：Pro/Engineer wildfire5.0/陈宁娟，高巍主编．—北京：电子工业出版社，2013.7高等职业教育数控技术专业教学改革成果系列教材ISBN 978-7-121-20830-0Ⅰ．①C… Ⅱ．①陈…②高… Ⅲ．①机械设计－计算机辅助设计－应用软件－高等职业教育－教材 Ⅳ．①TH122中国版本图书馆CIP数据核字（2013）第143185号策划编辑：贺志洪 特约编辑：王 纲责任编辑：朱怀永印 刷：北京京师印务有限公司装 订：北京京师印务有限公司出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路173信箱 邮编：100036开 本：787×1 092 1/16 印张：13.25 字数：339千字印 次：2013年7月第1次印刷印 数：3 000册 定价：27.00元
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计算机辅助设计与制造是机械制造行业发展的主要趋势之一，也是国家重点扶持的对象。近年来，随着制造业与信息化技术融合速度的加快，各类制造企业已开始广泛使用先进的数字化设计与制造技术。其中，美国PTC公司推出的Pro/Engineer凭借其先进的参数化设计、基于特征设计的实体造型、便于移植设计思想的特点、友好的用户界面和符合工程技术人员要求的设计思想，成为计算机辅助设计与制造领域最受欢迎的软件之一。该软件系统可以按照产品设计制造的一般顺序来模拟设计制造的整个过程，只需要一个产品的三维模型，就可以建立与产品造型参数相关的分析、设计和加工流程。
本书精选了多个实际生成中的案例，介绍了计算机辅助设计与制造的一般方法，内容翔实，重点突出，按照产品设计从草图、零件、部件、装配、仿真、模具、工程图、自动编程加工的顺序编排与划分章节，可以有效帮助读者提高CAD/CAM软件技术应用水平，理解参数化技术的精髓。
全书共分为4个单元，各单元内容如下。
第一单元——认识CAD/CAM技术：介绍CAD/CAM技术的基本知识和常见CAD/CAM软件的种类及特点，通过讲解典型软件Pro/Engineer的操作界面、文件和鼠标的操作、草绘工具的使用和建模理念等，使读者领悟Pro/Engineer软件的基本设计思路。
第二单元——典型零件设计：详细介绍Pro/Engineer Wildfire 5.0软件的零件设计方法与技巧，涵盖多个典型实体零件和曲面零件，提高训练分析、规划和设计零件的能力。
第三单元——装配设计与工程图生成：通过列举多个装配与机构运动仿真实例，介绍利用Pro/Engineer系统进行装配、仿真、动画生成的技巧，以及在软件的工程图环境中生成零件工程图和组件爆炸视图的方法。
第四单元——典型零件的计算机辅助制造：主要介绍利用Pro/Engineer Wildfire 5.0的制造环境，完成模具型腔设计和各类自动编程加工的技巧和方法。
本书由陈宁娟、高巍主编。此外，参与本书编写的还有赵春辉、郭茜等人。由于作者水平所限，书中不足之处在所难免，希望广大读者批评指正。 编 者2012年12月第一单元 认识CAD/CAM技术
本单元主要介绍CAD/CAM技术的概念、发展概况、应用领域和常见CAD/CAM软件的种类及特点，然后通过介绍典型软件Pro/Engineer的界面、文件和鼠标的操作、草绘技巧等，使读者逐渐领悟Pro/Engineer软件的基本设计思路。任务一 了解CAD/CAM技术与主要软件
CAD/CAM全称为Computer Aided Design/Computer Aided Manufacture，即计算机辅助设计/计算机辅助制造，是以信息技术为主要技术手段来进行产品设计和制造活动的技术，也是世界上发展最快的技术之一。这种技术是现代化制造业与信息化结合的典型技术手段，促进了生产力的发展，加快了生产模式的转变，影响了市场的发展，应用领域广泛，本书仅就其在制造业中的应用做介绍。
1．CAD/CAM技术介绍
CAD技术的内涵随着计算机和相关行业的发展而不断延伸。各个历史时期关于CAD技术的一些描述和定义为：“CAD是一种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解组，紧密配合，发挥各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能”[1972年10月国际信息处理联合会（IFIP）在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”]；“CAD是一个系统的概念，包括计算、图形、信息自动交换、分析和文件处理等方面的内容”（20世纪80年代初，第二届国际CAD会议）；“CAD不仅是一种设计手段，更是一种新的设计方法和思维”（1984年国际设计及综合讨论会）。
目前较普遍的观点认为：CAD是指工程技术人员以计算机为工具，运用自身的知识和经验，对产品或工程进行方案构思、总体设计、工程分析、图形编辑和技术文档整理等设计活动的总称，是一门多学科综合应用的新技术。
CAM技术到目前为止尚无统一的定义，在本书中的CAM指的是数控程序的编制，包括刀具路线的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及后置处理和NC代码生成等。
CAD/CAM集成技术的关键是CAD、CAPP、CAM、CAE各系统之间的信息自动交换与共享。集成化的CAD/CAM系统借助于工程数据库技术、网络通信技术以及标准格式的产品数据接口技术，把分散于不同机型的各个CAD、CAPP、CAM子系统高效、快捷地集成起来，实现软、硬件资源共享，保证整个系统内信息的流动畅通无阻。
随着信息技术、网络技术的不断发展和市场全球化进程的加快，出现了以信息集成为基础的更大范围的集成技术，如将企业内经营管理信息、工程设计信息、加工制造信息、产品质量信息等融为一体的计算机集成制造系统（Computer In tegrated Manufacturing System，CIMS）。而CAD/CAM集成技术是计算机集成制造系统、并行工程、敏捷制造等先进制造系统中的一项核心技术。
2．常见CAD/CAM软件介绍
Pro/Engineer是美国PTC（Parametric Technology Corporation）公司的著名产品，如图1-1所示。PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念，改变了机械设计的传统观念，这种全新的观念已成为当今机械设计自动化领域的新标准。基于该观念开发的Pro/Engineer软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，实现并行工程。Pro/Engineer包括70多个专用功能模块，如特征建模、有限元分析、装配建模、曲面建模、产品数据管理等，具有较完整的数据交换转换器。本书主要讲解Pro/Engineer软件的最新版本野火5.0（即Pro/Engineer Wildfire 5.0）的使用方法。
UG是美国UGS（Unigraphics Solutions）公司的旗舰产品，如图1-2所示。UGS公司首次突破传统CAD/CAM模式，为用户提供一个全面的产品建模系统。UG采用将参数化和变量化技术与实体、线框和表面功能融为一体的复合建模技术，其主要优势是三维曲面、实体建模和数控编程功能，具有较强的数据库管理和有限元分析前后处理功能，以及界面良好的用户开发工具。UG汇集了美国航空航天业及汽车业的专业经验，现已成为世界一流的集成化机械CAD/CAM/CAE软件，并被众多公司选做计算机辅助设计、制造和分析的标准。图1-1 Pro/Engineer Wildfire 5.0图1-2 UG NX4
Cimatron是以色列Cimatron公司的产品，如图1-3所示。Cimatron在中国的子公司是思美创（北京）科技有限公司。多年来，在世界范围内，从小的模具制造工厂到大公司的制造部门，Cimatron的CAD/CAM解决方案已成为企业装备中不可或缺的工具，Cimatron为客户提供了处理复杂零件和复杂制造循环的能力。
MasterCAM是美国CNC Software 公司开发的CAD/CAM软件，如图1-4所示。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径模拟及真实感模拟等功能于一身。它具有方便直观的几何造型，提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。MasterCAM软件已广泛应用于机械工业、航空航天工业、汽车工业等，尤其在各种各样的模具制造中发挥了重要的作用。图1-3 Cimatron E图1-4 MasterCAM 9.0【技巧提示】
常用的CAD/CAM软件种类很多，每种软件都有其强项，可以多了解几种相关的软件，相互结合以发挥各种软件的长处。任务二 认识Pro/Engineer软件
正确安装Pro/Engineer软件后，通过双击图标就能打开软件，其主界面如图1-5所示。主界面的主要组成部分包括菜单栏、工具栏、工作区、标题栏、消息区、选择过滤器和菜单管理器等。图1-5 软件主界面
一、菜单栏与工具栏
软件主界面中的菜单栏和工具栏几乎包含了软件所有的指令，对特征的创建、修改、删除等操作都可以通过它们实现。
1．菜单栏
新建或打开对象时进入的软件环境不同，系统加载的菜单栏也不尽相同。如图1-6所示为零件环境的菜单栏，如图1-7所示为制造中的NC组件环境的菜单栏。图1-6 零件环境菜单栏图1-7 NC组件环境菜单栏
各菜单包含的主要功能如表1-1所示。表1-1 各菜单主要功能
2．工具栏
在Pro/Engineer中，一些使用频率较高的命令被做成按钮放置在较易寻找的区域中，能大幅提高工作效率。（1）窗口顶部常用工具栏
文件工具栏如图1-8所示，用于实施新建、打开、保存、打印等操作。图1-8 文件工具栏
编辑工具栏如图1-9所示，用于实施撤销、重做、剪切、复制、粘贴、选择性粘贴、查找和选取等操作。图1-9 编辑工具栏
视图工具栏如图1-10所示，主要包含放大、缩小、定位和刷新模型视图等功能。图1-10 视图工具栏
模型显示工具栏如图1-11所示，用于在各类线框显示方式和着色显示方式间切换。
基准显示工具栏如图1-12所示，用于控制点、线、面、坐标原点、注释等基准要素的显示与隐藏。图1-11 模型显示工具栏图1-12 基准显示工具栏（2）右侧特征工具栏
特征工具栏位于软件主界面的右侧，为一些常用工具提供快捷操作的可能性，主要包括基准特征、注释特征、基本特征、工程特征和编辑特征5种类型，如图1-13所示。图1-13 右侧特征工具栏
二、工作区域
工作区域由分割条分为三个部分，分别是工作区、导航区和浏览器区，可自由伸展/收缩与隐藏/显示。
1．工作区
工作区是使用者与软件系统的主要交互区域，可以用多种方式显示、查看、操纵设计对象，有效控制设计结果。
2．导航区
导航区位于工作区左侧，包含模型树、文件夹浏览器和收藏夹三个不同的选项卡，如图1-14所示。图1-14 导航区的三个选项卡
3．浏览器区
浏览器区主要用于浏览文件、预览模型和使用PTC资源中心，如图1-15所示。图1-15 浏览器区
三、特征控制面板与菜单管理器
1．特征控制面板
在软件操作过程中，单击某一特征按钮后会出现相应的特征控制面板，按面板提示设定需要的要素即可完成一个特征。如图1-16所示为可变剖面扫描特征的控制面板，位于窗口的中上部。图1-16 可变剖面扫描特征的控制面板
2．菜单管理器
菜单管理器是Pro/Engineer软件的标志性元素，从早期的2000i版本延续至今，可以逐层展开或收缩，使用方便。如图1-17所示为模具型腔环境下的菜单管理器。图1-17 菜单管理器
四、Pro/Engineer的基本操作
针对不同环境下的文件操作和对象操纵，Pro/Engineer软件提供了通用的支持。
Pro/Engineer的文件操作包含设置工作目录、新建文件、保存文件、删除和拭除等。
1．设置工作目录
可以设置指定的目录作为保存存档和过程文件的工作目录。选择【文件】→【设置工作目录】命令，选择文件夹后确定，即可完成设置工作目录的过程。
2．创建新文件
选择【文件】→【新建】命令，选择需要的类型和子类型，输入文件名称（由数字或字母组成，如图1-18所示），然后选择正确的模板（如图1-19所示）并确定。图1-18 【新建】对话框图1-19 模板选择对话框
3．保存文件
选择【文件】→【保存】命令保存文件，系统会在设定好的工作目录中生成存档文件，单击Pro/Engineer的保存按钮，每次都会生成一个以保存序号为后缀的存档，如第1次存盘生成文件a.prt.1，第2次生成a.prt.2，依此类推。多个版本存档文件的存在会占用较多的系统资源，当确认只有最新版本有用时，可以通过【文件】→【删除】→【旧版本】命令来删除过程存档，只保留最新的存档。
4．拭除文件
绘图后关闭软件之前，文件均保留在计算机内存中，可以用【文件】→【拭除】命令将文件从内存中拭除，以达到提高系统绘图性能的目的，但是要注意是否已确定存盘。
五、鼠标操作
Pro/Engineer软件推荐使用三键鼠标以便于操作，鼠标的详细操作如图1-20所示。图1-20 鼠标的操作任务三 绘制平面草图【任务介绍】
在工程类三维CAD/CAM软件中，特征的定义与修改依赖于平面草绘，平面草绘是整个软件的基石。想要熟练掌握包括Pro/Engineer在内的三维CAD/CAM软件，精确而快速的平面绘图能力必不可缺。
Pro/Engineer草绘的基本思路是画出大致轮廓后再添加尺寸和几何约束使之最终精确化，并不要求在绘图初期使用实际尺寸而只要求大体比例协调，这一点与AutoCAD、CAXA电子图板等软件需要画一笔确定一笔的操作要求有明显的不同。
1．创建与编辑图元
新建时选择草绘环境或者在其他环境中命令有所要求的时候，均可以进入草绘环境，利用该环境下的图元绘制工具、图元编辑工具和标注约束工具可以完成图形的创建。
图元的创建和修改可以通过如图1-21所示的草绘工具栏实现，这个工具栏中包含了点、线、矩形、圆、曲线等多种绘图命令，也包含了引用、镜像、复制、移动、修剪等编辑命令，以及标注、修改、约束等多种实用工具。图1-21 草绘工具栏
2．标注与修改尺寸
Pro/Engineer是全尺寸约束与驱动的工程软件，可以通过激活Pro/Engineer的目的管理器动态标注和约束几何图元来提高工作效率。这时系统会自动对图元进行尺寸标注和几何条件约束，这类尺寸称为弱尺寸，这类尺寸只能隐藏而不能删除，而且不一定完整，不能完全满足设计者的需要。设计者可以通过标注按钮手动添加需要的尺寸，这类尺寸称为强尺寸，强尺寸删除后退化为弱尺寸。标注尺寸时要注意尺寸不能过定义，能根据已有强尺寸推算出的尺寸不需要再进行标注，如图1-22所示即为出现尺寸过定义的情况。双击数字可以修改尺寸大小，同时也可以通过右键快捷菜单对尺寸进行锁定、解锁、加强等操作。图1-22 尺寸过定义
3．添加几何约束
草绘中的图元相互之间存在的几何关系在Pro/Engineer中称为几何约束，在Pro/Engineer Wildfire 5 .0中提供了9种常见的几何约束，通过单击按钮，可以快速在各个图元之间添加合适的几何关系，但同样应注意与尺寸的配合，避免发生过定义的情况。几何约束在添加完毕后，也可以通过单击约束符号后按Delete键删除。
9种常见的几何约束如下：：约束竖直放置；：约束水平放置；：约束垂直放置；：约束相切关系；：约束中点关系；：约束重合关系；：约束对称关系；：约束相等关系；：约束平行关系。
4．平面草绘项目实例
这里通过一个平面草图的绘制过程来详细介绍各个草绘工具的使用方法。草绘手柄如图1-23所示。图1-23 草绘手柄【操作步骤】
绘制平面草图的步骤如下。
① 选择【文件】→【新建】命令，选择【草绘】类型，输入名称为“shoubing”，单击【确定】按钮，如图1-24所示。
② 单击直线按钮后的小箭头，选择（中心线），绘制一条竖直的中心线作为绘图基准，如图1-25所示。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]