ProE软件在产品设计中的模板化应用
摘要:详细说明了Pro/E软件在产品设计中的模板化应用方法,并通过实例表明此方法的优越性。
关键词:Pro/E 产品设计 模板化应用
Pro/E软件自国内引进以来,因其基于特征的参数化造型、全相关等特性,特别是其工程图功能得到推广和应用后,已被越来越多的工业企业所采用。在产品设计中,通过建立不同层次模板的方法即可实现设计的部分自动化、标准化和模块化,在保证设计质量的前提下,减少大量的重复劳动,大大缩短设计开发的周期。
1 模板化的步骤
利用Pro/E软件进行产品设计的模板化应用步骤有:统一Pro/E应用环境、建立基础模板、建立零部件模板库、建立产品模板、应用模板进行产品变形设计等步骤。
2 统一Pro/E应用环境
使用相同的应用环境目的有:(1)便于整个团队设计系统的统一配置和基础文件更新。(2)便于整个团队培训、学习和应用,同时可以实现软硬件的通用共享。(3)为设计数据的规范统一提供基础。
3 建立Pro/E基础模板
Pro/E基础模板包括零部件基础模板、工程图基础模板以及符号模板。基础模板的重要性是显而易见的,它是根据企业自身的对产品设计文件特定的要求制定的基础文件,它与产品的结构是无关的。基础模板所制定的目的就是要将产品的最基本、最频繁特点进行固化,以减少大量的重复工作。
3.1 零部件基础模板
零部件的基础模板主要有零件(XXX.prt文件)基础模板和部(组)件(XXX.asm文件)基础模板,据不同的需求还可以增加诸如制造(XXX.mfg文件)基础模板等。
零部件基础模板的制定主要包括基准面、基准坐标系、单位制、材料、精度等级、公差及自定义参数等。基准面和基准坐标系的作用是显而易见的,所有的草绘及其尺寸、位置关系和工程图视图都必须要参照基准面和基准坐标系,他们是所有三维模型的参考零点。单位制和材料对模型本身的用处和意义不大,但是对工程图明细栏中自动生成重量,及导入到FEA软件进行有限元分析计算却有决定性的作用。精度等级则主要会影响计算机响应速度。公差和自定义参数则对于工程图的表达具有重要作用,可以减少公差查寻和手工填写工作,极大提高工程图的质量和制作效率。
3.2 工程图基础模板
工程图基础模板包含两种文件:格式文件XXX.frm和模板文件
XXX.drw,模板可以带图框,带视图,带注释,而格式就是一个图框并可以随时更换,至于用哪种,各有所好也各有所长。模板文件更适用于产品种类单一的企业,产品的工程图视图及技术要求等都固定不变。格式文件具有更广泛的适用性和自由度。由于Pro/E软件具有和windows系统完全一致的复制粘贴功能,重复的技术要求等注释完全可以放在一个不与模型相关的工程图文件中,并将其作为一个注释的文件库放在库文件夹中使用。
工程图基础模板主要包含两种类型元素:不变的注释及线条和变量(参数调用)。不变的注释有表头及分区数字和字母,不变的线条有表格和图框,变量则主要是工程图调用的系统参数和用户自定义模型参数。当然工程图基础模板也可以不包含变量,但是这样就无法实现工程图标题栏和明细栏的自动填写和生成,无法体现Pro/E软件参数化和全相关的优势。
工程图格式文件的实例请参见图1。 3.3 符号模板
在Pro/E中编制符号是非常麻烦且费时的,如果不制作符号模板,符号的正确性和统一性都是难以保证,对工程图的制作质量和效率具有重要的影响,为此建立常用的符号模板就显得非常重要。常用的符号主要有粗糙度、焊接、球标等。
3.4 Pro/E基础模板的配合使用
为了实现部分自动化,需要在三维模型基础模板中定义参数,参数默认值由定制者定义,工程图基础模板(电子图框)则需要通过参数调用符号“&”定义相应参数的调用,如图1所示“&公共名称”,与三维模型基础模板的结合使用,实现工程图纸标题栏和明细栏等的自动填写。
由于Pro/E软件具有和windows系统完全一致的复制粘贴功能,为了更简便的使用产用注释和符号,频繁使用的的技术要求及符号等注释完全可以放在一个不与模型相关的工程图文件中,并将其作为一个注释的文件库放在库文件夹中使用。
4 建立Pro/E零部件模板库
除标准零件库外,零部件模板库包括零件三维模型及其工程图纸。建立零部件模板库,首先要对企业的产品进行分类,并提取出最基本的零件和部件,然后进行建模及工程图编制,最后将做好的零部件模板分类存放在模板库文件夹下。模型要求充分利用对称性和关系,其草绘及其尺寸必须在有利于工程图表达的前提下,达到最简洁。建模时,考虑零部件的生产工艺,将工序融合在特征建模和装配过程中,另外,作为基础零件模板必须要有很好的适应性,能够很好适应尺寸更改和更多细节特征增加,不会发生草绘自交和特征失败等错误。
标准件零件库则放置在“LIB/GBLib/”的国标零件库中。
5 建立Pro/E产品模板及变形设计
建立产品模板的就是应用前面提到的基础模板、零部件模板和符号模板,对零部件进行变形设计、增加细节,并将其组装成产品、对产品工程图和零部件工程图进行完善的过程。最终形成的产品模板同样可以将其放置于库文件夹LIB下,进行使用。由于Pro/E特征建模、参数化、全相关等特点,每设计一个产品,都可以将其视为模板。
对于已经应用PDM产品数据管理系统的企业,只要将Pro/E的产品数据导入PDM系统,就可以在PDM系统中形成一个可供所有设计成员使用的庞大产品模板库,任何成员都可以将需要的产品下载至本机后,当做模板来使用。
对于结构基本一致的产品,仅对零部件细部结构进行增减、在工程图中对尺寸等参数进行更改,对产品模型进行重生后,稍加整理工程图即可得到变形的新产品设计。
6 Por/E模板化应用实例
6.1 统一Pro/E应用环境(如图2所示) 6.2 建立Pro/E基础模板库(如图3所示)
6.3 建立企业Pro/E零件、标准件、密封件模板库及常用注释及
符号集(如图4所示)
6.4 建立Pro/E产品模板
应用基础模板、零部件模板、符号模板、标准件库建立500吨普通盆式橡胶支座产品模板。
6.5 产品Pro/E变形设计
应用500吨盆式橡胶支座产品模板,通过尺寸等参数更改进行变形设计,对工程图视图比例及注释进行稍微的调整,得到600吨普通盆式橡胶支座产品的设计,变形设计的过程也就30分钟左右,相比之前的非模板化作业时需要半天到两天的时间,具有明显的效率优势。
7 Pro/E模板化应用效果及分析
本人所在事业部通过设计的Pro/E模板化应用,2008年和2009年的设计出图效率和设计图面错误经济损失率分别如图5和图6所示(注:数据来自公司品管部门月度统计数据)。
通过图5和图6我们可以看到,Pro/E模板化应用取得了非常明显的效益。09年人均设计出图效率提升了约4.7倍,而设计图面错误导致的经济损失率则减少到08年的1/3。
之所以模板化应用可以取得如此显著的效果,主要是将原来设计
中不变的重复工作通过模板固化了下来,实现了设计的部分标准化,也减少了大量的重复劳动和出错概率,提高了效率。同时,设计人员可以从繁杂的细枝末节工作中解脱出来,可以有更多的精力关注产品设计本身,从而减少了错误的发生,提升了设计的质量,降低了产品的开发成本。另外,通过在草绘、零件和组件定义关系,工程图中调用参数,可以实现设计的部分自动化。所有各不相同的产品都可以通过零部件库中的文件进行组装形成,因而也具有一定程度的模块化设计特征。这些都在一定程度上降低了设计的劳动强度,降低了对设计者的要求,提高了产品设计质量和效率。
8 结论
Pro/E在产品设计中的模板化应用可以取得非常明显的效益: ①固化劳动成果,减少大量重复劳动,提高工作效率,缩短市场响应时间。②减少出错概率,提升设计质量,降低产品开发成本。③降低研发人员的工作强度,可以使新进人员迅速具备开发结构相同的新产品的能力。④可以实现设计团队中数据的完全共享,提高团队的协同作战能力,使得团队具有更高的运作效率,达到工作任务的均衡化。⑤实现产品设计的部分自动化、标准化和模块化。
参考文献
[1]温建民,等.ProE产品设计应用范例[M].北京:清华大学出版社,2006.
[2]黄圣杰,等编.Pro/Engineer 2001 高级开发实例[M].北京:电子工业出版社,2002.
[3]闫崇京,等.基于产品信息模型的图框标题栏快速生产[J].机械制造与自动化,2005.
