ProENGINEER Wildfire 50工程图设计P01

第1章Pro/ENGINEER工程图概论对产品来说，工程图可能要比一般人想象的更重要。最主要的因素之一是因为它牵涉到制造。所以，所有的设计师都要熟悉这个范畴。Pro/ENGINEER(简称Pro/E)的工程图除了具有基本且独立的功能以外，还提供一个名为Pro/DETAIL的独立扩展模块。换句话说，Pro/E的工程图是由两个独立的模块组成的。第1章Pro/ENGINEER工程图概论{PAGE1.12D工程图概论在产品设计的实务流程中，为了方便设计的细节讨论和后续的制造施工，就需要以更清楚的方式来表达产品模型各个视角的形状，或其内部构造。这时，就会需要生成平面的工程图。Pro/E除了本身的工程图功能以外，也提供一个名为Pro/DETAIL的扩展模块。我们可以使用它们来生成产品模型及符合惯用制图标准的各种视图，包括投影视图、辅助视图、一般平面视图、详图及剖面图等。1.2为什么要重视2D工程图虽然在上一节里，您已经知道了工程图的用途，但您可能会问：在现代发达的3DCAD软件风潮下，绘制3D的产品图已非难事，那为什么还会需要2D的工程图呢？难道第二波的计算机工程图革命没有将2D工程图挤入历史吗？对从未在车间工作过的人来说，问出这样的问题，是情有可原的！现在，就让我们来说明2D工程图在工厂车间里所扮演的角色，以及其重要性。在以纯手工画工程图的时代，简单的立体图不好画，复杂的更是困难，所以设计师必须绘出产品的各种平面图(即工程图)，来帮助车间里的工作人员制造出预期的模具产品，如图1-1所示。图1-1手工绘图时代的平面图在那个时代，为了解决施工者的困扰，设计师经常需要做出手制样品来供施工者参照。这个手制样品并不精确，但可以在某种程度上替代立体图面。只是在技术层面较低的车间或加工厂不一定有手制样品。所以，平面工程图就是要给施工人员看的，即便在3DCAD软件高度发展的现代，它也是不可取代的。其理由如下。(1)立体图上无法像2D工程图一样，完整地标明进行各种施工时需要的尺寸和符号等。(2)并不是所有的施工都会在如CNC或NC等数控工作母机上进行，所以仍然需要高度依赖2D工程图面。(3)很多出现于复杂机件中的凹孔或斜槽，并不是单向立体图能表示清楚的，但通过2D工程图，就能补其不足。因此，我们可以这样说：过去的手制样品现在已改为使用3DCAD软件所绘出的立体模型来表示，但是，在提供各种立体图来供现场施工人员参照的情况下，2D工程图仍然需要。因为立体图不能取代2D工程图，而且现场施工人员在长久的训练下是非常习惯2D识图的。之所以有人会提出本节开头的那些问题，是有原因的。在多年的工作中，我们发现：由于3DCAD的高度发展，有很多的设计新鲜人在学校时就普遍有“看重三维造型，而轻视二维工程图”这样的误区。在此，我们要来纠正这种普遍的误解。随着计算机绘图革命的风潮，新时代的设计方式已经改变，在过度的宣传和示范中，很多企业在选择CAD系统时，总是希望采用3D建模的系统。他们同时还认为：既然产品的所有零件都已是3D的，且还可以自动生成2D视图，那么2D绘图技术就应该已经过时了，人们已不再需要绘制2D工程图了。我们要指出，这种想法恰恰是违背事实的！要破除这个误区很简单，首先您得了解工程图的作用是什么？为什么需要工程图？正确地说，工程图一直是工程技术人员反映其设计思路的语言，图面中还包含着一些国家工业标准的规定和惯例(见图1-2)。工程师只要通过选择最合理的投影面、剖切位置和剖切方式，就可以充分表达零件的几何和加工信息。这种以投影原理为基础的工程图具有简单、完整、准确等特点，它所能够表达的零件的复杂性几乎是无限的，人类近两百年的使用经验已充分证明了以工程图来表达零件的合理性。龙震老师也经常在他的CAD/CAM著作中，强调几何图学和制图标准惯例的重要性。图1-2传统的模具工程图(光驱托架)第1章Pro/ENGINEER工程图概论{PAGE3D的绘图系统当然有其优点，它可以很具体地表达一个产品的外形(见图1-3)。建成一个3D实体模型，计算机必须存储该物体庞大的特征过程，以及物体的点、线、面和体的结构关系。然而，通过这种造型建模方法所能表达的零件复杂程度却是有限的。例如，要在3D实体上表达零件的尺寸精度、粗糙度和各种加工特征，就比较困难。图1-3光驱托架模具的三维实体图事实上，对复杂程度较高的零件来说，用3DCAD系统来表达零件的难度，远比用2D来画图要高。同时，这些3DCAD系统对用户的知识和操作技巧要求较高，掌握起来比较困难。因此，在机械专业的加工厂里，处处可见用2D工程图的踪影。有人说：产品实体是3D的，而其零件工程图(多数是施工图)则是2D的，用复杂的2D工程图来表达3D形体，制图者和识图者都需要具有相当程度的3D想象力和实际经验。当然，对于具有丰富经验的人来说，画久了、看久了，制图和识图就不再是一件难事。而对于没受过训练的非专业人士，用3DCAD系统来表达一件产品就很自然，能够很直观地看到产品的外形特征。在这样的情况下，要让一群已经熟悉，甚至习惯平面制图的人，在2D的屏幕上进行3D造型建模，就不像手持模型那样直观了。那需要频繁地输入3D坐标信息，转换空间坐标系等。同时，这还需要更高的空间想象力，特别是在表达复杂的内部结构时会更加困难。“人是习惯的奴隶”这句话很对，我们很难期望在不同制图观念下工作的人们，能随心所欲地切换不同的绘图观念和画法。那么有没有平衡点呢？当然有！企业显然要比CAD/CAM软件业更急于解决这样的问题。企业让设计单位使用Pro/E这类的3DCAD软件来设计造型，因为直接用立体模型来做造型设计有绝对的优势。然后，将立体造型图转成各种平面零件工程图和组装图。这些平面工程图上可能只有简单的尺寸标注，但是还附带各种角度的等轴测图，这是手工画图时代所无法提供的。这些在平面图上的立体等轴测图，事实上就充当了过去的手制样品的角色。施工单位(或加工厂)接到设计单位所提供的平面工程图后会发现，由于Pro/E这类的3DCAD软件来源都是外国，所以并不一定可以输出符合国内制图规定和惯例的2D工程图(如螺纹、齿轮、花键等特性的零件只要画示意图即可)，尤其是在重要的尺寸标注方面。于是，他们就将迅速使用其最熟悉的2DCAD软件(通常是AutoCAD和第三方厂商所出品的辅助软件包)，来对设计单位所提供的平面工程图进行加工。由于工程图上提供有立体的等轴测图，这让他们画起来更快、更准确。图1-4和图1-5所示的就是现今使用的工程图生产方式(以钣金工程图和模具工程图为例)。图1-4现今的工程图生产方式(钣金工程图)第1章Pro/ENGINEER工程图概论{PAGE图1-5现今的工程图生产方式(模具工程图)不论是代表一般产品的钣金图或是代表模具制造的模具图，在图1-4和图1-5中，您都可以发现：设计单位普遍使用如Pro/E这类的3DCAD软件来建模，然后再使用如Pro/E工程图这类的软件来画出工程图；而加工单位则普遍采用如AutoCAD这类的2DCAD软件，根据Pro/E工程图转过来的图面，再加工画出符合本国绘图惯例的施工图。这样一来，设计单位和施工单位就可以因为这样的搭配而互补优缺，相辅相成了。这世界上本来就没有十全十美的事，读者在看问题时，记得要客观，不要过于偏颇某一边，过度地认为3D绘图一定会取代2D绘图，或是只要靠2D图面就可以有效率地制造产品，都是不对的。同时，还要在面对问题时，学会妥协，取优弃缺。1.3Pro/E工程图的结构首先，Pro/E的简体中文版将“Drawing”这个字误译为“绘图”，至今不改，是很大的笑话。因为与正确的翻译“工程图”相比，“绘图”这个译法实在容易令初学者误解！Pro/E的工程图功能包括下述两个独立的部分：基本工程图模式和Pro/DETAIL模块。1．基本工程图模式Pro/E的基本工程图模式可用来处理以下的绘图工作。(1)创建所有Pro/E模型的工程图，或从其他系统插入工程图文件。(2)用来注释工程图，处理尺寸，以及使用层来管理不同项目的显示。工程图中的所有视图都是相关的；只要改变其中一个视图中的尺寸值，那么其他工程图也会相应地更新。同时，Pro/E还会让工程图与其父模型相关，换句话说，模型将实时自动反映对工程图所做的任何尺寸变更。另外，相应的工程图也会反映操作者对零件、钣金件、组件(或制造模式中的模型)所做的任何改变(如增加或删除特征和尺寸等改变)。2．Pro/DETAIL模块Pro/DETAIL是一个可选的扩展模块，其扩展了Pro/E所提供的工程图功能。它可以和Pro/E的基本工程图模式一起使用，也可以独立建立、检视并注释模型和工程图。Pro/DETAIL支持额外的视图类型和多个页面，提供可操作工程图中项目的大量命令(如第3、4两章所述)，并允许操作者增添和修改不同种类的文字和符号信息。另外，还可以用它来自定义带有草绘几何的工程图(如第5章所述)，创建自定义工程图格式，并修改工程图等。利用Pro/DETAIL，也可以从菜单树中的任意位置上修改工程图中的任意对象。只要工程图窗口是活动的，就可以中断目前工作阶段，来激活要修改的工程图对象。由此，我们得知：整个Pro/E工程图的功能是在联合Pro/E基本工程图模式和Pro/DETAIL模块的情况下才能发挥到最大程度的。1.4Pro/E工程图的优缺点如1.2节所述，在创建完Pro/E的3D零件与组件模型后，若要把它们制造出来，则需清楚地表达模型各个视角的形状及模型的局部构造；这时，就需要将它们转换成2D工程图。而如1.3节所述，在Pro/E工程图中，所生成的工程图和产品的实体模型间，其尺寸是相关联的。因此，如果修改了模型中的任何一个尺寸，那么工程图中所有图面的相应尺寸也会随之更新。同样，相应的工程图也将即时反映操作者对零件、钣金件、组件或制造模式中的模型所做的任何变更(如增加或删除特征、修改模型尺寸等)，而反向也能成立。如果修改了工程图中任何一个图面的尺寸，则其余所有的工程图面及立体模型的尺寸均会发生相应的变更。这些相关性，会确保工程图总能反映设计的最新改变。这是Pro/E工程图的显著优点，也是手工画图无法比拟的。第1章Pro/ENGINEER工程图概论{PAGE然而，在实际的设计和生产单位中，我们仍然看到很多产品设计的立体模型是用Pro/E画的，而施工图面则是用AutoCAD画的。既然Pro/E工程图有前述的优点，那为什么又会这样呢？这就和Pro/E工程图的缺点有关了。如下所述。(1)Pro/E工程图毕竟是一套从3D绘图观点出发的软件，对一些已习惯平面画图的人来说，它学习期长且较不容易学，造成这些人会主观认为用Pro/E工程图标注零件细节的尺寸标较麻烦。再加上社会上已经有很多人很熟悉AutoCAD，这些人都会选择使用AutoCAD来高效地生产工程图。这种情况比较容易在加工单位或加工厂里见到。(2)在重要的模具图方面，Pro/E拆完模后就会失去尺寸关联性，使其优点顿失。因此，很多模具图还是会采用AutoCAD来画。1.5为什么要学Pro/E工程图通过前面两节的讨论，相信您应该可以找到要学习Pro/E工程图的理由，如下所述。(1)Pro/E工程图对造型图和结构图相关的这类工程图面比较顺手，所以开发设计单位都倾向于直接使用Pro/E工程图来生产工程图面。而既然您来学习本系列丛书，那么应该是将自己定位在设计师的角色。(2)AutoCAD虽然在绘制平面施工图方面有其人才供给上的优势，但是Pro/E在未来未必束手无策。加强这方面的功能，让设计单位和施工单位图面一体化，一定是Pro/E的目标之一。在这样的情况下，对一些跨国企业，或急于提升形象而需要使用合法软件的公司来说，产业上、下游协力企业的软件使用趋势以及软件的成本是他们所要考虑的。如果用一套软件就能解决所有图面生产或图面交流，企业就无需购买两种软件，从而节省开支。所以，从长远考虑，除了AutoCAD以外，当然也要及早学习Pro/E工程图。如图1-4所示，眼尖的人会发现，Pro/E工程图转出来的图和AutoCAD的钣金模具图是非常相似的，而Pr