Pro/Engineer是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的三維實(shí)體造型系統(tǒng)，其參數(shù)化特征造型在保證幾何、拓?fù)潢P(guān)系不變的情況下，以單一全關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)模型的快速再生；它的二次開(kāi)發(fā)接口使用戶可以在自己開(kāi)發(fā)的程序中對(duì)零件進(jìn)行各種操作和控制，從而實(shí)現(xiàn)程序化設(shè)計(jì)。

一、Pro/Engineer二次開(kāi)發(fā)參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本原理
　　
　　Pro/Program是Pro/Engineer軟件提供的一種程序化的二次開(kāi)發(fā)工具。利用Pro/Engineer造型的同時(shí)，Pro/Program會(huì)產(chǎn)生特征的program，它是一個(gè)記錄文件，由類似BASIC的高級(jí)語(yǔ)言構(gòu)成，記錄著模型樹(shù)（modeltree）中每個(gè)特征的詳細(xì)信息，包括各個(gè)特征的建立過(guò)程、參數(shù)設(shè)置、尺寸以及關(guān)系式等，我們可以通過(guò)修改和添加特征的program來(lái)生成基本參數(shù)相同的一系列模型。

　　利用Pro/Program對(duì)Pro/Engineer軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)時(shí)不需要重新撰寫(xiě)設(shè)計(jì)步驟，只需加入幾個(gè)相關(guān)的語(yǔ)法指令就可以讓整個(gè)零件或組件變得彈性化與多樣化，其主要思想是利用Pro/Program模塊的功能來(lái)接收、換算和傳遞用戶輸入的有關(guān)參數(shù)，通過(guò)改變特征的尺寸及特征之間的關(guān)系來(lái)達(dá)到參數(shù)化設(shè)計(jì)的目的。這里需要注意的是，開(kāi)發(fā)工作的關(guān)鍵在于確定獨(dú)立可變參數(shù)，應(yīng)盡量以最少的參數(shù)來(lái)確定整個(gè)零件的可變尺寸，并通過(guò)參數(shù)化尺寸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的修改。

二、基于Pro/Program二次開(kāi)發(fā)參數(shù)化設(shè)計(jì)建立零件庫(kù)的步驟

　　1.分析零件，提取其關(guān)鍵參數(shù)，然后設(shè)置參數(shù)，并確定驅(qū)動(dòng)參數(shù)

　　因?yàn)樵趨��?shù)化設(shè)計(jì)時(shí)不僅要實(shí)現(xiàn)尺寸的驅(qū)動(dòng)變化，還要實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)形狀的局部變化，所以要在對(duì)零件進(jìn)行分析以后才能確定怎樣建立零件特征才能有利于以后的程序開(kāi)發(fā)。

　　2.創(chuàng)建零件庫(kù)樣板零件模型

　　利用各種建模方法生成零件庫(kù)樣板零件模型。此時(shí)應(yīng)該注意參數(shù)的關(guān)聯(lián)性。

　　3.編制程序

　　Pro/Program程序包括五部分：程序標(biāo)題（VERSION）、參數(shù)輸入（INPUT→END INPUT）、關(guān)系定義（RELATION→END RELATION）、添加特征（ADD FEATURE→END ADD）和質(zhì)量程序（MASSPRO→END MASSPROP），其中程序標(biāo)題部分和添加特征部分由系統(tǒng)自動(dòng)生成，其他部分可以由設(shè)計(jì)人員自己添加或修改，以實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的各種操作和控制。

　　4.運(yùn)行程序

　　打開(kāi)零件樣板模型，執(zhí)行“Edit/Regenerate”命令，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)編譯并執(zhí)行程序，當(dāng)有新的參數(shù)輸入時(shí)就派生出新的模型。

　　其實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖1所示：

圖1 Pro/program建庫(kù)流程圖
 

三、漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪模型庫(kù)的實(shí)現(xiàn)

　　1.基于Pro/Engineer的標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪三維模型的建立
　　
　　（1）基本參數(shù)設(shè)置

　　標(biāo)準(zhǔn)齒輪的幾何尺寸決定于齒輪的五個(gè)基本參數(shù)，而齒輪的寬度則取決于齒輪的齒寬系數(shù)。因此，在齒輪建模之前，應(yīng)首先用“Edit/Parameters”命令設(shè)置齒輪五個(gè)基本參數(shù)和齒寬系數(shù)，并賦予初值(如圖2所示)。

圖2 齒輪基本參數(shù)表

　�。�2）齒輪幾何尺寸關(guān)系的建立

　　執(zhí)行“Edit/Relations”命令，在彈出的對(duì)話框中輸入以下關(guān)系：
　　D=MS*ZS
　　DB=MS*ZS*COS (ALFA)
　　DA=MS*(ZS+2*HA)
　　DF=MS*ZS-2*MS*(HA+C)
　　B=K*D

　�。�3）齒輪基本實(shí)體創(chuàng)建

　　執(zhí)行“Insert /Revolve”命今創(chuàng)建齒輪基本實(shí)體。

　�。�4）齒輪基本曲線和齒廓曲線創(chuàng)建

　　執(zhí)行“Insert/Model Datum/Sketched Datum Curve Tool”命令繪制齒輪基本曲線（包括分度圓、基圓、齒根圓）。

　　執(zhí)行“Insert/Model Datum/Insert a Datum Curve/From Equation”命令，在彈出的記事本窗口中輸入漸開(kāi)線方程：

R= (MS*ZS*COS(ALFA))/2
ANG=T*90
S=(PI*R*T)/2
XC=R*COS(ANG)
YC=R*SIN(ANG)
X=XC+(S*SIN(ANG))
Y=YC-(S*COS(ANG))
Z=0

生成漸開(kāi)線3（如圖3所示）。

圖3 齒輪基本曲線和齒廓曲線圖

　�。�5）第一個(gè)齒槽特征創(chuàng)建

　　執(zhí)行“Edit/Feature Operations/Copy”命令，將漸開(kāi)線3繞坐標(biāo)系Z軸旋轉(zhuǎn)360/(4*ZS)角度生成漸開(kāi)線1。

　　執(zhí)行“Edit/Feature Operations/Copy”命令將漸開(kāi)線1以通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)和漸開(kāi)線3與分度圓的交點(diǎn)的基準(zhǔn)線為中心鏡像生成漸開(kāi)線2。
　　
　　執(zhí)行“Insert /Extrude/cut”命今，以漸開(kāi)線1、2及齒根圓曲線為邊界切出第一個(gè)齒槽（由于基圓內(nèi)沒(méi)有漸開(kāi)線，所以基圓內(nèi)的部分可以由一段圓弧代替）。

　�。�6）完成齒輪創(chuàng)建
　　
　　執(zhí)行“Edit/Feature Operations/Copy”命令將第一個(gè)齒槽繞Z軸旋轉(zhuǎn)360/ZS角度生成第二個(gè)齒槽。

　　執(zhí)行“Edit/Pattern”命令復(fù)制出其他齒槽，完成齒輪的創(chuàng)建(如圖4所示)。

圖4 初始齒輪模型

　　2.齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)程序的修改

　　齒輪創(chuàng)建完成后，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一串program，執(zhí)行“Tools/Program/Edit Design”命令，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)其program文件，內(nèi)容大致如下：

　　VERSION
　　REVNUM 2323
　　LISTING FOR PART GEAR

　　INPUT
　　END INPUT

　　RELATIONS
　　D=MS*ZS
　　DB=MS*ZS*COS(ALFA)
　　DA=MS*(ZS+2*HA)
　　DF=MS*ZS-2*MS*(HA+C)
　　B=K*D
　　END RELATIONS

　　ADD FEATURE (initial number 1)
INTERNAL FEATURE ID 1

　　DATUM PLANE

　　NO.　　ELEMENT NAME   INFO　　　　　　　　　　 　　
　　---　　-------------------　　---------　　　　　　　　　　
　　1　　Feature Name　　Defined　　　　　　　　      　　
　　2　　Constraints 　　Defined　　　　　　　　      　　
　　2.1　　Constraint #1　　Defined　　　　　　　　      　　
　　2.1.1   Constr Type 　　X Axis　　　　　　　　　　　　
　　3　　Flip Datum Dir　　Defined　　　　　　　　      　　
　　4　　Fit　　　　Defined　　　　　　　　      　　
 4.1　　Fit Type   　　Default　　　　　　　　      　　
　　… …
　　
　�。�1）此時(shí)在“INPUT”和“END INPUT”之間輸入基本參數(shù)語(yǔ)句和提示語(yǔ)句：
 
ZS NUMBER
 "Please enter the num_teeth of the gear:"
 MS NUMBER
 "Please enter the module number of the gear:"
 ALFA NUMBER
 "Please enter the pressure_ang:"
 K NUMBER
 "Please enter the width_coefficient of the gear:"
　　
　�。�2）在“RELATIONS”和“END RELATIONS”之間輸入關(guān)系語(yǔ)句：

　　D1=DA/2
　　D2=B
　　D3=DF
　　D4=DB
　　D5=D
　　D16=B
　　D25=B
　　D7=360/(4*ZS)　　/*漸開(kāi)線3旋轉(zhuǎn)角度
　　D18=360/ ZS　　/*第二齒槽旋轉(zhuǎn)角度
　　D27=360/ ZS　　/*陣列增量尺寸
　　P28= ZS-1　　/*陣列個(gè)數(shù)

　　3.齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)程序的運(yùn)行

　　當(dāng)編輯完參數(shù)化程序后保存文件，關(guān)閉文字編輯器，Pro/Engineer信息列會(huì)出現(xiàn)提示信息：
"Do you want to incorporate your changes into the model?"

圖5 INPUT SEL菜單

　　此時(shí)選擇“YES”按鈕，系統(tǒng)出現(xiàn)“GET INPUT”菜單，點(diǎn)擊“Enter”，就會(huì)出現(xiàn)如圖5所示的“INPUT SEL”菜單，選擇齒數(shù)項(xiàng)和模數(shù)項(xiàng)，根據(jù)信息列提示輸入齒數(shù)30和模數(shù)2.5即可得到圖6所示的齒輪。

圖6 派生的齒輪模型

　　再次執(zhí)行“Edit/Regenerate”命令，Pro/Engineer會(huì)自動(dòng)執(zhí)行參數(shù)化設(shè)計(jì)程序，彈出圖5所示的菜單，用戶可選擇齒數(shù)，模數(shù)，壓力角和齒寬系數(shù)并輸入新的參數(shù)，系統(tǒng)就會(huì)按用戶所輸入的新值自動(dòng)生成新的齒輪。

四、結(jié)論

　　本文重點(diǎn)闡述了用Pro/Program進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，創(chuàng)建漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪模型庫(kù)的方法。在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員可以借助上述方法建立各類零件的模型庫(kù)，通過(guò)對(duì)Program的編輯，自動(dòng)生成基本參數(shù)相同的系列零件，使設(shè)計(jì)更富有選擇性和彈性。