PRO/E在玩具产品造型设计中的应用

李瑾

【摘 要】通过介绍公仔玩具—企鹅的造型和结构设计的过程，说明运用PRO/ENGINEER（简称PRO/E）的参数设计、特征基础、高级曲面建模等特点，使设计直观化、高效化、精确化。充分证明玩具产品造型设计中应用PRO/E软件进行外观造型设计的重要性。

【关健词】PRO/E；公仔企鹅；玩具产品造型；设计

在所有的三维软件中，PRO/E是一个全方位3D产品开发的软件，集成了零件设计、产品装配、玩具设计、模具设计、钣金设计、逆向工程、机构仿真等诸多功能，用户群最广，是国内玩具企业工业设计中使用频率最高的软件。本文通过公仔玩具—企鹅造型设计的全过程来详细介绍PRO/E玩具产品造型设计的方法与技巧。

一、三维造型设计

1.公仔—企鹅模型分析

以玩具公仔企鹅为例进行造型设计。该产品的外观形状如图1所示，由如图一所知公仔企鹅是由企鹅主体、翅膀、嘴、眼睛、脚、肚皮和围巾等零部件所组成。在对企鹅进行建模前需要对企鹅各部件结构进行分析，搞清该玩具模型是由哪几个特征组成，它们之间的相互关系如何，按照特征的主次关系，遵循一定的顺序进行建模。不同的建模顺序虽然可以构造出同样的实体，但构造出来的实体却具有不同的稳定性、可修改性和可理解性。因此，在技术要求允许的情况下，应尽量简实体的特征结构，这样既可以减少设计的复杂性又可提高设计效率。

2.PRO/E建模

（1）企鹅主体的创建。建模过程：使用旋转工具，在打开的创建旋转曲面特征工具栏，选中以FRONT基准平面为草绘平面，进入草绘模式开始草绘。创建一条与垂直参考线重合的中心线为旋转轴。使用圆弧命令绘制如图2a所示的草绘图，结束草绘系统会自动生成如图2b所示的企鹅主体模型。再使用倒圆角命令，倒半径为5.0的圆角，结束倒圆角后系统会自会生成如图2c所示的企鹅主体模型。

（2）企鹅翅膀的创建。建模过程：①使用草绘工具选取FRONT为草绘平面用圆弧命令绘制如图3a所示的草绘图。

②使用插入→模型基准→图形命令，在信息栏文本框中输入feature名称为guiji-1，进入草绘模式绘制如图3b所示的草绘图。以同样的方法绘制另一个图形特征，命名为guiji-2，绘制的草图如图3c所示。

③使用可变截面扫描工具，进行曲面扫描，选取前面绘制的曲线进行扫描剖面编辑，在工具菜单选关系命令，在关系对话框中输入关系式为：

Sd4=evalgraph（“guiji-1”，trajpar*12）*1.8

Sd3= evalgraph（“guiji-2”，trajpar*12）

結束后系统会自动生成如图4a所示的模型。

④使用镜像工具，选取基准平面RIGHT为镜像平面，选取刚生成的变截面扫描特征进行镜像，结束后进行曲面合并后系统自动生成如图4b所示的模型。

⑤使用倒圆角工具，对企鹅翅膀进行倒半径为2.的圆角，结束后系统自动生成如图4c所示的模型。

（3）企鹅嘴和眼睛的创建建模过程：①使用草绘工具，选取基准平面TOP为草绘平面，用直线命令绘制如图5a所示的草图。

②使用可变截面扫描工具，选取前面绘制的曲线，进行扫描剖面编辑，在工具菜单中选择关系命令，在关系对话框中输入关系式为：

Sd4=evalgraph（“guiji-1”，trajpar*12）*2.0

Sd3= evalgraph（“guiji-2”，trajpar*12）*2.5

结束后，系统会自动生成如图5b所示的模型。

③使用合并工具，把前面创建的曲面合并，并用倒圆角工具，倒半径为2.0的圆角，结束后系统自动生成如图5c所示的模型。

④使用基准平面工具，选择RIGHT为基准面平移8.00创建一个新的基准平面DTM1。

⑤使用草绘曲线工具，选DTM1为草绘平面，用直线命令绘制如图6a所示的草图。

⑥使用可变截面扫描工具，选取前面绘制的曲线进行扫描剖面编辑，用椭图命令绘制如图6b所示图形后单击工具菜单选关系命令，在关系对话框中输入关系式为：

Sd4=evalgraph（“guiji-1”，trajpar*12）*1.0

Sd3= evalgraph（“guiji-2”，trajpar*12）*0.8

结束后系统会自动生成如图6c所示模型。

⑦使用镜像工具，选基准平面RIGHT为镜像面，完成后系统自动生成新的模型并进行曲面合并和倒半径为0.5的圆角如图6d所示的模型。

（4）企鹅脚的创建。建模过程：①使用基准平面工具，选TOP为基准面并移动52.00创建一个新的基准平面DTM2。

②使用草绘曲线工具，选DTM2为草绘平面，用直线命令绘制如图7a所示的草图。

③使用插入工具→模型基准→图形，在信息文本框中输入feature名称为guiji-3进入草绘模式，绘制如图7b所示草图。以同样方法绘制另一个图形特征命名为guiji-4绘制的草图，如图7c所示。

④使用可变截面扫描工具进行曲面扫描，选取前面绘制的曲线进行扫描剖面编辑，绘制如图8a所示的图形，单击工具菜单选择关系命令，在关系对话框中输入关系式为：

Sd4=evalgraph（“guiji-3”，trajpar*12）*4

Sd3= evalgraph（“guiji-4”，trajpar*12）*2

结束后系统自动生成如图8b所示的模型。

⑤使用新建基准平面命令、填充命令、合并命令、边界命令、镜像命令和修剪命令最终效果如图8c所示模型。

（5）企鹅肚皮和围巾的创建。建模过程：①单击编辑→投影命令，在投影控制面板中单击曲面后选取企鹅前面为投影曲面→在方向后面的选择框中打√，使其变成微黄色，成选取状态→选取RIGHT基准面为投影方向→参照→投影草绘，选RIGHT为草绘平面，绘制草图完成后投影所得的曲线如图9 a所示

a投影曲线草图绘制 b特征编辑效果图

②在模型树中选取刚生成的曲线→编辑→相交命令，在相交控制面板中单击参照选项，单击定义命令，打开草绘对话框，选取FRONT为草绘平面进行草绘，结束后完成特征编辑效果图如图9 b所示。

③单击插入→扫描→曲面命令，打开菜单管理器，单击选取轨迹，选取前面刚完成的曲线，单击接受→正向→开放终点→完成进入草绘模式，草绘结束后完成扫描特征的操作。单击插入→模型基准→图形，在信息栏文本框中输入feature名称为guiji-5，进入草绘模式，结束后完成如图9 c所示图形。

④以同样的方法绘制另一个图形特征，命名为guiji-6绘制的草图如图9 d所示。

⑤使用可变截面扫描工具进行曲面扫描，按住Ctrl键选取图10a所示两曲线，单击可变截面扫描控制面板上的参照选项，设置水平→重直控制为：X轨迹，如图10 a所示。单击扫描剖面编辑按钮，绘制如图10b所示图形，单击工具→关系命令，在关系对话框中输入关系式为：

Sd4=evalgraph（“guiji-6”，trajpar*12）*1.5

Sd3= evalgraph（“guiji-5”，trajpar*12）

结束后系统自动生成如图10 c所示模型

⑥使用新建基准平面工具，打开基准平面的操作界面，按住Ctrl键选择基准轴A-5以及基准面DTM5，在旋转右则文本框中输入数值24.00完成基准平面DTM6的创建。

⑦使用草绘工具，选DTM6为草绘平面，单击圆命令，绘制如图11a所示的草图。单击插入→扫描→曲面命令，打开菜单管理器→选取轨迹，选取前面草绘的曲线→单击接受→正向→选取开放终点→单击完成，进入草绘模式，绘制如图11 b所示的草图。完成扫描特征的操作。

⑧单击视图→颜色和外观命令，进行外观颜色的编辑后的最终效果模型如图11 c所示。

三、结束语

以玩具企鹅为例介绍了应用PRO/E对玩具产品进行造型。由于PRO/E具有先进的参数设计，大大方便了在设计中的反复修改。玩具中大多数是由复杂且不规则的曲面来组成，所以应用PRO/E软件能够方便的完成复杂的曲面造型，灵活而有效地运用这些命令将能解决大部分曲面造型中的难题。这样就可以大大地简化了设计师的设计过程并能更好地表达出设计师的设计意图，对于玩具新产品的开发具有良好的推进作用。

参考文献：

[1]彭国希，王小兵.PRO/ENGINEER野火版玩具产品设计 北京：中国青年出版社.2006.6

[2]樊旭平.PRO/ENGINEER野火版自學手册—实例应用篇.北京：人民邮电出版社.2006.11

[3]林清安.PRO/ENGINEER零件设计高级篇.北京：清华大学出版社.2003

[4]马绍惠，茹庆云.PRO/ENGINEER在产品设计中的应用[J].河南机电高等专科学校学报.2003.11（4）：73-74