虚拟设计与制造实验和DOC

《虚拟设计与制造》实验指导书

机电工程学院

涛编

工程学院

二〇一三年

虚拟现实技术是计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理等技术综合发展的产物。虚拟现实技术在机械行业有广泛的应用前景，如虚拟布局、虚拟装配、产品原型快速生成、虚拟制造等。尽管虚拟设计的出现只有短短的几年时间，但它对传统设计方法的革命性的影响却很快地显现出来。由于虚拟设计系统基本上不消耗资源和能量，也不生产实际产品，而是产品的设计、开发与加工过程在计算机上的本质实现，即完成产品的数字化过程。与传统的设计和制造相比较，它具有高度集成、快速成型、分布合作等特征。这些特征能够很好地解决TQCS难题，因此，虚拟设计技术不仅在科技界，而且在企业界引起了广泛关注，成为研究的热点。

实验教学是课堂教学的一个重要环节，它不仅仅是对课堂理论知识的验证，巩固和加强，而且更是对新知识领域的探索，研究和开拓。通过实验培养学生实践动手能力，以及分析问题，解决问题的能力，并提高分析与综合系统的能力；同时，还培养学生勇于探索，勇于开拓的精神和严肃认真，实事的科学作风。

数控技术实验容能够使学生更加真实的了解虚拟现实环境的体系结构和相关的软硬件技术；通过使用相应的建模软件工具，较熟练地掌握基于各种建模原理和方法的建模过程；从而进一步对整个虚拟装配环境、分布式虚拟现实环境加深理解。

本实验指导书包含了上述的实验容，要求学生通过实验，预习掌握实验的具体方法与步骤，独立完成实验环节的学习。

本书由涛编写，由于时间有限，书中不免有误，恳请读者批评指正。

编者 2013-07-01

实验一特征建模方法实验二虚拟装配方法

实验一特征建模方法

一、实验目的：了解特征建模的原理和过程。

二、实验设备：

1、硬件设备：

高档微机；

2、软件环境：

工具软件：Pro/Engineer 野火版3.0。

三、实验原理与方法

（一）特征设计

在Pro/E中，特征建模包括特征设计和特征编辑两部分。对于特征设计具体可分为基础实体特征（包括拉伸、旋转、扫描、混合、扫描混合、螺旋扫描等）、附加实体特征（包括圆角、倒角、钻孔、拔模、抽壳、筋等）、特征操作（线性阵列、圆周阵列、镜向、比例缩放、特征复制、特征移动等）、参考特征（包括基准面、坐标系等）。特征编辑包括参数修改、重命名以及特征删除等。下面对常用的特征设计和编辑作简要介绍。

1、拉伸特征

将草图特征沿垂直于草图平面的方向移动一定距离形成的空间扫描体称为拉伸特征，如图1-1所示。

图1-1 拉伸特征的形成

生成拉伸特征时，可通过图1-2中的图标控制下列选项和参数。

图1-2 拉伸变换的控制选项

（1）特征形式：可以将草图拉伸为实体特征或曲面特征；

（2）拉伸距离：可以直接输入距离值。当在已有特征上建立拉伸特征时，也可通过已有特征面相对确定拉伸距离，这时选项图标如图1-3所示。

图1-3 拉伸距离的确定方式

（3）拉伸方向：可以沿草图的正面或反面两个方向拉伸；

（4）组合方式：确定拉伸特征与已有特征的“加”或“减”方式；

（5）拉伸为壳体：将封闭的草图曲线偏移一定距离，将草图拉伸为壳体，如图1-4所示。

图1-4 草图拉伸为壳体

2、旋转特征

将草图特征绕草图平面的某条直线旋转一定角度形成的空间扫描体称为旋转特征，如图1-5所示。

图1-5 旋转特征的形成

生成旋转特征时，可通过图1-6中的图标控制下列选项和参数。

图1-6 旋转变换的控制选项

（1）特征形式：可以将草图旋转为实体特征或曲面特征；

（2）旋转轴：指定旋转轴，可以是草绘部定义的直线或选择外部参照；

（3）旋转角度：可以直接输入角度值，也可旋转至选定的点、线、面；

（4）旋转方向：确定沿顺时针方向或逆时针方向旋转；

（5）组合方式：控制旋转特征与已有特征的“加”或“减”组合方式；

（6）旋转为壳体：将封闭的草图曲线偏移一定距离，而将草图旋转为壳体。

3、倒圆特征

倒圆特征是在已有特征的棱边上形成倒圆面。倒圆特征与已有特征可以是“减”组合（外倒圆），也可以是“加”组合（倒圆），如图1-7所示。

图1-7 倒圆特征的形成

生成倒圆特征时可通过图1-7中的图标控制下列选项和参数：

图1-8 倒圆操作的操控面板

（1）特征形式：控制倒圆为实体特征或曲面特征；

（2）倒圆形式：设置倒圆为圆柱形、圆锥形等形式；

（3）过渡形式：设置不同段的倒圆之间的过渡形式（相交、曲面片或拐角球）；

（4）倒圆半径：设置倒圆的大小。

4、倒角特征

倒角特征有两种类型：边倒角和拐角倒角，如图1-9所示。

图1-9 倒角特征的形成

倒角特征中，边倒角应用比较广泛，下面主要介绍边倒角特征的构建。构建边倒角特征的操控面板如图1-10所示，其主要的控制参数及选项有：

图1-10 边倒角操作的操控面板

（1）特征形式：控制倒角为实体特征或曲面特征；

（2）倒角形式：设置倒角形式为 D × D、D1× D2、角度× D 三种不同的形式；

（3）过渡模式：设置不同段倒圆角之间的过渡为相交、曲面片或拐角球等形式；

（4）倒角距离：设置倒角距离的大小。

5、薄壳特征

薄壳特征是指在已有实体特征上选择一个或多个移除面，并从移除面开始掏空特征材料，只留下指定壁厚的抽壳，该抽壳称为薄壳特征，如图1-11所示。

图1-11 薄壳特征的形成

生成薄壳特征时的可控制的选项如图1-12所示。

图1-12 抽壳操作菜单

（1）抽壳参照：选择移除面及设置非缺省壁厚；

（2）薄壳壁厚：设置薄壳的壁厚大小；

（3）厚度方向：设置厚度方向为向或向外。

6、拔模特征

注塑件和铸件往往需要设计有拔模斜面以顺利脱模，在实体特征上创建拔模斜面形成的特征称为拔模特征。拔模特征的形成如图1-13所示。

图1-13 拔模特征形成

生成拔模特征时可控制的选项和参数如图1-14所示。