基于AutoCAD和+Pro／E图形交换的快速设计方法

基于AutoCAD和Pro/E图形交换的快速设计方法

凌忠良

(湖南信息职业技术学院xxgc.hniu.cn 教务处，湖南 长沙 410200)

摘要：结合工程实例，分析了 AutoCAD软件和Pro/E软件的特点，介绍了利用此两种软件联合进行结构设计的方法。通过不同软件之间的优势互补，显著提高了设计速度。 关键词：AutoCAD；Pro/E；图形交换；结构设计

中图分类号：TP391；TH702 文献标识码；B 文章编号；

The Method of Rapid Design Based on Drawing

Exchange of AutoCAD and Pro/E

LING Zhong-liang

(Hunan College of Information，Changsha，Hunan 410200，China)

Abstract: According to practical engineering examples, the characteristics of AutoCAD software and Pro/E software were analyzed. and then it was introduced that making use of the two kinds of softwares to design structure together. The speed of design was significantly improved through the complementary advantages between different softwares. Key words: AutoCAD; Pro/E; Drawing Exchange; Structure design

0 引言

各种计算机辅助设计(CAD)软件均有其特定的优势，不同的CAD软件涉及的内容深度和广度，以及软件的功能也不尽相同。AutoCAD 和 Pro／E是广泛应用于机械、电子、化工、航天、建筑等工程领域的两种CAD软件，AutoCAD是由美国欧特克公司于二十世纪八十年代初开发的

[1]

绘图程序软件包，经过不断的完善，现已经成为工程技术界使用与交流的通用设计软件，同时也受到非专业人士的青睐。其特点是具有完善的平面绘图功能和强大的图形编辑功能，其二维功能的通用性、易用性是目前任何软件都无法媲美的，AutoCAD是应用最广泛的二维CAD平台。Pro／E是美国参数化技术公司开发的CAD/CAM/CAE系统集成软件，具有实体造型、虚拟装配、分析仿真、模具设计、加工编程等功[2]

能，它的独特性主要体现在参数化设计、基于特征建模和单一数据库（全相关），在三维建模方面具有明显的优势。在设计过程中，如果将AutoCAD和Pro/E联合使用，实现两种软件的优势互补，利用AutoCAD二维绘图与Pro/E的三维建模共同完成产品设计，则能节约开发成本，提高工作效率。

1 AutoCAD二维设计

1.1 方案设计比较

机电产品的设计通常包括三个部分：结构、电气、软件，这三部分相辅相成，互相关联，组合起来形成一个完整的产品。在方案设计阶段，结构和电气联系紧密，结构要先行，确定印制板（PCB）的形状，电气才能开始布板。电气在PCB布板的过程中，又有可能提出调整PCB尺寸，此时结构要配合电气更改PCB外形，为了达到齐全的功能和可靠的性能，这种修改完善的过程往往会反复多次。反复修改的过程如果在Pro/E软件中来完成的话，就比较耗费时间。一方面是设计人员的工作量大，由于Pro/E单一数据库的完全相关特性，当某处的尺寸有变动时，跟它相关的特征全部要重新生成，如果出现特征重叠或参照丢失等原因，则会再生失败，解决的办法是一步一步重新定义每个特征参数。另一方面因为是实体造型，计算机的数据运算量大，延长了完成时间。

相比之下利用AutoCAD来完成方案设计的修改则会快捷很多，由于AutoCAD的二维绘图，具有交互性和随意性，想怎么修改都可以，不存在失败的情况，便能轻易完成二维方案装配图。该方案装配图只要求具备主视图、俯视图、左视图三个基本视图即可，视图中只要有零件的主要轮廓线就行，不要求非常详细的结构设

计。为了后续三维建模的快速实现，二维设计注意以下四点：

（1）二维图形中的剖视图去掉剖面线，以提高图形交换的速度及建模成功率；

（2）二维图形中的简化画法，如相同结构、对称结构等的简化画法，应根据视图的表示恢复其原形；

（3）不同的零件采用不同的层和颜色表示，这样容易拆分零件图；

（4）所有零件图的坐标原点统一采用方案装配图中的原点。 1.2 三视图转化

为了在Pro/E三维建模时能够参照AutoCAD二维零件图中的三视图，须要将三视图转化到各自的投影面上，以三相电能表上盖图为例进行说明。打开从二维方案装配图拆分出来的零件图，如图1所示，三视图全部位于世界坐标系的俯视面上。

图1 俯视面三视图

转化左视图的具体操作步骤是:执行主菜单命令“修改”→“三维操作”→“三维旋转”→“选择对象”(选择左视图)→“图元”(选择直线L1)→“输入-90°”。类似操作转化俯视图，主视图不变，执行主菜单命令“视图”→“三维视图”→“西南等轴测”查看效果如图2。

图2 转化三视图

1.3 DXF文件输出

AutoCAD图形保存的缺省格式是DWG文件，DWG是一个压缩格式未公开的二进制格式文件，因此不宜作为与Pro/E交换图形的数据接口。AutoCAD标准图形交换文件是DXF（Drawing Exchange File）文件，这是一种ASCⅡ格式的

文件[3]

。它用文本的明码格式描述了AutoCAD 的图形文件，可以容纳 AutoCAD 中所有的图形信息，容易被其它图形系统和高级语言读写，已成为各种CAD系统共同遵守的数据交换标准。将按投影面放置好的三视图另存为DXF格式，版本宜选择稍低一点的，例如另存为AutoCAD2000/LT2000DXF(*.dxf)。

2 Pro/E三维建模

2.1 零件实体造型

在 Pro/E中新建一文件，类型选择零件，子类型选择实体，单位与DXF文件单位一致，通常指定为毫米牛顿秒（mmNs）。执行主菜单命令 “插入”→“共享数据”→“自文件”将 DXF文件导入，坐标系使用缺省。Pro/零件模板中有三个默认的基准绘图平面，分别为FRONT、RIGHT、TOP，DXF文件中的主视图会位于FRONT面上，左视图平行于RIGHT面，俯视图平行于TOP面，如图3所示。

图3 导入三视图

导入的三视图可以作为三维建模的草图，直接使用或者间接参照均可。在平行于FRONT面的平面上建模就参考主视图，在平行于RIGHT面的平面上建模就参考左视图，在平行于TOP面的平面上建模就参考俯视图，这样省去了在草绘环境下另外绘制图形和标注尺寸的环节。草图准备好之后，可通过特征工具如拉伸、旋转、扫描、混合、斜度、抽壳、倒角、圆角等

完成零件的实体造型，三相电能表上盖三维模型如图4所示。

图4 上盖三维模型

2.2 零件虚拟装配

当全部零件的三维模型建好后，可以通过虚拟装配，组装成一个完整的产品，以便检查各零件之间是否存在体积干涉，进而对零件结构进行修改完善。虚拟装配就是在需要组装的零件之间定义约束关系，以相应的约束关系确定各零件之间的相对位置。Pro/E提供了缺省、相切、匹配、对齐、插入、坐标系、线上点、

面上点、面上边等 9 种装配约束类型[4]

。其中缺省和坐标系只要一个约束类型就可以确定装配关系，其他7种约束类型必须联合起来使用才能确定零件的空间位置。由于从AutoCAD中导出DXF文件时每个零件的坐标原点均相同，在Pro/E中导入DXF文件时坐标系采用了缺省方式，故所有零件的装配约束类型都选缺省就可以了，这样轻而易举就达到了准确而快速的虚拟装配。

3 工作效率对比

笔者曾在威胜集团有限公司工作多年，该公司是中国领先的能源计量设备供应商，集团主导产品国内市场占有率超过20%，均为国内第一，产品系列包括电能表、终端、水表等等。在威胜集团有限公司工作期间，笔者摸索总结出基于AutoCAD和Pro/E图形交换的快速设计方法，并且向同事中的结构设计同行推荐使用，

凡是采用了此联合设计方法的同事都有不同程度的受益，变得易于接受方案的反复修改，抱怨的声音明显减少，工作效率显著提高，具体提高程度见表1。

表1 效率提高数据

项 目Pro/ENGINEERAutoCAD和Pro/E单独设计时间联合设计时间效率提高率单相电能表15 天10 天33.3 %三相电能表28 天20 天28.6 %采集终端35 天22 天37.1 %智能水表31 天21 天32.3 %由以上数据可见，设计四类不同的产品，工作效率平均提高32.8%。

4 结束语

在产品结构设计过程中，针对 AutoCAD与Pro/E软件之间的图形特点，进行相应的图形交换，实现二维设计和三维建模的优势叠加，相较于在单独的一个软件里完成设计工作，其方便性和快捷性得到明显的提高。提高了整个产品开发体系中的个人效率和过程效率, 使设计思想迅速转化为产品，显著缩短了产品的开发周期，加快了产品的上市速度。 参考文献:

[1] 赵国增.计算机辅助绘图与设计—

AutoCAD2006[M].北京:机械工业出版社,2008. [2] 孙小捞.Pro/Engineer Wildfire 2.0 中文版教程

[M].北京:人民邮电出版社, 2007.

[3] 任沂军. AutoCAD中DXF文件的坐标转换分析与实

现[J]. 测绘通报,2006(7).

[4] 魏加兴.基于Pro/Engineer与AutoCAD回油阀的

参数化设计[J].煤矿机械,2010(6)

作者简介：凌忠良（1970—），男，湖南株洲人，高级工程师，大学本科，在读硕士，研究方向：机械设计与制造。