PRO/e自顶向下设计

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PRO/e自顶向下设计

1自顶向下设计的一些概念

很多事或物都有这样的规律：在实践中探索，总结，提升出理论，再用理论指导实践。正确高效的实践一定离不开理论的指导。只有方向，思路，方法正确后，我们的工作才会事半功倍。

1.1自顶向下（TOP-DOWN）设计的意义

1.1．1自底向上设计和自顶向下设计

从设计过程看有两种设计方法：自底向上设计和自顶向下设计。这两种方法的区别是传导的方向不同，结果产生的顺序不同。自底向上是较传统稳健的设计方法，根据现有的条件，装备，成熟的方法，采用已经过检验测试或认可的零件或工艺，设计出保证可以量产的产品。优点是可靠性高，成本低，缺点是竞争力低，市场时效滞后，设计和体验感差。自顶向下设计是创新的设计方法，是根据市场预期和用户需求，规划定义产品，选型或开发符合定义需求的零件或工艺，最后达到产品量产。优点是能保证产品的先进性夺取制高点，缺点是成本高风险巨大。在实际应用中很多时候这两种方法混合着用的，根据情况有所侧重。

1.1．2自顶向下设计的先进意义？

自顶向下设计简单说就是以最高目标实现为导向，尽最大可能在各个环节实现这个最高目标。有这个目标在，每个环节的工作才是最接近目标，从而才是最有效的。不以最终目标为导向而追求自身所处环节的便利性，舒适性，必然导致工作的反复性和修改增加，最终也会增加目标实现的折扣率。在设计，制造，供应链等各个环节，每个环节要有自顶向下的目标导向意识，这创新和实践才有最好的结果。

1.1．3什么是PRO/E的自顶向下设计？

用PRO/E做产品设计，个人认为自顶向下设计体现在两个方面，一个是你的设计思路是以最高目标为导向的，二个是运用PRO/E命令的方法是自顶向下的。PRO/E的最大优点就是参数化，参数化是把双刃剑，用不好作茧自缚最后丧失这个优点。怎样发挥参数化这个优点呢？就是应用好PRO/E自顶向下设计。本篇的目的就是讲PRO/E自顶向下设计的具体方法。简单的说是:自底向上就是先建零件图，然后去组装装配图。自顶向下就是先建装配图，再在装配图中建零件图，用一个主体的零件图来控制和传递设计意图，然后分拆成各个零件图，零件图与主控件有父子关系，受主控件驱动。

自顶向下思想的根本是用总体目标的要求去控制各个子模块，各个子模块要以实现总目标为标准去实现各自的那一块。

自顶向下设计方法就是从一个系统的角度，计划整个的设计过程，建立各种子系统之间的关系，明确设计意图并把这些信息向下传递。基于PRO/e的自顶向下设计是结合PRO/e的功能，各个命令工具的特点，去实现这个意图，它有些专门的工具和方法。

1.2 PRO/E自顶向下（TOP_DOWN）设计的基本思路

产品设计过程是一个产品信息从抽象到具体，从概念到实际，逐步细化，不断迭代，精益求精的曲折过程。3D建模是承上启下，平衡设计需求的重要作用，面对着产品定义，ID设计意图，结构设计合理性，装配和制造，供应链和成本等很多问题。

设计思路须满足

1设计数据共享和传递准确清晰，标准，通用。

2方便设计变更的修改，迅速更新，避免生成失败。

3全盘布局，理顺组件，各个零件之间的位置关系，先后关系，连接关系，配合关系，约束关系，装配关系。

4简单易操作。

1.3 PRO/E自顶向下（TOP_DOWN）设计的优点

容易准确把控设计意图，方便快速修改，信息传递，标准统一，提高效率。

2 PRO/E自顶向下（TOP-DOWN）设计方法

2.1 PRO/E自顶向下（TOP_DOWN）设计的相关命令工具。

2.1.1  布局（Layout）

Layout(布局)是一个文件类型，类似工程图，提供了一个2D草绘平台，让设计者创建2D图来示意，记录概念，要求，但它不是真正的绘图，与三维模型没有几何关系，可以直接插入DXF等2D图，主要是根据规划和概念设计创建基准和参数变量建立尺寸和关系，约束条件等。主要作用可以归纳为记录设计信息，提供共享的数据参数并传递信和创建基准实现自动装配。PTC布局模块是PRO/NOTEBOOK。

创建步骤：选择“文件”>“新建”>“布局”并输入布局名。“新建布局”对话框出现。

2.1.2  骨架模型文件（Skeleton）

骨架模型是一个特殊的模型文件，后缀名也是PRT,同零件模型一样。创建时在组件里新建自动生成为组件里的第一个元件，特殊标记容易识别，便于后续的每一个元件来参照它。与零件的区别再就是它没有质量属性。

骨架模型的分类有标准和运动两种。

创建步骤：组件环境下，创建元件类型选骨架模型。见下图。

2.1.3复制几何（Copy Geometry）

复制几何（Copy Geometry）这个命令做两个模型之间传递数据用，可以复制参照模型中的发布几何，也可以手工选择曲面、曲线、基准等。

在独立零件里插入复制几何，会创建外部复制几何

。在组件里激活零件后再插入复制几何，则创建复制几何

创建步骤：插入→共享数据→复制几何

2.1.4发布几何（publish Geometry）

发布几何是把当前模型的数据通过这个命令进行打包，以供其他需要共享数据的模型作为参照用。

特征标示

很特殊容易识别。可以做两个模型之间一些特殊的数据共享用。

创建步骤：插入→共享数据→发布几何

2.1.5 自文件

这个命令是导入其他软件格式的文件用。

创建步骤：插入→共享数据→发布几何

2.1.6收缩包络

收缩包络，可自动从零件或组件中选取曲面数据，将其复制到特征中，创建的一轻量简化版本，可以去掉一些细节排除特征。大型组件里对很复杂的零件影响内存需要简化表示可以用这个。另外跨部门，跨企业共享文件时可以创建收缩包络文件输出。

创建步骤：插入→共享数据→收缩包络

2.1.7合并/继承

创建步骤：插入→共享数据→合并/继承

这个命令是复制另一个零件里的特征到这一个零件里进行合并，也可以选项切除。合并和继承可以通过开关互换，合并复制过来的是整个实体，继承复制过来的是各个特征，可以进行编辑对数据修改。

2.1.8元件操作里的合并和切除

创建步骤：编辑→元件操作→合并 /编辑→元件操作→切除

这个命令是在组件里激活零件进行实体的加减材料。

2.1.9关系

关系是PRO/e一个工具命令，用来设计关系式驱动模型。

创建步骤：工具→关系

2.1.10声明

声明是PRO/e一个工具命令，用来设计关系式驱动模型。

创建步骤：工具→关系

2.2 PRO/E自顶向下（TOP_DOWN）设计的三种方式方法简单介绍

2.2.1布局（layout）

先规划好设计概念，适用标准，在布局里记录这些重要参数，初步外形，组件组合关系，可以用到的命令工具有插入非参数化的2D线，2D参数化草绘，各种基准（面，轴，点，坐标），注释和球标，创建参数和尺寸，创建关系等。相当于在正式实体设计之前，把各种数据集中在这里，可以先对这些设计数据评估和检测，各种设计的变更很集中修改方便。后面模型的设计通过声明与布局相关连，使用关系让模型零件的尺寸与布局里设置的参数变量相关连。

优点：设计信息集中，实体设计前可以检测评估，容易做设计变更。

使用存在的问题点：大型装配优势明显，实际设计过程中信息规划不太全面，PTC模块的许可。工艺图的替代性。重要尺寸在骨架文件里直接设计，所以在手机的3D建模和结构设计中没有应用。

2.2.2使用骨架模型（Skeleton）

在组件架构里创建骨架模型，打开骨架模型按自顶向下的设计思路，根据设计意图，创建主体框架（主要有基准，最大外形线，用于尺寸的参考的特征，各种辅助设计的特征，主体大面，拆分各个零件需要的参考曲面，细节设计的特征,以及传递数据所设置的各种参数和关系，等）。零件的设计中所需要的共享数据，与设计意图有关的（外观细节），都以曲面的形式创建在骨架模型里，以供后续的零件模型参考用。在零件里插入复制几何，在骨架模型里复制这个零件所用的参考特征，然后在零件里编辑这些特征设计出零件的实体。所有零件的特征只对骨架模型参考，不互相参考。

2.2.3使用主控件（Master）

这种设计方法是在组件里用一个零件作主控件构建主体框架，再通过发布几何、复制几何等命令或是合并/继承命令，各个零件参考主控件的特征再进行编辑构建出零件的特征。其思路方法和使用骨架模型差不多，具体方法很多书上有，只在特别简单，零件数量很少，设计很清晰不大改的情况用。个人建议不用这种方法，主控件完全可以用骨架模型代替。

在设计过程中还有种情况，就是两个零件之间有需要数据共享，而且数据很简单，不涉及其他零件，这个时候我们就用发布几何、复制几何来实现，在被参考零件里先把需要共享的数据复制成一个面组再把面组复制到发布几何里。另一个零件插入复制几何选取被参考零件提取发布几何就行。用发由几何和直接复制特征，过程和结果一样，但发布几何容易识别和寻找。

2.3 PRO/E自顶向下（TOP_DOWN）设计的六大步骤在手机设计中的应用

2.3.1产品的方案设计

使用PRO/e布局，集中描述产品设计意图，统一规划位置关系和关键尺寸数据，设置参数和关系式等。

在手机设计中，各方面的原因，没有用到布局这个功能，用其他代替了。工艺图描述了产品外观的设计信息，外形2D线插入到骨架模型，在骨架模型设轩参数和各种关系。

2.3.2创建组件图档

分析拆件数量，规划装配设计，创建空骨架模型文件、子组件和零件组成总装配架构。统一规划好命名，设置参数。在实际应用时，可以创建这样的组件模板，尽量规划出可能用到的零件和子组件，在项目设计时复制模板文件直接调用，根据项目情况对零件做加减法，减少重复工作，避免不统一标准和产生错误。

2.3.3构建骨架模型

打开骨架模型，根据产品设计意图和插入的2D外形线，整体布局的思路构建模型的主体框架和细节特征，参考曲面。在日常的实际应用中，根据PTC软件可编辑的功能特点，针对智能手机的建模总结出大框架共用的骨架模型模板，可以套用模板直接编辑修改数据减少重复构建PROE命令，节约时间和工作量提高效率。

2.3.4传递设计信息

PROE最优势的特点是参数化，通过修改数字或编辑重定义，实现自动再生。零件之间相互参考形成父子关系实现自动再生。参数化的特点是后面的特征需参考在前面的特征上，但是一旦前面特征丢失或失败，后面的特征会全部失败。所以尽量减少参考的特征，选用不会丢失的，容易修改的，简单的特征来参考，有必要做辅助参考来避免参考丢失。组件里的装配参考选用时也应避免参考丢失，尽量选用基准面或辅助特征。这些数据的传递是通过参考参照特征来实现的。零件之间的数据传递避免在组件草绘相互参考，以免参照特征丢失生成失败，须用命令复制几何

和工具关系来传递。

下面简单讲一下几种情况下零件之间数据传递的方法。

有用布局的，在模型设计时要用声明与布局连接传递设计信息。

骨架模型与零件之间数据传递就在零件用复制几何直接复制需要参考的特征，零件与零件之间的数据传递可以用发布几何+复制几何来传递，组件里的各个零件之间数据传递用复制作几何。在模板应用中，零件模板已构建好复制几何这个命令特征，根据实际零件设计需要进行编辑。组件的零件复制数据在组件里激活零件后插入复制几何选取特征进行复制。特征的数据传递，能用曲面尽量不要用曲线，选取时注意筛选设置成面组不是曲面。零件与零件之间尽量不要数据传递，允许简单的数据传递，但要注意传递顺序，杜绝循环再生。

2.3.5零件设计

产品设计的最终形式是以一个一个的零件存在的，体现外观特征和结构功能。设计既要体现出ID设计意图又要有实现功能要求满足制造装配的结构。

零件拆件原则：

1数量最少

2保证装配

3材质和颜色的区分

4装饰件和功能件的通用性和适用性

5生产和加工的要求

在确定拆件之后，在MASTER骨架模型里设计好造型曲面，和零件共用的拆分曲面以及小特征的面组，根据分件需求和在PROE里偏面的方便性，MASTER骨架模型里的曲面合并成一个个满足需要的面组，再通过复制几何命令把这些面组和一些基准曲线传递到零件。传递的数据要求是基准，曲线，和面组，不要有曲面，实体等特征。

在与骨架模型用复制几何被传递了设计意图，共享数据之后，就对被复制过来的特征进行编辑，设计出零件的外观造型，拆件配合数据，结构特征等。

2.3.6完善整理

设计过程中有不断完善修改，评估规范，迭代更新等，需要更改变动，PRO/e设计则能更好的发挥优势，做到快速修改再生，设计时的约束条件和参照关系要整理理顺避免再生失败。零件与骨架模型的参考比较多，数据复杂，要理清关系方便识别，隐藏不相关的特征。完成设计后去掉隐含的特征，多余不用的零件等。数据输出时的备份整理和确认。

3有多个系统组合的产品设计在PROE应用自顶向下（TOP-DOWN）设计方法

前面讲的PROE自顶向下设计方法，是最基本的应用方法，适合单一系统，零件数量少，坐标系默认是共同一个坐标的，一个人可以完成的产品设计工作。但很多产品不是单一系统，多人才能完成的，但数量又不庞大不需要或者没有相应的系统管理软件，那我们可以用前面讲的方法把不同系统的每个组件单独建立默认坐标组件，然后把各个组件总装在一个大组件文件。

下面举两个例子说明

3.1手机设计的外观，结构，堆叠的总装配文件。

手机设计的外观，结构，堆叠，在设计时是相对独立又要相互联系共用参考的。在设计时可以先单独建立外观，堆叠，结构的骨架文件和组件文件，结构设计时用一个总组件文件把三个组件装在一起相互参考。设计时总组件文件的坐标要与外观文件的坐标默认，这样结构图档的坐标也会默认，避免一些麻烦和误解。如下图示装配

3.2不同坐标，基准平面是角度装配的组件。

很多时候两个产品装配在一起但不适合共用一个坐标，方便结构设计和出模基准城，需要把两个产品各做各的组件和骨架，再用新建坐标装配在一起。

例如上图产品有机身和底座，机身的装配有斜度，而且插入的装配面是偏移互配的关系。在设计时，机身是一个组件和骨架文件，底座是一个组件和骨架文件，总装配组件文件如下：

底座的与机身的配合面需复制机身外观曲面，这样可以先在底座的骨架文件里新建一个坐标，调整坐标到机身用坐标装配所需要的位置，然后用这个坐标复制外部几何把机身的外观曲面复制过来。机身组件在总装配组件里装配时用坐标系装配并选这个新建坐标配对。