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(一)操作中的“數字化”
Pro/E在產品開發設計時主要通過參數化來實現。通過幾何約束和尺寸約束，把握設計對象造型模塊的特征與關聯，有效地控制了模型修改的一致性和造型風格的統一性。主要有兩種操作類型:一是尺寸約束參數化，對形狀特征進行尺寸約束;二是定位約束參數化，即對特征進行定位約束。
(二)數字化設計制造
自從數字計算機在20世紀40年代誕生以來，就改變了過去圖紙、模型式的制造方式，利用CAD、CAM等技術，實現了無圖紙的計算機輔助設計，被稱之為數字化設計。隨之，信息集成的數字化設計產品與多功能數控機床、機器人化的生產制造設備等信息并聯，使設計的產品能被快速加工成型，這個過程被稱為數字化制造。數字化制造實際上就是在對制造過程進行數字化的描述中建立數字空間，并在其中完成產品制造的過程。2014年10月8日中國新聞網刊載了一條新聞:據《紐約每日新聞》報道，世界首款3D打印汽車終成現實……它的制作周期為44個小時，并且最高時速可以達到80公里每小時。中國3D打印技術產業聯盟執行理事長羅軍在青島第二屆世界3D打印技術產業大會會上表示:“近期，教育部正在制訂方案，讓3D打印機走進學校，促進3D打印教育普及。同時，科技部、工信部也正在探討3D打印產業化問題。”諸多實例表明，3D打印技術已然進入并應用到了生產制造領域。國務院參事、科技部原副部長劉燕華對相關媒體也表示，3D打印代表了制造業的數字化。綜上所述，數字化設計已經是數字化制造中的一個設計環節，在工業制造業的大系統中被稱為數字化設計制造技術。Pro/E操作中的“數字化”主導設計經過機床系統的處理后生成程序段，進入機床成型或3D打印快速成型，即完成了數字化設計制造。
二、Pro/E建模與輔助設計
Pro/E作為美國PTC公司推出的軟件，目前是最普及的三維CAD/CAM/CAE應用軟件之一，經歷幾十年的發展，現已成為一個全方位的產品開發軟件，集合了眾多強大的功能，如草繪設計、產品組件設計、產品造型設計等。它將設計造型的特征以全參數化的方式在其三維建模系統之中運算，形成了其特有的全參數化三維建模功能。利用Pro/E進行設計實踐時，常見模型利用軟件自帶的功能即可組合形成，不規則的或造型較復雜的造型則需要用二維草繪的方式來完成，具體是建曲線輪廓，再由曲線輪廓創建曲面，再根據造型旋轉曲面，或切割曲面等方式來完成;結構更復雜的造型，則需要進行建模前的結構分析、特征分解等工作，將這些復雜造型解構成為單一的造型，按“零件”來進行造型建模，再分析這些零件間的位置關聯關系，進行組裝裝配完成建模工作，最后轉化為實體模型。利用曲線輪廓特征、拉伸、拉伸加厚、實體切除等方式的油壺模型。現代制造企業的競爭，是產品和設計的競爭。企業產品的開發越來越依靠現代化的產品設計方法和技術手段?，F代產品設計方法是以電子計算機為手段，運用工程設計的新理論和新方法，使計算結果達到最優化，使設計過程實現高效化和自動化。以此來看，行業發展的現狀使產品設計師必須熟練掌握Pro/E等計算機輔助設計的能力，便于提高產品設計開發的周期、節約設計成本等。
三、Pro/E設計創作與案例展示
當前設計的理念已逐步從“形式追隨功能”轉變為“設計追隨情感”，產品意象造型設計已成為工業設計重要的研究內容。Pro/E作為計算機輔助產品設計軟件，它在實踐中拓展了設計師的創新思維，提高了設計師對設計造型的開發能力。在產品外觀、細節、特性以及功能等方面，設計師均能利用Pro/E完成外觀模型以及概念設計原型的制作。Pro/E的強大功能是需要設計師的“催生”才能發揮出其超強的設計功用。數字藝術家肖永亮說，他們團隊在做《泰坦尼克號》電影特技時，所在公司的硬盤大小也只有2GB，但作品仍獲得了第71屆奧斯卡金像獎，這就是說，他的團隊能把現有設備的潛力發揮到極致。所以，設計師需要利用其獨有的創作造型思維、具備一定的空間設計解構和組合能力，才能將Pro/E軟件的輔助設計作用發揮到極致，達到預期的設計意圖。在進行教育部課題“3D打印與數字化制造背景下的產品設計研究”研究過程中，科研團隊的一項成果參加由中國航空學會2012年主辦的“‘創新杯’第五屆全國未來飛行器設計大賽”中，團隊成員李鳳芳主創的作品《“鳳之翼”未來高空長航時無人機設計》獲得了“優秀獎”。該無人機設計方案，采用大展弦比機翼，前緣呈弧線狀小角度后掠，無尾翼布局。機翼中央部分弦長較大，機翼可分為中央翼和外翼兩部分。在中央翼的上部，采用弧形機翼嵌入，使中央翼和弧形翼之間形成一個較大的氣流通道。通過在中央翼上部安裝3個直徑為1．4m的電機和螺旋槳，對通道中的空氣進行加速，使飛機中央翼部分的升力大大提高，以此提升全機的升力，也能改善飛機的低速飛行和失速特性。中央翼和弧形翼的良好氣動力布局設計，能保證無人機的飛行和操縱性能比常規的直機翼布局無人機大為提高，特別是在縱向的俯仰控制上更具有較大的突破。在縱向的俯仰操控性能上，中央翼和弧形翼的氣流通道，配合中央翼的S型高升低阻翼型，使飛機具有縱向自穩的特征。在中央翼后緣設置控制面，對飛機進行操縱，從而不需要設計尾翼對飛機進行安定和控制，大大減小了飛機的重量，提高了無人機的結構利用率。從氣動布局設計上看，本方案相比于其他布局的高空長航無人機，其氣動布局的創新是其總體性能優良的最大保證，也為其進一步的研究發展打下了良好的基礎。在作品設計中，Pro/E軟件作為主創軟件，經過設計圖、油泥造型局部模擬，最終利用其完成了設計建模等。產品設計從某種程度來講，橫跨工科(生產制造)和藝術(外觀形態)兩個領域。綜合來看，Pro/E軟件能將設計至生產全過程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時進行同一產品的設計制造工作，即實現所謂的并行工程，完成產品的數字化制造設計環節。同時，Pro/E軟件也能將設計創意中的產品原創“指甲圖”即手繪產品造型設計稿，利用其軟件功能變成模擬造型，完成產品的藝術外觀設計。
作者：楊明彥 單位：渭南師范學院傳媒工程學院
