徐　翔　

（邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北　邢臺　054035）

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Pro/E與ANSYS、MasterCAM的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法研究

徐翔

（邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北邢臺054035）

論述了三維設(shè)計(jì)軟件Pro/E、通用有限元分析軟件ANSYS、數(shù)控加工軟件MasterCAM各自的特點(diǎn)，提出在工程實(shí)踐中聯(lián)合應(yīng)用的方法，通過離心壓縮機(jī)葉輪實(shí)例，闡述了三者之間具體的數(shù)據(jù)交換方法和步驟，驗(yàn)證了其可行性。

Pro/E；ANSYS；MasterCAM；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的CAD/CAE/CAM軟件應(yīng)運(yùn)而生，且各具特色。CAD、CAE、CAM這三個(gè)領(lǐng)域最具代表性的軟件分別是Pro/E、ANSYS、MasterCAM。Pro/E是工程設(shè)計(jì)軟件系列的旗艦產(chǎn)品，Pro/E中的三維建模模塊可以快捷地進(jìn)行各種復(fù)雜形狀零件的三維實(shí)體模型的構(gòu)建，在產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)與模具設(shè)計(jì)方面有一定優(yōu)勢，是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的高端CAD產(chǎn)品；但是該軟件的分析模塊和加工模塊在眾多的CAD/CAE/CAM軟件中表現(xiàn)不是很突出，沒有得到廣泛的學(xué)習(xí)和推廣。ANSYS軟件是當(dāng)今世界最著名的有限元分析軟件，其強(qiáng)大的分析功能代表著CAE軟件的發(fā)展潮流，已為全球工業(yè)界所廣泛接受。MasterCAM軟件為專業(yè)的CAM軟件，已連續(xù)多年在世界CAM軟件的使用量排名第一。

為充分發(fā)揮CAD/CAE/CAM軟件各自的優(yōu)勢，關(guān)鍵問題是如何實(shí)現(xiàn)軟件間的數(shù)據(jù)交換。即在Pro/E中三維建模，然后將實(shí)體模型分別導(dǎo)入到ANSYS和MasterCAM中進(jìn)行有限元分析和生成數(shù)控加工程序，從而優(yōu)質(zhì)高效地完成產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和制造。本文對Pro/E、ANSYS、MasterCAM在聯(lián)合應(yīng)用時(shí)的數(shù)據(jù)交換方法展開論述。

一、Pro/E與MasterCAM之間的數(shù)據(jù)交換

IGES（Initial Graphics Exchange Specification—基本圖形交換規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)）是1981年由美國國家標(biāo)準(zhǔn)局公布為美國標(biāo)準(zhǔn)的，為一種中性文件，主要用于三維設(shè)計(jì)軟件間的數(shù)據(jù)交換，被大多數(shù)的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)所接受，已成為業(yè)界廣泛應(yīng)用的三維軟件之間的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。下面以實(shí)例說明利用 Pro/Engineer Wildfire2.0構(gòu)建的離心壓縮機(jī)葉輪實(shí)體模型，轉(zhuǎn)換為IGES格式輸出，導(dǎo)入到MasterCAM9.0中，從而實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換的方法與步驟。

1.三維建模

在 Pro/E環(huán)境下，通過軟件的旋轉(zhuǎn)、參數(shù)化建模、陣列、拉深等建模方法，創(chuàng)建的名為“yelun”的離心壓縮機(jī)葉輪的三維實(shí)體模型，如圖1所示。

2.轉(zhuǎn)換文件

在Pro/E環(huán)境下，點(diǎn)擊“文件/保存副本”按鈕，在“類型”下拉欄選擇“IGES（*.igs）”格式，“新建名稱”欄輸入：yelun，確定后出現(xiàn)輸出 IGES對話框，在“輸出”欄勾選“曲面”選項(xiàng)，點(diǎn)擊“確定”按鈕。

圖1　Pro/E中的葉輪模型

圖2　MasterCAM中的葉輪模型

3.文件導(dǎo)入

啟動(dòng)MasterCAM9.0系統(tǒng)的Mill9模塊，單擊“文件/文件轉(zhuǎn)換/IGES/讀取”按鈕，彈出指定欲讀取文件名對話框，選擇“yelun.igs”文件，點(diǎn)擊“打開/OK”按鈕，即可轉(zhuǎn)入IGES數(shù)據(jù)文件。

4.坐標(biāo)處理

由于Pro/E和MasterCAM坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向不同，所以模型導(dǎo)入后需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以保證模型分別在Pro/E和MasterCAM軟件中的坐標(biāo)方向一致。具體操作方法為：在MasterCAM中選擇“側(cè)視構(gòu)圖面”，單擊“轉(zhuǎn)換/旋轉(zhuǎn)/所有的/圖素/執(zhí)行”按鈕，指定“原點(diǎn)（0，0）”為旋轉(zhuǎn)之基準(zhǔn)點(diǎn)，輸入旋轉(zhuǎn)角度為“90°”，單擊“確定”按鈕，即可解決兩軟件坐標(biāo)方向不一致的問題。

5.圖形平移

為了生成正確的加工程序，最后要把零件的工件原點(diǎn)（為了對刀方便，通常取零件上表面中心為工件原點(diǎn)）移到MasterCAM的系統(tǒng)原點(diǎn)位置。操作要點(diǎn)為：在區(qū)別于該工件曲面的另一圖層生成該工件邊界框，選擇“空間構(gòu)圖面”繪制邊界框上表面的兩條對角線，兩線的交點(diǎn)即為零件的工件原點(diǎn)，單擊“轉(zhuǎn)換/平移/所有的/圖素/執(zhí)行/兩點(diǎn)間”按鈕。分別選擇兩對角線交點(diǎn)和系統(tǒng)原點(diǎn)，單擊“確定”按鈕，即可達(dá)到零件工件原點(diǎn)與系統(tǒng)原點(diǎn)重合的目的。設(shè)置工件曲面層為當(dāng)前層，關(guān)閉邊界框所在圖層，得到如圖2所示模型圖。

二、Pro/E與ANSYS之間的數(shù)據(jù)交換

二者的數(shù)據(jù)交換通用方法有兩種，一種是把在Pro/E中的三維模型另存為IGES格式的文件，然后再由 ANSYS讀入；第二種方法是通過 Pro/E-ANSYS接口讓兩個(gè)軟件實(shí)現(xiàn)無縫連接。實(shí)踐證明，采用Pro/E-ANSYS接口轉(zhuǎn)換的模型網(wǎng)格劃分細(xì)、數(shù)目多、能夠保證計(jì)算精度，是最佳的數(shù)值轉(zhuǎn)換方法。下面詳細(xì)介紹ANSYS10.0直接集成到Pro/Engineer Wildfire2.0中，并通過Pro/E-ANSYS接口實(shí)現(xiàn)在Pro/E中構(gòu)建的離心壓縮機(jī)葉輪實(shí)體模型，直接導(dǎo)入到ANSYS中的方法與步驟。

（1）點(diǎn)擊“ANSYS10.0/Utilities/ANS_ADMIN”按鈕，出現(xiàn)ANS_ADMIN10.0對話框，選擇“Configuration Options”后，點(diǎn)擊“確定”。

（2）在Configuration options對話框中，選擇“Configure Connection for Pro/E”的連接，點(diǎn)擊“確定”。

（3）在隨之打開Configure ANSYS Connection for Pro/E的對話框中，將“ANSYS Product”設(shè)置為“ANSYS Multiphysics”；“Graphics device name”設(shè)置為“WIN32”，點(diǎn)擊“確定”。

（4）最后，在出現(xiàn)的Pro/Engineer installation information對話框中，在“ProEngineer installation path”欄輸入Pro/E的安裝路徑，如“C：/Program Files/proengineer2.0”；在“Languageused withPro/Engineer”選項(xiàng)選擇“usascii”，點(diǎn)擊“確定”。

（5）出現(xiàn)配置成功對話框，提示在Pro/E安裝目錄下成功建立了一個(gè)prokt.dat文件，點(diǎn)擊“確定”，即完成配置。

（6）打開Pro/E軟件，在菜單管理器中多出兩個(gè)選項(xiàng)，分別是ANSConfig和ANSYSGeom，如圖3所示，表明已經(jīng)將ANSYS集成在Pro/E中了。

（7）在完成接口設(shè)置后，在Pro/E環(huán)境下，調(diào)入已經(jīng)建好的離心壓縮機(jī)葉輪實(shí)體模型文件“yelun.prt”，點(diǎn)擊Pro/E菜單中的“ANSYS10.0/ANSYSGeom”命令，Pro/E會(huì)將該prt文件通過接口軟件自動(dòng)轉(zhuǎn)換成ANSYS可識別的anf文件，并自動(dòng)啟動(dòng)ANSYS軟件。點(diǎn)擊ANSYS菜單中的“File/Import/Pro/E”命令，選擇填入正確的prt文件“yelun.prt”，點(diǎn)擊“OK”確定，即可讀入該anf文件，得到如圖4所示模型圖，即完成了在Pro/E中創(chuàng)建的實(shí)體模型導(dǎo)入到ANSYS中，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)軟件的無縫連接。

圖3　Pro/E下的ANSYS菜單

圖4　ANSYS中的葉輪模型

三、結(jié)語

CAD/CAE/CAM 技術(shù)是當(dāng)今社會(huì)機(jī)械工業(yè)的主導(dǎo)力量，三維設(shè)計(jì)軟件 Pro/E、專業(yè)有限元分析軟件ANSYS、通用CAM軟件MasterCAM，分別取各自之所長，應(yīng)用于新產(chǎn)品研發(fā)、模具設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。本文分別介紹了Pro/E與MasterCAM、Pro/E與ANSYS之間的數(shù)據(jù)交換方法，并通過實(shí)例驗(yàn)證了其可行性。三者的聯(lián)合應(yīng)用充分發(fā)揮了CAD/CAE/CAM技術(shù)的優(yōu)勢，可提高工作效率，節(jié)約產(chǎn)品研發(fā)成本，增強(qiáng)市場競爭力。

［1］田緒東.Pro/ENGINEER Wildfire2.0三維機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［2］李紅云，趙社戍，孫雁.ANSYS10.0基礎(chǔ)及工程應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［3］何滿才.數(shù)控編程與加工Mastercam9.0實(shí)例詳解［M］.北京：人民郵電出版社，2003.

（責(zé)任編輯 王傲冰）

Data Exchange Methods of Pro/E-data, ANSYS –data and MasterCAM-data

XU Xiang

（Xingtai Polytechnic College, Xingtai, Hebei 054035,China）

The characteristics of3D design software Pro/E，the general-purpose finite element analysis software ANSYS，numerical control machining software MasterCAM are discussed in the paper，joint application in engineering practice are proposed，and taking centrifugal compressor impeller as the example，the data exchange methods and steps are expounded，verifying its feasibility.

Pro/E；ANSYS；MasterCAM；data exchange

TP391.73

A

1008—6129（2016）01—0102—03

2015—11—08

徐翔（1976—），吉林柳河人，邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，實(shí)驗(yàn)師。