I—DEAS軟件在機械設計與制造工業(yè)中的運用

何劍

【摘要】I-DEAS軟件是一款“明星”設計工具，它擁有強大、集成的模塊功能。能夠滿足機械設計的各個環(huán)節(jié)。在機械設計領域運用率很高，取得的效果也很明顯。本文介紹了I-DEAS軟件的基本概況，并對這一軟件在機械設計與制造業(yè)中的運用做出了分析。

【關鍵詞】I-DEAS軟件、機械設計、運用

【中圖分類號】TH122

機械設計（machine design）是以實際使用要求為目的，在依據(jù)機械的工作原理、機械設備的基本結構、動力的運動方式的基礎上，構思、分析和計算各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法，并將其轉化為具體的圖紙以作為制造憑證的過程。機械設計是產(chǎn)品開發(fā)的依據(jù)。產(chǎn)品開發(fā)設計提高企業(yè)競爭能力的重要環(huán)節(jié)，市場需求越來越趨向于多元化和個性化，這就需要我們企業(yè)要不斷地推陳出新，創(chuàng)造個性化、低成本、高性能的新產(chǎn)品，只有這樣企業(yè)才能在激烈的市場競爭中取得競爭優(yōu)勢。近幾十年來，機械設計中逐漸使用計算機輔助設計（CAD），技術設計人員開始嘗試各種快速、有效的工具和手段。這些工具的應用加快和優(yōu)化設計過程和設計結果，大大推動了企業(yè)實現(xiàn)機械設計自動化。

我國目前市場上流行的商業(yè)性CAD/CAM軟件主要有兩大類，一類是單功能系統(tǒng)AUTO-CAD，屬于通用繪圖工具，主要是用來設計二維圖，屬于輔助工具。另一類是通用性系統(tǒng)工具，主要有CADAM、UG-H、I-DEAS這幾款，其功能涵蓋繪圖裝配與零件設計、機構設計、有限元分析、注塑流場分析、數(shù)據(jù)交換與傳輸、加工等設計和制造的全過程。在這里我們以I-DEAS為例談一下該軟件工具在機械設計和制造工業(yè)中的運用。

一 、I-DEAS軟件的簡單介紹

美國SDRC（Structural Dynamics Research Corporation）公司在上個世紀90年代推出新款機械設計自動化軟件I-DEAS Master Series。該軟件具有綜合性強，功能強大，容易學會、操作簡單等特點。SDRC公司也一直將該產(chǎn)品視為自己在CAD/CAE/CAM領域的旗艦產(chǎn)品。I-DEAS Master Series累計推出5代。最新一代I- DEAS Master Series5最大的突破在于VGX技術，新的突破極大地改進了交互做作的直觀性和可靠性。新版本在復雜零件設計、高級曲面造型以及有限元建模和耐用性分析等模塊功能的提升上也做了不少改進。該軟件在全球范圍久負盛名，國外許多著名公司，如波音、索尼、三星、現(xiàn)代、福特等公司在機械設計方面均采用該款軟件作為首選的設計工具。該軟件在國內，使用也越來越普遍。

該軟件主要有幾大模塊軟件系統(tǒng)組成。1.工程設計軟件系列，這是繪圖工具的基礎。主要可以用來做圖面布局、零件裝備設計、工差分析等二維繪圖。這一軟件系列是機械CAD的基礎功能，比普通CAD完善的地方在于可以直接計算幾何體的物性、重心、慣性矩、面積和體積，可進行變量設計、變量構圖、特征造型。這都為后面工程分析部分做好了基礎準備。2、工程分析軟件系列，該模塊包括有限元建模、模型解算、優(yōu)化設計、疊層復合材料、梁造型等功能。有限元建模和分析的功能實現(xiàn)方面I-DEAS軟件一直處于領先地位，體現(xiàn)了該軟件良好的集成性。3。數(shù)控加工軟件系列可以提供直接數(shù)控加工的圖紙。設計的多軸和曲面可以直接加以編程，為數(shù)控加工提供便利，該模塊支持的曲面種類很多，不但有一般的曲面，對雙三次曲面、組合曲面、掃描曲面、過度曲面都支持。4。塑料模具分析與設計軟件。該部分一直是該軟件的亮點。它包含了強大的分析和仿真功能，能實現(xiàn)仿真注塑全過程并對設計的模具進行熱力學分析，能計算填充、冷卻、收縮、翹曲等過程的量度。這給使用提供了完美的開發(fā)環(huán)境，大大降低設計等待和驗證的時間，減少損失的出現(xiàn)，提高了設計的質量和效率。

二 、I-DEAS軟件在機械設計的運用

3.1概念設計中的運用

機械設計中概念設計就是設計一個描述模型、一個設計思路。它以客戶需要為出發(fā)點，結合機械設計原理建立設計方案。這是最基礎的東西，也是最重要的工作。設計人員最愿意用三維模型來表達自己的設計思想。目前，三維建模技術主要有以Pro/E為代表的參數(shù)化建模和以SDRC/I-DEAS為代表的變量化建模。參數(shù)化造型是有明顯的缺點：它本身有一些限制和制約，會大大降低設計的的思路和創(chuàng)造性。I-DEAS軟件系統(tǒng)的實體造型（Design）和零部件裝配（Assembling）模塊中獨特的VGX（Variational Geometry Extended）超變量化幾何技術可以提供了用于三維造型設計和修改的最直觀的交互工具。設計者在使用過程中可以任意、直接拖動，進行編輯、修改圖示。這樣的設計能很好發(fā)揮設計者創(chuàng)造性思維，將設計者腦海的東西很容易地被表現(xiàn)出來。這樣的功能概念設計的運行中被廣泛認可。

1.2 結構設計中的運用

概念模型設計完畢后，就需要將其具體化，也就是結構設計。結構設計就將產(chǎn)品零部件的結構形狀和尺寸、數(shù)量、部件之間的裝配關系進行固化。I-DEAS軟件就是在CAD的基礎開發(fā)來的，在結構設計上的運行是成熟的。而且，I-DEAS軟件強大的后續(xù)功能使得這個部分的運用中更加優(yōu)化。I-DEAS的實體造型體系中包括體素造型、構造實體、掃描變換等多種造型方式，設計者可直接意繪制二維平面圖型，繪圖完畢后通過拉伸、旋轉等功實現(xiàn)二維平面轉化為三維實體。如果在三維中繪圖，可以在三維圖中任意添加孔、凹坑、凸臺等細節(jié)。

1.2.2 工程分析及仿真的運用

在設計產(chǎn)品的被大規(guī)模生產(chǎn)前，最理想的情況就是利用計算機輔助手段對設計產(chǎn)品的各種性能進行全面、深入的分析和仿真，盡量將設計問題暴漏出來，最大程度優(yōu)化產(chǎn)品性能，進而提高設計效率、設計質量和產(chǎn)品效益。因此，計算機輔助工程分析和仿真是衡量現(xiàn)代機械設計軟件的一個重要組指標。本身是一個以分析見長的SDRC公司開發(fā)的I-DEAS系統(tǒng)具有很強的分析能力。I-DEAS軟件系統(tǒng)擁有強大的前后置處理功能和多種專業(yè)分析模塊，諸如：仿真解算（Simulation Solution Set）、非線形求解器（Modal Solution Non-Linear）、電子系統(tǒng)冷卻仿真（Electronic System Cooling）、復雜熱交換仿真（TMG）、注塑冷卻仿真（Mold Flow）、產(chǎn)品壽命預測（Durability and Dynamics）、振動噪聲仿真（Vi-bro-Acoustics&Rayon Solver）等。這些模塊快速方便地實現(xiàn)產(chǎn)品結構優(yōu)化及系統(tǒng)性能的改進。

三 、I-DEAS軟件的主要優(yōu)點

1 、I-DEAS軟件擁有友好的用戶界面，完全市圖形菜單，設計者可以使用簡單的使用鼠標就能完成菜單功能的實現(xiàn)。不需要記住大量的程序或者口令。

2. 、I-DEAS軟件擁有數(shù)據(jù)管理模塊，使用者可以使用這個模塊能快速的找到自己的需要的數(shù)據(jù)，方便、快捷、不遺漏。

3、I-DEAS軟件存在具體的街口，使用者將該軟件連接道現(xiàn)用的工作環(huán)境。能很方便和工程環(huán)境進行溝通和融合。

4、I-DEAS軟件提供了簡單易學的編程語言，使用者通簡單編程就能實現(xiàn)許多操作的便利。能大大提高工作效率。

5、I-DEAS軟件可以在所有的環(huán)境中運行，沒有硬件方面的要求。

總之，I-DEAS軟件以它特殊的功能模塊和優(yōu)點一經(jīng)推出就收到機械設計的追捧，在機械設計領域占據(jù)重要的份額。I一DEAS軟件也大大提高了機械設計的效率和質量。

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