I—DEAS软件在机械设计与制造工业中的运用

何剑

【摘要】I-DEAS软件是一款“明星”设计工具，它拥有强大、集成的模块功能。能够满足机械设计的各个环节。在机械设计领域运用率很高，取得的效果也很明显。本文介绍了I-DEAS软件的基本概况，并对这一软件在机械设计与制造业中的运用做出了分析。

【关键词】I-DEAS软件、机械设计、运用

【中图分类号】TH122

机械设计（machine design）是以实际使用要求为目的，在依据机械的工作原理、机械设备的基本结构、动力的运动方式的基础上，构思、分析和计算各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法，并将其转化为具体的图纸以作为制造凭证的过程。机械设计是产品开发的依据。产品开发设计提高企业竞争能力的重要环节，市场需求越来越趋向于多元化和个性化，这就需要我们企业要不断地推陈出新，创造个性化、低成本、高性能的新产品，只有这样企业才能在激烈的市场竞争中取得竞争优势。近几十年来，机械设计中逐渐使用计算机辅助设计（CAD），技术设计人员开始尝试各种快速、有效的工具和手段。这些工具的应用加快和优化设计过程和设计结果，大大推动了企业实现机械设计自动化。

我国目前市场上流行的商业性CAD/CAM软件主要有两大类，一类是单功能系统AUTO-CAD，属于通用绘图工具，主要是用来设计二维图，属于辅助工具。另一类是通用性系统工具，主要有CADAM、UG-H、I-DEAS这几款，其功能涵盖绘图装配与零件设计、机构设计、有限元分析、注塑流场分析、数据交换与传输、加工等设计和制造的全过程。在这里我们以I-DEAS为例谈一下该软件工具在机械设计和制造工业中的运用。

一 、I-DEAS软件的简单介绍

美国SDRC（Structural Dynamics Research Corporation）公司在上个世纪90年代推出新款机械设计自动化软件I-DEAS Master Series。该软件具有综合性强，功能强大，容易学会、操作简单等特点。SDRC公司也一直将该产品视为自己在CAD/CAE/CAM领域的旗舰产品。I-DEAS Master Series累计推出5代。最新一代I- DEAS Master Series5最大的突破在于VGX技术，新的突破极大地改进了交互做作的直观性和可靠性。新版本在复杂零件设计、高级曲面造型以及有限元建模和耐用性分析等模块功能的提升上也做了不少改进。该软件在全球范围久负盛名，国外许多著名公司，如波音、索尼、三星、现代、福特等公司在机械设计方面均采用该款软件作为首选的设计工具。该软件在国内，使用也越来越普遍。

该软件主要有几大模块软件系统组成。1.工程设计软件系列，这是绘图工具的基础。主要可以用来做图面布局、零件装备设计、工差分析等二维绘图。这一软件系列是机械CAD的基础功能，比普通CAD完善的地方在于可以直接计算几何体的物性、重心、惯性矩、面积和体积，可进行变量设计、变量构图、特征造型。这都为后面工程分析部分做好了基础准备。2、工程分析软件系列，该模块包括有限元建模、模型解算、优化设计、叠层复合材料、梁造型等功能。有限元建模和分析的功能实现方面I-DEAS软件一直处于领先地位，体现了该软件良好的集成性。3。数控加工软件系列可以提供直接数控加工的图纸。设计的多轴和曲面可以直接加以编程，为数控加工提供便利，该模块支持的曲面种类很多，不但有一般的曲面，对双三次曲面、组合曲面、扫描曲面、过度曲面都支持。4。塑料模具分析与设计软件。该部分一直是该软件的亮点。它包含了强大的分析和仿真功能，能实现仿真注塑全过程并对设计的模具进行热力学分析，能计算填充、冷却、收缩、翘曲等过程的量度。这给使用提供了完美的开发环境，大大降低设计等待和验证的时间，减少损失的出现，提高了设计的质量和效率。

二 、I-DEAS软件在机械设计的运用

3.1概念设计中的运用

机械设计中概念设计就是设计一个描述模型、一个设计思路。它以客户需要为出发点，结合机械设计原理建立设计方案。这是最基础的东西，也是最重要的工作。设计人员最愿意用三维模型来表达自己的设计思想。目前，三维建模技术主要有以Pro/E为代表的参数化建模和以SDRC/I-DEAS为代表的变量化建模。参数化造型是有明显的缺点：它本身有一些限制和制约，会大大降低设计的的思路和创造性。I-DEAS软件系统的实体造型（Design）和零部件装配（Assembling）模块中独特的VGX（Variational Geometry Extended）超变量化几何技术可以提供了用于三维造型设计和修改的最直观的交互工具。设计者在使用过程中可以任意、直接拖动，进行编辑、修改图示。这样的设计能很好发挥设计者创造性思维，将设计者脑海的东西很容易地被表现出来。这样的功能概念设计的运行中被广泛认可。

1.2 结构设计中的运用

概念模型设计完毕后，就需要将其具体化，也就是结构设计。结构设计就将产品零部件的结构形状和尺寸、数量、部件之间的装配关系进行固化。I-DEAS软件就是在CAD的基础开发来的，在结构设计上的运行是成熟的。而且，I-DEAS软件强大的后续功能使得这个部分的运用中更加优化。I-DEAS的实体造型体系中包括体素造型、构造实体、扫描变换等多种造型方式，设计者可直接意绘制二维平面图型，绘图完毕后通过拉伸、旋转等功实现二维平面转化为三维实体。如果在三维中绘图，可以在三维图中任意添加孔、凹坑、凸台等细节。

1.2.2 工程分析及仿真的运用

在设计产品的被大规模生产前，最理想的情况就是利用计算机辅助手段对设计产品的各种性能进行全面、深入的分析和仿真，尽量将设计问题暴漏出来，最大程度优化产品性能，进而提高设计效率、设计质量和产品效益。因此，计算机辅助工程分析和仿真是衡量现代机械设计软件的一个重要组指标。本身是一个以分析见长的SDRC公司开发的I-DEAS系统具有很强的分析能力。I-DEAS软件系统拥有强大的前后置处理功能和多种专业分析模块，诸如：仿真解算（Simulation Solution Set）、非线形求解器（Modal Solution Non-Linear）、电子系统冷却仿真（Electronic System Cooling）、复杂热交换仿真（TMG）、注塑冷却仿真（Mold Flow）、产品寿命预测（Durability and Dynamics）、振动噪声仿真（Vi-bro-Acoustics&Rayon Solver）等。这些模块快速方便地实现产品结构优化及系统性能的改进。

三 、I-DEAS软件的主要优点

1 、I-DEAS软件拥有友好的用户界面，完全市图形菜单，设计者可以使用简单的使用鼠标就能完成菜单功能的实现。不需要记住大量的程序或者口令。

2. 、I-DEAS軟件拥有数据管理模块，使用者可以使用这个模块能快速的找到自己的需要的数据，方便、快捷、不遗漏。

3、I-DEAS软件存在具体的街口，使用者将该软件连接道现用的工作环境。能很方便和工程环境进行沟通和融合。

4、I-DEAS软件提供了简单易学的编程语言，使用者通简单编程就能实现许多操作的便利。能大大提高工作效率。

5、I-DEAS软件可以在所有的环境中运行，没有硬件方面的要求。

总之，I-DEAS软件以它特殊的功能模块和优点一经推出就收到机械设计的追捧，在机械设计领域占据重要的份额。I一DEAS软件也大大提高了机械设计的效率和质量。

【参考文献】

[1]美国SDRC中国部.I-DEAS软件CAE功能简介[J].计算机辅助设计与制造，1998，12：19-20.

[2]刘日文，李原，杨海成.产品开发技术与企业创新[J].制造业自动化.1999，21（4）：13-17.

[3]陆志强、李锐、蔡建国.产品设计中的计算机辅助设计工具及其实施方法[J].机械设计与研究.1997，1：37-39.endprint