蝶阀结构设计中I-DEAS软件的应用浅析

发布时间:2011-07-29  点击数:2162

    变化的市场和客户的要求,需要不断推出新产品。如何在提高产品质量的同时,缩短产品上市时间,这是大多数工业企业面临的主要问题。近几年,随着计算机的普及,各种计算机软件的应用,使机械工程设计技术发生了根本的变化。如采用二维计算机绘图代替手工制图,从而大大提高了设计效率。运用“三维实体建模”的设计方法.方便了设计方案的选择与确定。这为提高产品质量,缩短设计和生产周期,降低生产成本提供了保障。我们在应用I-DEAS软件开发设计大型蝶阀的过程中,取得了良好的效果。

一、I-DEAS软件特点

    I-DEAS软件分为几个模块,其中实体建模是并行工程的起点,可以使用在许多后续应用中,如干涉检查、质量特性计算、运动学分析、应力分析、动力学分析、加工、测试或其他应用。计算机模型不仅能获得几何体,还可以使以此为基础进行新产品开发时节省大量的时间。

    1、实体造型

    I-DEAS可以对蝶阀进行三维实体造型设计。也可以针对蝶阀的每一组件进行实体造型,同时还可以对关键部件如阀体及蝶板进行有限元刚度和强度分析,对其结构进行优化。

    造型的过程就是对每个零部件进行三维模型设计的过程。按照设计的要求,做出三维模型,其尺寸可根据后续设计的需要在模型的线框中进行更改,而三维模型的形状,也会随之做相应的改变。这对以后设计形式相同而只有尺寸变化的零件极为方便。

    大型蝶阀中有很多形状不规则的零件,进行实体造型后,零件的体积、重心及质量只要通过查看物理特性就可以列表形式表示出来,提高了设计的工作效率。

    2、装配设计

    在装配设计阶段,可以根据蝶阀各零部件装配关系,在工作台上建立装配体系结构。装配模块包含组成机构或结构的零件模型,可以从工作台、临时数据库、参数化库和公共库中获得零件。蝶阀是一个复杂的部件,包含阀体、蝶板和重锤等其他部件作为子部件。

    当建立一个部件时,部件并不复制所有零件和子部件,而仅仅是指向它们。因此,改变一个零件或子部件的几何形状,这种变化将反映到指向它的所有部件中去。所以可在现有的零部件基础上组合成多种形式的部件,建立多个方案,进行选择。在零件与零件之间或零件与子部件之间要建立约束关系,这种约束定位是永久性的,在解除约束关系以前,这种约束关系是永久不变的,不能修改。

    在初步完成装配后,可以制作动画来简单地摸拟部件的动作,研究部件在运动过程中可能发生的问题。

    3、干涉检查

    在零件设计中,干涉用来检查2个零件间的干涉。在部件设计中,干涉用来检查两组对象间是否发生干涉,而不检查每组对象内部的干涉问题。在蝶阀的装配设计中,阀体与蝶板及重锤转臂与锁定装置之间最容易发生干涉,可以用I-DEAS中的干涉检查来检查它们之间的干涉情况。在检查中如果发现有干涉,可以在干涉的地方建立新的零件,研究新的实体零件,用新的实体零件切割干涉体积。在研究完干涉情况后,再删除所建立的新零件。

    4、有限元分析

    I-DEAS有限元分析结果(图1)已经成为工业界所承认的事实标准,其基于几何的边界条件处理技术形象直观,软件内包含一个应用向导,可以随时提示下一步应该进行的工作,分析结果可信度高。

    5、工程图纸设计应用

    Drafting是I-DEAS中的一个模块,是IDEAS的工程图纸设计应用,它既可以独立使用,又可以和其他模块结合使用。独立使用时,用它的动态导航功能、动态尺寸标注和双向相关性,可以提高制图的工作效率。在实体模型建立之后,该软件还具有只需要在Drafting Setup下作少量工作,就可以自动生成二维图纸的能力。如在蝶阀结构设计时,对于形状复杂的零部件,可先用三维实体建模,然后转化成二维图纸,使零部件中较复杂的相贯线等轻松地表示出来,并且可以标出准确的数值,表明其体积、重心位置和质量等,为设计及加工制造提供了方便。

    6、与其他软件的相互转化及数据共享

    产品数据管理(Product Date Management)可以实现对PDM系统与其他系统的共享数据进行管理。这些数据不仅可以方便地获得,而且可以直接使用,实现共享数据的导入和导出。这样,用I-DEAS设计三维蝶阀模型时的数据就不是孤立的,它可以通过PDM系统将数据导出,其中包含了打印报表的功能,可将各种汇总表以标准格式打印出来,还可以将各种管理系统所需要的共享数据导入到公共数据库中。

    用I-DEAS绘制的最终施工设计图纸(二维DWG格式)可以转换成常用的Aato CAD格式,并可在Auto CAD中进行更改。另外,DWG图纸还可转换成DXF文件,在word文档中作为插入的文件读取,但不可以更改,也可以将DWG文件转换成PDF格式文件,在装有阅读器(Acrobat)的计算机上读取(这可用作电干邮件的传输),也不可以更改。

二、结论

    I-DEAS的应用,对于缩短大型蝶阀设计周期,降低成本,提高质量,改善性能,提高企业的产品开发效率,提供了有效的方法。