模塊化設(shè)計在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用

時間：2024-07-25 22:10:55 論文范文我要投稿

　　通過模塊化設(shè)計的應(yīng)用能夠?qū)a(chǎn)品內(nèi)部多樣化盡可能地降低，在滿足用戶個性化需求的基礎(chǔ)上提高產(chǎn)品的使用率。以下是小編為大家推薦的相關(guān)論文范文，希望能幫到大家，更多精彩內(nèi)容可瀏覽(www.oh100.com/bylw)。

　　摘要：在機(jī)械設(shè)計中利用模塊化設(shè)計的設(shè)計方法可以實(shí)現(xiàn)規(guī)�；�、批量化、個性化的生產(chǎn)，企業(yè)可以通過對某些零件進(jìn)行改進(jìn)后快速生產(chǎn)出新的產(chǎn)品。文章首先對模塊化設(shè)計進(jìn)行了介紹，然后對模塊化設(shè)計的基本原則進(jìn)行了介紹，分析了模塊設(shè)計的特點(diǎn)和過程，最后對包裝機(jī)械模塊化設(shè)計的實(shí)施進(jìn)行了探討。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計;模塊化設(shè)計;包裝機(jī)械;產(chǎn)品模塊;模塊庫

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，用戶群體逐漸從集中式逐漸過渡到了個體戶，傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)模式和生產(chǎn)方式。企業(yè)在更新設(shè)備時，如果對所有的設(shè)備進(jìn)行設(shè)計更新必然會造成成本的巨額消耗。為了降低成本，可以將機(jī)械劃分成類型不同的模塊，并根據(jù)實(shí)際的需求對模塊進(jìn)行更換，從而降低設(shè)計成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

　　1模塊化設(shè)計的基本情況

　　早在20世紀(jì)中期，模塊化設(shè)計理論已在國外發(fā)達(dá)國家得到了一定的應(yīng)用，受到了各大廠家的認(rèn)可。所謂模塊化設(shè)計主要指的是針對不同規(guī)格但具備同樣功能或者同一型號而功能不同產(chǎn)品的有效分析，最終設(shè)計出一系列的功能模塊產(chǎn)品，借助模塊的組合與有效選擇形成不同的產(chǎn)品類型，以迎合市場的相關(guān)需求。隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計理念已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會發(fā)展之所需，只有創(chuàng)新設(shè)計理念，優(yōu)化設(shè)計方案才是有效舉措。

　　2模塊化劃分原則

　　模塊化設(shè)計的基本原則是用最少的模塊數(shù)量通過一系列組合而形成多樣化的產(chǎn)品，所生產(chǎn)的產(chǎn)品不管是在性能方面還是其他層面都是最優(yōu)化的，而且采取模塊化設(shè)計能夠最大限度地節(jié)省施工成本。因此在設(shè)計初期相關(guān)人員應(yīng)對模塊類型進(jìn)行細(xì)分。然而縱觀當(dāng)前我國在該方面的研究還處于起步階段，對模塊的劃分標(biāo)準(zhǔn)仍沒有一個確定依據(jù)，當(dāng)前所劃分的依據(jù)主要是按照側(cè)重點(diǎn)之間的差異對模塊進(jìn)行分類的。一般而言，模塊是能組成系統(tǒng)的、獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，通過對產(chǎn)品功能的全面了解，構(gòu)建總功能、子功能等結(jié)構(gòu)單元之間的相關(guān)性，從而為模塊的分類提供一定的依據(jù)。模塊劃分應(yīng)遵循以下原則：一是所劃分的單個模塊單元應(yīng)具備一定的獨(dú)立性;二是各模塊接口之間要進(jìn)行有效分離;三是模塊與模塊之間的相關(guān)性應(yīng)盡可能少，這樣某一模塊存在異常不致影響其他模塊的正常使用。

　　3模塊設(shè)計特點(diǎn)和過程

　　3.1模塊設(shè)計特點(diǎn)

　　模塊設(shè)計的主要特點(diǎn)列舉如下：

　　3.1.1產(chǎn)品定義的完整化。設(shè)計人員通過對市場相關(guān)產(chǎn)品功能的調(diào)查分析進(jìn)行科學(xué)有效的設(shè)計，通過模塊之間的有效組合形成特定的產(chǎn)品。此外，模塊體系是可以變更的，按照不同設(shè)計要求以及相關(guān)技術(shù)層面的提供創(chuàng)新模塊體系，優(yōu)化模塊設(shè)計理念，從而使所生產(chǎn)的產(chǎn)品不管是在結(jié)構(gòu)方面還是功能特性方面都滿足相關(guān)要求。

　　3.1.2盡可能地減少設(shè)計周期。根據(jù)每個用戶的相關(guān)需求，選取有效的模塊對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以使其用最少的投入獲得較多的產(chǎn)出。該方法主要應(yīng)用于小規(guī)模生產(chǎn)的制造廠家。

　　3.1.3產(chǎn)品性能安全穩(wěn)定、維修便捷，而且施工成本低。模塊化設(shè)計中所使用到的相關(guān)設(shè)備都是經(jīng)過嚴(yán)格篩選的，設(shè)備的使用率高，這樣可方便加工制造技術(shù)的有效應(yīng)用，提高產(chǎn)品的功能特性。通過模塊化設(shè)計的應(yīng)用能夠?qū)a(chǎn)品內(nèi)部多樣化盡可能地降低，在滿足用戶個性化需求的基礎(chǔ)上提高產(chǎn)品的使用率。

　　3.1.4實(shí)現(xiàn)知識管理和集成設(shè)計。模塊化設(shè)計過程不是一蹴而就的，它是一項系統(tǒng)而龐雜的工程，也是對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范過程，構(gòu)建模塊接口與產(chǎn)品知識信息是模塊規(guī)劃得以有效實(shí)施的根本保障。產(chǎn)品模塊化設(shè)計應(yīng)貫穿設(shè)計與管理的整個階段中，通過對產(chǎn)品知識的科學(xué)管理，可為設(shè)計人員提供一定的便捷，促使其對模塊不斷優(yōu)化與改進(jìn)，增強(qiáng)生產(chǎn)的實(shí)效性。

　　3.2模塊設(shè)計過程

　　一般而言，模塊設(shè)計分為兩大板塊進(jìn)行：一是系列模塊產(chǎn)品研制階段，此階段主要是按照市場的相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)對整個研制階段進(jìn)行模塊的有效設(shè)計;二是單個產(chǎn)品的模塊化設(shè)計，本階段主要是根據(jù)用戶自身的實(shí)際需求對模塊進(jìn)行選擇，從而設(shè)計出符合要求的產(chǎn)品。系列產(chǎn)品與單個產(chǎn)品的模塊化設(shè)計過程見圖1所示。通過對圖1的分析得知第一層次是模塊化設(shè)計的主要過程也是最為關(guān)鍵的階段，其中模塊的劃分又是整個階段中的核心環(huán)節(jié)，采取科學(xué)、合理的劃分方式對模塊化的優(yōu)化設(shè)計可起到一定的促進(jìn)作用，從而有效防止模塊組合時出現(xiàn)錯亂等不良現(xiàn)象的發(fā)生。待第一層設(shè)計完成后設(shè)計人員需對整個過程進(jìn)行全面檢查，滿足相關(guān)要求后即可開始第二層次的設(shè)計。

　　4包裝機(jī)械的模塊化設(shè)計探討分析

　　4.1包裝機(jī)械的基本特征

　　包裝機(jī)械與其他機(jī)械存在一定的差異，是一種特殊類型的機(jī)械，而且據(jù)調(diào)查大多數(shù)包裝機(jī)械都存在這樣一種特點(diǎn)即機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣化，具有較好的靈活性與柔性。隨著時代在變遷，包裝機(jī)械的更新速度也在不斷加快，因此整臺包裝機(jī)械采用模塊化設(shè)計方案可大大降低包裝機(jī)械的研發(fā)周期，增加產(chǎn)品的類型，從而適應(yīng)瞬息萬變的市場需求。用于完成包裝過程的機(jī)械類型有充填機(jī)械、標(biāo)簽機(jī)械、干燥機(jī)械等11類。對于同種類型的包裝機(jī)，在組成成分上基本相吻合，不同的是包裝材料的選擇以及計量方式之間存在一定的出入，在實(shí)際包裝中應(yīng)根據(jù)包裝機(jī)的相關(guān)特點(diǎn)采取合理的方式進(jìn)行包裝施工。

　　4.2基于功能層次的包裝機(jī)械模塊劃分

　　由于包裝機(jī)械具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣等特征，在進(jìn)行模塊劃分過程中，應(yīng)以包裝機(jī)械中的主要部件為主進(jìn)行合理、有效的劃分。按照集合論的相關(guān)特征表述，若功能域與結(jié)構(gòu)域在信息需求與表達(dá)方式存在不同時，而從功能表達(dá)空間到結(jié)構(gòu)表達(dá)空間的映射，則充分說明兩個空間具有一定的函數(shù)關(guān)系。功能域?qū)a(chǎn)品的實(shí)際特征進(jìn)行層層分解，從而形成產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)映射圖，這種結(jié)構(gòu)單元要根據(jù)功能與結(jié)構(gòu)的相關(guān)特點(diǎn)判斷其是否可以作為模塊。對于不同類型的包裝機(jī)械，在模塊設(shè)計時要根據(jù)機(jī)械的功能差異對其進(jìn)行逐層細(xì)分，在細(xì)分中要注意劃分層次要根據(jù)不同型號的包裝機(jī)械采取合理的分層方式，若分層過多則映射到結(jié)構(gòu)部件的粒度大小在模塊間的接口標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際需求不相吻合。但若層次過少則模塊化設(shè)計的有效性也不能充分體現(xiàn)出來。通常情況下普通的包裝機(jī)械分為兩層左右即可，而特殊的包裝機(jī)械則可適當(dāng)增加，待分層模式完成后借助功能結(jié)構(gòu)映射原理，將各個層次的映射結(jié)果投射到部件上，以明確模塊所屬的類型以及劃分細(xì)則。

　　4.3包裝機(jī)械模塊庫的有效建立

　　經(jīng)過綜合權(quán)衡后產(chǎn)品模塊劃分完成后，進(jìn)一步對模塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，從而形成系統(tǒng)全面的模塊庫。包裝機(jī)械模塊庫的有效建立可在一定程度上使用標(biāo)準(zhǔn)的模塊與零部件完成新產(chǎn)品的研發(fā)工作。因此為了使所建立的模塊庫能夠重復(fù)使用，在模塊設(shè)計中要采用一些先進(jìn)的技術(shù)理念，比如計算機(jī)輔助設(shè)計等優(yōu)化設(shè)計理念，創(chuàng)新設(shè)計方案，并將模塊組織存儲到指定的數(shù)據(jù)庫中。近些年來，隨著科技發(fā)展浪潮的不斷推進(jìn)，新技術(shù)、新理念層出不窮，電子技術(shù)等新興科技在包裝機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用，虛擬概念也由此應(yīng)運(yùn)而生，按照不同客戶對產(chǎn)品的相關(guān)需求調(diào)用模塊庫中事先存儲的各種虛擬設(shè)計方案，然后將實(shí)際生產(chǎn)中所使用到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理后輸入計算機(jī)系統(tǒng)中，計算機(jī)三維模型即可模仿真實(shí)的工作場景進(jìn)行操作，并能根據(jù)客戶所提出的建議進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷�，直到達(dá)到客戶的認(rèn)可度。

　　5結(jié)語

　　綜上所述，模塊化設(shè)計可以提升零部件產(chǎn)品的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度，可以使這些通用件和標(biāo)準(zhǔn)件保持生產(chǎn)量。降低設(shè)計成本，適應(yīng)市場多變的基本要求，同時模塊化設(shè)計還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械創(chuàng)新，促進(jìn)我國機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

　　作者:許軍單位:廣東工業(yè)大學(xué)

　　參考文獻(xiàn):

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