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模块化设计是指什么?

发布时间:2019-07-09 10:54 来源:未知 编辑:admin

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  机械产品的模块化设计始于20世纪初的1920年左右。模块化设计原理开始于机床设计,到20世纪50年代,欧美一些国家正式提出“模块化设计”概念,把模块化设计提到理论高度来研究。模块化设计与产品标准化设计、系列化设计密切相关,即所谓的“三化”。“三化”互相影响、互相制约,通常合在一起作为评定产品质量优劣的重要指标,是现代化设计的重要手段。目前,模块化设计的思想已渗透到许多领域,例如,机床、家电、计算机等。在每个领域中,模块及模块化设计都有其特定的含义,本书特指机械产品的模块化设计。

  为开发具有多种功能的不同产品,不必对每种产品施以单独设计,而是精心设计出多种模块,将其经过不同方式的组合来构成不同的产品,以解决产品品种、规格与设计制造周期、成本之间的矛盾,这就是模块化设计的含义。模块是指一组具有同一功能和接合要素(指联结部位的形状、尺寸,联结件间的配合与啮合等),但性能、规格或结构不同却能互换的单元。

  机床夹具、联轴器可称为模块,有些零件如插头、插座,从广义上来说也可以称为模块,但不如称为标准件好。在模块化设计中,也用到大量的标准件,但模块多指标准件之外、仍需被设计而又可以用于不同的组合、从而形成具有不同功能的设备单元。

  模块化设计是指在对产品进行市场预测、功能分析的基础上,划分并设计出一系列通用的功能模块;并根据用户的要求,对这些模块进行选择组合,就可以构成不同功能或功能相同但性能不同、规格不同的产品,如图4-25所示。

  图4-25计算机风扇模块化设计模块标准化是指模块结构标准化,尤其是模块接口标准化。模块化设计所依赖的是模块的组合,即连接或啮合,又称为接口。显然,为了保证不同功能模块的组合和相同功能模块的互换,模块应具有可组合性和可互换性两个特征,而这两个特征主要体现在接口上,必须提高其标准化、通用化、规格化的程度。例如,具有相同功能、不同性能的单元一定要具有相同的安装基面和相同的安装尺寸,才能保证模块的有效组合。在计算机行业中,由于采用了标准的总线结构,来自不同国家和地区厂家的模块均能组成计算机系统并协调工作,使这些厂家可以集中精神,大量生产某些特定的模块,并不断进行精心改进和研究,促使计算机技术达到空前发展。相比之下,机械行业针对模块化设计所做的标准化工作就逊色一些。机械产品中模块化设计仅应用于为数不多的行业。

  模块化设计的原则是力求以少数模块组成尽可能多的产品,并在满足要求的基础上使产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉,且模块结构应尽量简单、规范,模块间的联系尽可能简单。因此,如何科学地、有节制地划分模块,是模块化设计中具有艺术性的一项工作,既要照顾制造管理方便,具有较大的灵活性,避免组合时产生混乱,又要考虑到该模块系列将来的扩展和向专用、变形产品的辐射。模块划分的好坏直接影响到模块系列设计的成功与否。

  随着计算机应用技术向各行各业的渗透及以计算机辅助设计为主体的现代设计的发展,模块化设计形成了以计算机为工具,以模块化设计为目标的各种学科交叉融合的新型技术领域,如计算机辅助模块化设计、模糊模块化设计、智能模块化设计、优化模块化设计等,这些手段反过来又促进了模块化设计思想的发展。

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