1、制作人：傅晨明 朱瑤,現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)中的模塊化設(shè)計,模塊化設(shè)計及主要特點,模塊化設(shè)計方式,模塊的劃分與組合,模塊化設(shè)計要點,模塊化系列產(chǎn)品設(shè)計步驟,一,二,三,四,五,六,堆垛機(jī)模塊化設(shè)計,一 模塊化設(shè)計及主要特點,1、模塊化設(shè)計概念,將系統(tǒng)根據(jù)功能分解為若干模塊，通過模塊的不同組合，得到不同品種，不同規(guī)格的產(chǎn)品。,在機(jī)械產(chǎn)品中，模塊是指一組具有同一功能和結(jié)合要素，但性能和結(jié)構(gòu)不同，卻能互換的單元。,模塊化設(shè)計廣泛用于系列產(chǎn)品設(shè)計中。,2、模塊化設(shè)計特點,產(chǎn)品更新?lián)Q代快；,可以縮短設(shè)計和制造周期；,可以降低成本；,維修方便，必要時可只更新模塊；,使得產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠。,二 模塊化設(shè)計方式,橫系

2、列模塊化設(shè)計,在不改變產(chǎn)品主參數(shù)的條件下，在基型產(chǎn)品的基礎(chǔ)上更新或添加模塊，形成新的變形品種；,全系列模塊化設(shè)計,跨系列產(chǎn)品設(shè)計,縱系列模塊化設(shè)計,產(chǎn)品功能及原理方案相同，結(jié)構(gòu)相似，而參數(shù)尺寸有變化，隨著參數(shù)變化對系列產(chǎn)品劃分合理區(qū)段，同一區(qū)內(nèi)模塊通用；,包括橫系列和縱系列,三 模塊的劃分與組合,總功能分解,分功能、功能元,功能載體功能模塊,加工單元生產(chǎn)模塊,模塊劃分越少，通用化程度高，加工批量大，對降低成本有利；,模塊劃分越多，系統(tǒng)的柔性越好。,模塊化產(chǎn)品系統(tǒng)中功能和模塊類型,注意模塊在整個系統(tǒng)中的作用及其更換的可能性和必要性,注意保持模塊在功能及結(jié)構(gòu)方面的一定獨立性與完整性,模塊間的結(jié)合要

3、素要便于聯(lián)接及分離,模塊的劃分不能影響系統(tǒng)的主要功能,四 模塊化設(shè)計要點,做好市場調(diào)查，用戶訪問工作,做好產(chǎn)品規(guī)劃,做好產(chǎn)品功能分析及模塊劃分工作,注意采用先進(jìn)技術(shù)，精心做好模塊設(shè)計工作,注意成組技術(shù)等先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)在模塊化產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用,做好技術(shù)文檔的編制工作,五 模塊化系列產(chǎn)品設(shè)計步驟,設(shè)計任務(wù),市場調(diào)查，確定系列型譜及主要參數(shù),基型設(shè)計、功能分析，確定功能模塊,確定結(jié)構(gòu)、尺寸、材料，建立生產(chǎn)模塊,變型產(chǎn)品設(shè)計、功能模塊、生產(chǎn)模塊,全系列模塊統(tǒng)籌設(shè)計,模塊編碼,建立模塊管理系統(tǒng),完成施工設(shè)計,試制,投產(chǎn),六、堆垛機(jī)與模塊化設(shè)計,典型的單立柱堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)見圖1。它由地軌1、下橫梁2、載貨臺3、

4、貨叉機(jī)構(gòu)4、提升滑輪5、天軌6、立柱7、控制柜8、起升電機(jī)9、行駛機(jī)構(gòu)和驅(qū)動輪10等構(gòu)成。,對于堆垛機(jī)系統(tǒng)，其設(shè)計很難用傳統(tǒng)模塊化原理和方法進(jìn)行產(chǎn)品的拼裝和組合，也不能用參數(shù)化設(shè)計對產(chǎn)品進(jìn)行簡單地縮放，而是要按照立體倉庫系統(tǒng)的需求，確定其結(jié)構(gòu)型式和規(guī)格大小，因其固有的大慣量、較大跨度的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化和運動參數(shù)的變化，對各組成模塊的性能（如剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性、可靠性等）有嚴(yán)格要求，使具有相同或相似功能的模塊在結(jié)構(gòu)上可能有較大差異，并且根據(jù)參數(shù)的變化，模塊模型結(jié)構(gòu)形式變化多樣，傳統(tǒng)模塊化設(shè)計不能滿足這些要求，因此引入基于模板模塊的模塊化設(shè)計方法將堆垛機(jī)系統(tǒng)設(shè)計特點和模塊化設(shè)計優(yōu)勢相結(jié)合。,基于模板模

5、塊的堆垛機(jī)產(chǎn)品模塊化設(shè)計是對傳統(tǒng)模塊化設(shè)計的擴(kuò)展，其核心思想是考慮堆垛機(jī)載荷特征、材料特性、受力情況、功能配置以及運動參數(shù)等對其結(jié)構(gòu)形式的影響，把堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、功能參數(shù)以及運動參數(shù)等作為模塊設(shè)計的目標(biāo)參數(shù)，通過這些參數(shù)把設(shè)計要求傳遞給模塊。實現(xiàn)參數(shù)表達(dá)的模塊稱為模板，它是模塊的抽象而不是一個具體的可用的模塊，是一類功能模塊的通用模型，模板綜合了大量實例的相似設(shè)計特點，將模板搭建成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模型。實際設(shè)計時從設(shè)計要求中提取產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)，對模板模塊進(jìn)行賦值，在產(chǎn)品機(jī)構(gòu)模型的框架內(nèi)得到實例化的產(chǎn)品，快速完成堆垛機(jī)產(chǎn)品設(shè)計。模板是產(chǎn)品模塊化設(shè)計的基礎(chǔ)，因此必須保證模板設(shè)計的合理性。,一個合格的模

6、板模塊應(yīng)集成設(shè)計知識，預(yù)留再設(shè)計和模型擴(kuò)充的接口，這些接口包括模板屬性信息、連接信息以及參數(shù)信息，改變各接口信息值就可以改變模板的特性。接口信息應(yīng)該同堆垛機(jī)設(shè)計知識體系具有映射關(guān)系，其取值依照產(chǎn)品知識體系和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)確定。堆垛機(jī)模塊化設(shè)計主要包括功能模塊的合理劃分和模塊之間機(jī)械界面的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。,（1）模塊的劃分、綜合及標(biāo)準(zhǔn)化如何正確劃分功能模塊是堆垛機(jī)設(shè)計的主要研究內(nèi)容之一。正確合理的模塊劃分可以簡化設(shè)備的結(jié)構(gòu)，降低設(shè)備的重構(gòu)頻率，提高模塊之間的精度匹配，減少重構(gòu)操作的工作量，美化設(shè)備的外觀。另外，模塊的標(biāo)準(zhǔn)化也極其重要，只有實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，才便于組織專業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)，實現(xiàn)不同廠家模塊的互換。 （2）機(jī)械界面標(biāo)準(zhǔn)化堆垛機(jī)模塊要真正得到廣泛應(yīng)用，設(shè)計時必須考慮各種模塊的界面標(biāo)準(zhǔn)化，包括機(jī)械、液壓、潤滑、冷卻、電控接頭等。模塊化設(shè)計理論已經(jīng)出現(xiàn)了幾十年，但一直沒有得到廣泛應(yīng)用。究其原因，主要是機(jī)械界面部分研究得很不夠，人們往往將注意力集中在模塊的劃分、設(shè)計和