模块化设计技术精选(九篇)

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第1篇：模块化设计技术范文

温差发电片；外形设计；空调热风；家居低碳

当今世界，能源与气候问题日益突出，在全球气候变暖的大背景下，低能耗、低排放、低污染的“低碳经济”时代即将到来。低碳的循环的能源亟待发展，对于家居生活的低碳能源倡导，我们还没有投入足够的关注。低碳家居作为一个新兴理念在未来发展中将逐渐显现出其价值。本文关注这一理念，并对家居低碳概念付诸实际行动。温差作为我们日常生活中极其常见的物理现象，有着其不为大多数人所洞察的潜在能量，目前对于这块能量的利用还处于初步的阶段，我们采用半导体温度发电模块来对热源能量进行转化[1]，其具有无噪音、低污染、转化率相对较高等优点，可广泛地用于对家电废热的回收及利用，所产生的电能可作为家庭辅助电力供应系统来使用。

本器件的重要组件为半导体温差发电片，其以塞贝尔效应[2]为基本原理制成。半导体温差发电是一种将温差能（热能）转化成电能的固体状态能量转化方式。事实上，温差发电片在温差较小的范围内并不能体现实际的利用价值。本文选择空调外机出风作为热源，很大程度上考虑到空调其出风口的温度相较于环境存在较为可观的温差。

在空调外机的出风口处架一与出风口大小相匹配的圆弧形罩面（其尺寸随空调设计规格的不同而调整），照面内部规则镶嵌若干温差发电片如图1（a），系统整体功能的实现是通过热风使得罩面两侧形成一定温度差，内部的温差发电片通过线路排布，整合成效率较高的转化装置，所产生的电能经由配置控制电路或储存在蓄电池或直接加载到用电器上。罩面由五个支架固定在空调外机上，罩面与出风口之间留有空隙，使热空气向侧面流通，防止外机散热受阻，引起压缩机无法工作。发电片在罩面内部的排布参照太阳能电池方阵，其主件是由温差发电片单体串并联获得[3]，其扑拓结构如图1（b）。

考虑阵列中所有模块两端的温差构成矩阵 T

假设热电偶的赛贝克系数[4]，模块的内阻和导热性都与温度无关。我们可以将阵列模块等效为一个电压源，其开路电压和电阻分别为和，不考虑输出电流的限制，所以可计算得：当时，输出功率取到最大：

这里是单一热电偶的塞贝克系数； 是与组件相关的导热性系数； t是组件两端的温差。从上式看出，该装置的输出功率主要受三个因素影响：发电片的规格及性能参数；模块的阵列拓扑结构；两端温差。

温差发电罩面包括铝制外壳层、温差发电片、线路排布通道、内壳层、整体电流输出线路管，温差发电片利用软性导热硅胶绝缘垫固定在散热铝槽所做外壳。软性硅胶导热材料有良好的导热能力、高强的绝缘效果、厚度可选择、柔软而富有弹性等特点，引导热量由内而外，分散热量使空间内达到均温。在散热设计中的应用是很广泛的。

我们所用的温差发电实验通过构建冷热源，模拟温差发电装置工作环境，测定温差发电装置在不同温差条件下的热电特性。实验得出TEC112706T200温差发电片发电特性如下：

表1 温差发电片测试一试验组数

实验条件说明：冷源温度恒定为30℃；热源加热至稳定20秒后读数；热源初始温度为35℃，逐渐上升。实验测试不同温度等级下的空载电动势得到变化曲线，两组全呈线性增长的变化趋势。由表知，当温度在45℃到55℃时，其发电特性接近于水平，能得到稳定电压1V。我们估计在夏季室外的温度平均可达32℃，而空调外机吹出的热风的温度可达70℃左右。这里的温差在考虑到罩面导热损耗所产生的的温差趋近因素，我们可以确定该款温差发电片能达到预定的功率输出。但是显而易见，其电压水平达不到正常用电器的工作电压，所以可以通过上述的阵列排布将多片串并联起来提高电压，并且针对这一温差发电组件，设计系统的蓄电电路，将温差发电片组件所产生的电能，经过升压，稳压进而储存到蓄电池中以备使用，该电路结构简单，体积小，成本低，而且转换效率达到了90%以上。

结论：我们通过温差发电片模块化的设计，使其与空调相配套，构成可靠，低碳的发电系统。并且对该模块组件进行阵列线路的分析，推导得到该模块所能输出的最佳功率的表达。并且选用到一款合适的温差发电片，对他的在温差的主要性能参数进行了试验检测，其符合日常空调使用的环境情况。最后本文还通过整合蓄电电路，解决了整个系统所产生电源的存储和正常范围内电压驱动等问题。

第2篇：模块化设计技术范文

【关键词】油田地面工程；输油泵；模块化设计

一、引言

针对油田地面工程快速发展的现状，结合计算机行业、汽车制造业、船舶制造业等行业的模块化应用情况，油田专家提出将油田地面工程模块化建设，以节省工程投资和设备运行费用。输油泵是油田地面工程的重要设施，其设计制造可依据国内相关标准规范的技术要求，通过多年的行业发展，输油泵的设计、建造和运行积累了丰富经验，各类型的输油泵实现标准化、系列化制造。这些都为输油泵模块化设计奠定了基础。

二、模块化设计

模块化设计是在传统设计基础上发展起来的一种新的设计思想，它是指在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场的不同需求的设计方法。[1]模块化设计作为一种新技术被广泛应用于汽车制造、电子产品、航天、航空等设计领域。

油田地面工程建设模块化设计是针对油田地面工程中具有独立功能、可组合、可替换的站场、区域等物理单元进行模块化设计、建造，以便在重复、类似的工程项目中组合、复用、预制，以达到节约投资、缩短工期、提高工程质量的目的。

三、输油泵模块化设计

油田地面工程输油泵主要包括油、气、水混输，含水原油的输送和净化原油的输送。[2] 输油泵作为一个工艺单元，由输油泵、进出口管路及管道附件、流量计，配套的自控设备和电力设备组成。

（一）模块划分

输油泵模块化设计的前提是对输油泵的应用进行归纳，针对不同的环境条件、输送介质和工艺流程，按照输油泵设计的相关标准规范对输油泵进行系列划分。输油泵具有输量变化大、介质粘度范围广、含有杂质多、运行时间长等特点。油田地面工程常用的输油泵为离心泵和容积泵，离心泵分为单级离心泵和多级离心泵，容积泵分为螺杆泵和往复泵。

输油泵的基本功能是为工作介质提供输送动力，克服管道摩阻，将介质输送到下游站场或工艺设施。为了便于对输油泵的模块进行分类，我们以输送介质的原油物性为依据。在集输系统中，输油泵的类型分为一般原油输送泵、稠油输送泵和轻油输送泵。一般原油输送泵的介质具有粘度低、凝固点低的特点，常选用离心泵。稠油输送泵的介质具有粘度高、凝固点高，含杂质颗粒，输送温度一般在50～80℃，常选用容积泵。轻油输送泵的介质除了具有密度低、粘度低的特点，还时常含有天然气凝液。

（二）模块工艺设计

1.模块类型

输油泵的模块划分为模块化设计提供依据，我们以某油田稠油输送泵为例，分析如何进行一类输油泵模块的设计工作。该油田集输系统稠油物性见表3.2-1，原油粘温数据见表3.2-2，开发区块产能预测指标见表3.2-3。

根据模块设计的基础数据，按输油泵模块划分方式，确定输油泵的类型。第一个划分依据是原油类型，为稠油输送。第二个划分依据是站场类型，为接转站。第三个划分依据是工艺流程，为增压泵。这样就确定输油泵的模块为稠油接转站增压泵。

2.模块参数

根据模块类型，进行具体的输油泵工艺设计。稠油输送泵选型应考虑原油粘度、含水及含砂的影响，一般宜选用容积泵。[1]为此确定模块的泵型为容积泵。输油泵主要设计参数是泵的排量、扬程（使用容积泵时，为排出压力）和电机功率。根据油田地面集输方式，模块的排量和扬程由原油粘度、接转站设计规模和输油管道水力热力条件确定。根据设计基础数据，接转站设计规模为20×104t/a，原油含水率为80%，输油泵模块流量为118m3/h，排出压力为2.0MPa。按容积泵轴功率计算公式3-1，计算输油泵有效功率为64.3kW。由于输送稠油的粘度大，并含有少量伴生气和杂质颗粒，选用单螺杆泵作为模块的核心设备。

（3-1）[3]

式中 Ne―泵的有效功率，kW；

P―泵的排出压力，MPa；

Q―泵的流量，m3/h。

由于泵制造厂商繁多，每个厂商的制造工艺不同，造成泵的效率、外形尺寸和重量不一致，影响模块复用。泵的选型必须按照模块化设计的要求确定，规定泵主要参数，包括流量、扬程、效率、电机功率、外形尺寸、重量和管口规格等参数。稠油接转站增压泵模块的主要工艺参数见表3.2-4。

3.工艺设计

在选定模块输油泵的类型后，需进行稠油接转站增压泵模块的典型流程设计。容积泵必须设计旁路回流阀调节流量。泵体上不带安全阀的容积泵，在靠近泵出口管段上必须安装安全阀。[2]模块工艺流程包括进出口管线上的截断阀、过滤器、温度压力仪表、安全阀和止回阀等阀门仪表，及旁路回流流程。模块化设计需确定模块内管道、管件和阀门的制造标准，可执行GB国家标准、HG化工标准或SH石化标准。

根据模块的工艺流程，可以确定模块的典型管道安装形式。将输油泵及其管道附件安装在橇座上，对模块进行工厂加工、橇装化制造，并在类似站场进行复用。为便于模块的组合复用，模块化设计需要考虑模块的制造、运输和安装，模块尺寸不应超过规定尺寸。根据公路运输的相关规定，要求运输车货尺寸（长×宽×高）不能超过18.1×2.5×4.0m。[4]稠油接转站增压泵模块尺寸为11.5×1.7×1.5m。对于单螺杆泵模块化设计，还应考虑模块的日常维护，在泵出口留有拆卸短接，保证螺杆的更换空间。

（三）模块配套设计

为保证模块的完整性，模块化设计不仅包含工艺设计，还包括输油泵的结构、电力、自控等配套设计。

结构设计将输油泵、进出口管道及附件通过螺栓和管道支架固定在橇座上。根据模块运输和吊装时的受力情况，确定橇座的结构形式。稠油接转站增压泵模块橇座采用碳素钢焊接而成，在支架固定处设置垫板，并在橇座四周设置吊钩板，便于模块吊装。

电力设计在模块上设置输油泵电机的动力电缆接线和防爆操作柱，对输油泵进行现场启停控制。为降低能耗，输油泵采用变频控制，电机运行状态反馈至控制系统，并在控制室实现远程自动启、停泵。

自控设计根据原油物性和模块操作压力、温度，对输油泵模块内的压力表、温度计进行选型。温度检测仪表采用变送器直接安装在传感器上的一体化温度变送器。压力变送器选用带就地表头指示的智能压力变送器。针对单螺杆泵的运行特性，输油泵设置泵体干运行保护，对输油泵的转速、温度、压力进行检测，实现高温、高压报警停泵。

四、输油泵模块应用

近些年，国内各大油田都对输油泵的模块化设计进行了探索，根据油田自身生产建设需求，确定输油泵的标准化、系列化，为输油泵的模块化设计奠定基础。大庆油田针对低渗透油田地面建设特点，对转油站、注水站、联合站中的工艺模块采用个性化设计和共性化设计相结合的方式，建立各类输油泵的模块化图集，根据实际需要调用相关模块完成站场设计，提高设计效率。[5]长庆油田为适应大规模开发需要，对增压站的模块形式、设备选型、配管安装和建设标准进行了全面优化和统一，确定不同规模和工艺的8种增压泵模块。[6]胜利油田针对东部油田、西部油田和海上油田不同的集输现状，确定多个系列增压泵模块，编制相关技术规格书、设计模块和设备材料清单。各油田在输油泵模块化设计方面均取得了初步成效，随着油田建设的发展和工程设计技术水平的提高，模块化设计将达到一定规模，更好的服务于油田建设。

五、结论及建议

工程设计人员经过近些年的探索，已初步摸索出模块化设计的思路，优化输油泵模块工艺流程、设备选型、配管安装和结构、自控、电力等设计。分析输油泵的设计建造过程，满足模块组合、复用、预制的要求，提高输油泵模块化技术水平。通过采用输油泵模块化设计，有效提高设计进度，利于输油泵模块化采购，节约投资。同时，缩短整个工程的建设周期，保证工程质量，提高油田开发的经济效益。

输油泵模块化设计刚刚起步，由于各油田生产情况和泵制造厂商不同，输油泵模块只能在油田内部相似区块间使用。工程设计人员应加强交流，整合模块系列，完善模块设计，提高其通用性，使其具有更强的复用性。

参考文献：

[1]（美）卡丽斯・鲍德温，设计规划（模块化的力量第1卷），中信出版社，2006.03。

[2]中华人民共和国国家标准，油气集输设计规范 GB50350-2005，原油泵输，中国计划出版社，2005.08。

[3]《油田油气集输设计技术手册》编写组，油田油气集输设计技术手册上册，石油工业出版社，1994.12，第六章第一节，457-458。

[4]中华人民共和国国家标准，道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB1589-2004，车辆外廓尺寸要求，中国标准出版社，2004.04。

第3篇：模块化设计技术范文

【关键词】实例浅析数控车床智能模块化算法

从上个世纪五十年代末开始，国外已经开始模块化设计的研究，但研制的模块化产品不能有效的进行创造性设计，智能性差，适应能力差，目前模块化设计是向着智能型、通用型系统方向发展，模块化设计的目的就是满足客户需求条件的模块组合，模块化设计可以通过多种途径获取有效信息，通过上门服务获取信息、通过通信途径等其他途径获取信息，并根据用户需求快速地从模块库中求解出所需要的模块。现在我们以卧式数控车床为实例，提出数控车床智能模块化设计方法，解决模块智能化选择功能、算法功能及环境适应功能。

一、数控车床智能模块的选择及其算法

1.智能模块的选择

首先，基于用户需求下，总用户需求是卧式数控车床层次结构图的第一层；其次，将总用户需求分解组合得到第二层，包括性能、可靠性和维修性三类分项需求；第三层包括加工范围、使用寿命和精度等，是从属与各分项需求的具体用户需求。

2.智能模块的算法

首先，数控车床的判断矩阵及相对权重的构成和确定。在构造判断矩阵时，要根据下层各元素对上层某元素的相对重要性，把下层第i个元素对第j个元素的相对重要程度估计值记为aij，在这一步中要反复回答两个元素ai和aj那个重要些。并且为了使结果更加合理，可以请有关专家、用户等发表看法，从而构成了一个n阶判断矩阵：

当RC>0.1时，应当适当修正判断矩阵，

二、卧式数控车床方案设计智能模型组合的构建与优化

1.方案设计智能模型组合的构建

根据获取的卧式数控车床用户需求及其权重，依据机床企业的市场竞争和技术竞争评估，建立卧式数控车床产品规划阶段的质量屋，左墙为卧式数控车床用户需求及其权重；天花板包括最大切削直径、最大回转直径等；房间为卧式数控车床个技术特性与各用户需求的相互关系；屋顶为产品技术特性之间的自相关矩阵；地下室包括技术竞争性评估等和技术特性的重要度；右墙为基于用户需求下，来评估本公司和竞争者公司的产品。

2.方案设计智能组合的优化

建立卧式数控车床产品质量屋能够组合出用户总体满意度最大化的车床，为了在有限资源约束下，进一步建立起优化决策模型，选择出车床关键技术特性。假设模块组合设计投入的总成本为C，为了满足需求的技术特性，通过产品规划阶段质量屋确定有m项，总时间不能超过T。如果为组合设计第j项技术特性需要时间的区间估计；而是组合设计第j项技术特性所需要费用的区间估计值，则j 项技术特性进行设计达到的用户满意度.

为了最大限度地满足用户需求，数控机床模块组着设计者要分别估计各项技术特性的设计费用和时间区间。依次计算出相应的pj值，并将其带入卧式数控车床产品规划阶段优化鞠策模型公式中，最后对该模型运用0-1整数规划法求解，在现有资源和时间约束条件下，使六项技术特性在模块组合过程中满足相应技术要求。

三、卧式数控车床方案设计智能模型实例检索、评价

本文根据质量屋确定车床固定样品和样品集示例，分别计算出模糊相似优先比矩阵，得到卧式数控车床样品集的一个优劣次序，求出第一优越对象，找出确界最大者所在的行，对其进行自然数顺序编号，得到各技术特性相似顺序编号表。通过知悉各技术特性和重要度寻找相似实例，并采用加权平均法进行模糊综合评判，将技术特性的重要度归一化，根据各技术特性的优选顺序编号，计算出各技术特性的相对权重，计算出各实例的相似拍讯数值，并根据S值的大小，能够判断机床与用户需求的机床相似。

参考文献

第4篇：模块化设计技术范文

关键词：化工设备 模块式教学 一体化教学 教学改革

《化工设备维护检修技术》是化工设备维修技术专业的一门专业核心课程，是校企合作开发的基于化工企业实际工作过程的模块式“教学做”一体化课程。主要培养学生能安全使用和维护储罐类容器、换热器、间歇反应器、连续反应器等化工设备，能够判断常见的故障并能维修。通过该门课程的学习，学生能够锻炼和提高对设备维护、检修、制造和安装的专业能力，同时培养与他人合作，吃苦肯干的精神；在教学的过程中注重学生合作精神、解决问题能力以及社会协作能力的培养；使学生拥有化工设备使用与维护岗位人才具备的职业能力，以及可持续发展的能力。因此，在教学过程中，针对学生就业的实际情况，本文通过对《化工设备维护检修技术》这门课程进行多年的教学研究和摸索，进而在一定程度上通过充分利用现有的实训基地和教学资源，大胆改进和创新以往的教学方法，重视模块式一体化教学过程，进一步提高学生学习的积极性和主动性，营造良好的学习环境，进而在一定程度上提高教学质量。

1 职业教育新的教学模式探索――模块式一体化式教学改革

所谓模块式教学，通常情况下是指在技术方面具有代表性的实例划分模块组织教学的教学模式。对于我们处于变革中的职业教育来说，这种以实例技术为中心组织技术教学的教学方法具有重要的指导意义。所谓模块式一体化教学是指把原来基础理论和职业素养教育界贯穿于以相应技能的整个过程中，专业技术培养模块需要按照技能培养的要求进行编制，开展“教学做一体化教学”。

所谓模块式一体化教学是指，按照“实用为主，够用为度”的原则，结合培养目标的职业要求，以技能训练为核心，进而在一定程度上确定该项技能所需要的知识内容，同时建立相应的教学功能模块，进一步将理论教学和实践教学进行结合，完成培养计划。

1.1 模块式一体化教学过程的实施

在实施模块式一体化教学过程中，坚持技能训练的主导地位、理论教学与技能训练有机结合、灵活性和实用性相结合的原则。在传统的职业教育中，组织与实施教学的过程，通常情况下采用“理论教学和实训分开组织”的模式，进而在一定程度上导致理论教学和实践教学相互脱节，对于技能训练和理论教学孰轻孰重因教师不同而存在一定的差异。在一体化模块式教学过程中，设置教学环节和进度需要以技能训练为核心，理论教学服务于技能训练，同时强化了技能训练的主导地位，在一定程度上符合了职业院校学生的个性特点。在教学过程中，确保理论教学与技能训练的同步性，理论与实践相互结合，通过实践验证理论，注重培养知识应用能力。另外，模块的选择目标性强且灵活。可以对行业中出现的新材料、新技术、新工艺进行新模块添加。

首先，要建立“教学做一体化”教室，为理论教学与专业技能训练提供实施平台。

“教学做一体化”，对于专业课的教学，教师通过实训设备来进行。将传统的“先理论，后实训”转变为“边理论、边认识、边实践”的教-学-做一体的教学模式，进而在一定程度上将课堂搬到实训基地，进一步解决了理论与实践不同步，以及学生学习效率低的现象。在教学过程中引入“做中学、学中做”的教学方法，通过多媒体和实物相结合的教学方式，老师讲解相应的结构和原理，在老师指导下，学生进行拆装，通过动手拆装，学生在一定程度上能够更好地掌握系统的结构和原理。同时直观教学一方面可以激发学生的兴趣，另一方面培养学生的观察能力，进一步增强感性认识，便于理解知识结构和原理。例如：在进行换热器的检修与维护教学时，教师通过多媒体讲解各种换热器构造和原理，让学生先有一定感性认识，然后指导学生进行换热器的拆装实训，进一步了解其结构和工作原理，同时可以让学生观察封头、管箱、换热管、折流板等形式与位置，在拆装的过程中，进行互动，激发学生学习兴趣，为下一步检修维护奠定基础。

其次，模块式一体化教学过程的实施过程中采用任务教学法，在设置任务模块时要体现“以任务为主线、学生为主体”的特征，并且在一定程度上突出任务的使用性和系统性，进一步使学生能够结合自己所学知识点有层次、有逻辑地分析和解决问题。例如：在进行换热器的检修与维护教学时，教师根据化工生产过程中经常出现的换热效率下降的问题进行任务设置，要求学生先进行分析，找出可能存在的问题，同学之间讨论，教师引导下确定检修方案；然后按照检修方案进行检修，直至达到符合生产要求。检修的整个过程把整个知识体系联系起来，使同学们不仅巩固了所学的理论知识而且培养了学生分析解决问题的能力。

最后，采用 “模块式一体化教学” 和“计算机仿真教学”保证课堂质量，在完成理论和实训教学的基础上，利用东方仿真的仿真软件进行仿真实训，将实物流程装置、测控通讯系统与全数字仿真技术相结合，进而在一定程度上运用高精度仿真数学模型，对于实际装置物理化学特性可以不受约束地进行模拟，对于装置的开车、停车、正常运行调控、紧急停车和事故处理等，可以进行全工况、动态、实时地进行模拟。采用仿真DCS对控制系统进行模拟，其要求和真实DCS一致，并配有工业键盘。在一定程度上能够为受训者提供一个真实化工生产操作控制模式、方法与环境； 同时具备运行培训项目软件、事故设置软件和运行操作评价软件。可以满足培训的自动评价、组织、全工况记录和管理问题；具有真实感强、无须物料、没有产物和副产物等特点。例如：在乙醛氧化制乙酸的仿真实训中，涉及到机泵的控制、温度压力、物料等，并有相应的思考题。在实训过程中可以设置故障，训练学生分析分体解决问题的能力，使学生不仅巩固了所学的理论知识，培养了学生分析解决问题的能力，而且是学生了解工艺，更好的预防故障、发现故障、解决故障，保障生产的顺利进行。

1.2 实施模块式一体化教学，完善考核过程

《化工设备维护检修技术》教学采用实施模块式一体化教学，分为5个模块，模块一是罐区单元维护与检修，模块二是换热器单元维护与检修，模块三是间歇反应釜单元维护与检修，模块四是连续反应釜单元维护与检修，分别由4位教师负责，每个班级学生分为4个小班，每个小班人数9-10人，在一个学期中以小班为单位循环学习4个模块。

对于每个模块的教学和考核，通常情况下都是以小组为核心，在课堂教学过程中，以学生为主体，教师通过为学生提供知识要点、分析解题思路和重点难点，进而在一定程度上激发学生学习的兴趣，以及学习的积极性和主动性，在整个课程中始终贯穿考核，同时以小组为单位进行考核，并且采用自我评价、小组互评和教师评价的方式对学习结果进行评价；通过采用加减分制，以80分为基准分，对每个组进行综合考评，给出相应的小组成绩，同时以此成绩作为基础，在组成绩的基础上，根据课堂互动表现、实训总结报告完成情况和单元仿真实训的成绩分别对每个人的具体分数进行加减，一方面培养了学生们的团队精神，另一方面确保了成绩的公平性。

2 改革课后作业形式推进实施模块式一体化教学

2.1 模块任务的合理性、关联性和可操作性

任务布置根据学生的实际情况和学生感兴趣的方向来设置任务。任务尽要包含多项知识点并尽可能地使用实践环节，并被大多数学生所认可，项目的难易度要针对学生的实际水平来确定，学生在经过深思熟虑和教师指导能够客观给出任务评价、解决问题的方法和撰写总结报告。增强区分度，确保公平，教师能够根据作业情况能够客观公平地给出相应评价。例如：在换热器单元维护与检修模块检修完成投入生产前的压力试验，要求学生编制换热器水压试验规程，其中包含人员分工、工具准备、现场准备、操作规程以及文明操作等内容，同时按热气的常见故障、检修方法等知识以备课堂互动。

2.2 分组的科学性，任务实施完善性

在模块任务项目完成后的总结，应包括实训总结报告和体会总结。各组派出一人以答辩的方式讲授该任务的内容，以及解决问题思路和办法，再由教师与学生采用自我评价、小组互评和教师评价方法，最后评选出最佳的小组及排序，给出相应的过程考核成绩。比如：在教师布置作业的基础上，每组可以委派一名代表进行答辩，这个组其他成员可以进行补充，在讲述完之后其他组成员可以对他们的结论进行提问答辩小组成员需要现场解答，最终得出一个相对全面准确的答案。

3 实施模块式一体化教学，提高教师综合素质

3.1 紧跟行业发展，具备不断学习的能力

随着化工行业的发展，在模块式一体化教学过程中同学们会随时随地提出各种各样的问题，这就要求教师不断学习，拓展自己专业知识，把握好重难点，设计出切实可行的模块任务，培养学生发现问题、分析问题和解决实际问题的能力，同时要成为学生学习的榜样，激发学生的学习兴趣与学习动力。

3.2 以身作则，展现自身魅力的能力

最近对化工设备维修技术及应用化工技术专业10级96名同学、11级103名同学、12级109名同学共计308名同学以问卷的形式进行一项调查，在调查中10级、11级、12级分别有81.25%、84.47%和83.48%的同学认为老师的人格魅力能够吸引他们上好课。

因此在专业教师要不断提高自己业务能力的同时，还要展现自身人格魅力，对学生进行言传身教，发挥教师人格魅力潜移默化的影响。

4 实施模块式一体化教学效果分析

几年来，通过对发动机课程的 “理实一体化”教学的实施，以及采取适宜的课堂教学方法，使学生能够很快适应工作需要，取得了良好的教学效果。在对11、12级在校生和10级毕业生教学效果的调查中，通过与在校生、毕业生本人和用人单位的座谈、问卷调查等多方面考察学生对课程的满意度、课堂知识的迁移能力、学生的岗位适应能力以及企业的满意程度。显示了模块式一体化教学的教学效果无论在学生对课程的满意度、课堂知识的迁移能力、学生岗位适应能力还是企业满意度上都有了较大程度上的提高，充分显示出模块式一体化教学对学生职业能力提高的优越性。

参考文献：

[1]楼一峰.关于人才培养模式改革和高职教育发展的深入思考[J].职教论坛，2005（4）.

[2]董丽，王宝昌，孙术发.基于理实一体《发动机构造》模块化教学方法的探究[J].森林工程，2011（5）.

[3]王秀梅，孙萍茹，安连锁.构建“四模块”实践教学体系彰显人才培养特色[J].中国高教研究，2009（2）.

[4]毛近隆，张萍，胡晶红.在有机化学实验中基于5个模块进行PBL教学的实践[J].实验技术与管理，2013（6）.

[5]严希清，陈红艳.基于工作过程的“教学做”一体化教学模式探索与实践[J].职业教育研究，2009（4）.

[6]李军.“教、学、做”一体化任务驱动型高技能教学模式构建[J].职业技术教育，2009（8）.

第5篇：模块化设计技术范文

[关键词]0°方向，一体化提吊、整体滑移、整片嵌入安装

中图分类号：TF321.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0043-01

1、项目概况

随着国内钢铁产业的快速发展，带动了设备技术水平的进步和革新，当前，众多钢铁企业的特大型高炉都开始技术改造，对原有的施工设备进行创新改造成为目前国内外高炉大修工程领域的发展趋势。

串罐式无料钟炉顶装料技术是目前国际上大、中型高炉普遍采用的一种先进的生产工艺，其设备安装质量的好坏直接影响其使用寿命。国内某特大型高炉快速大修工程中炉顶装料系统的安装，由于受现有厂房空间、道路和行车等条件限制，无法采用传统工艺---在高炉180°方向即炉顶行车吊装范围内施工，为此我公司成立技术攻关小组，在总结以往多年来各种高炉安装的经验上，根据该工程的特点进一步深化研究、攻关，开发出特殊环境下大型高炉串罐式无料钟炉顶模块化安装新技术，在保证安全和质量的前提条件下，将关键设备安装到位，降低了施工成本，加快了施工进度，缩短了工期，为实现特殊环境下大型高炉串罐式无料钟炉顶装料设备安全、快速、高效的安装，开辟了新的途径。

2、项目技术难点

1）受厂房条件限制，新旧炉体滑移通道与炉顶设备传统工艺中使用的设备运输通道唯一且重合，施工平面建筑物紧凑以及道路狭窄、弯道小等，使得新的炉顶设备无法运输至炉顶行车的吊装区域；

2）受原有行车能力限制，炉顶设备中称量料罐和旋转料罐环梁两者均为整体供货，设备单重超过了炉顶行车的额定起重量；

3）受空间限制，由于称量料罐和旋转料罐环梁外形尺寸大，不能通过大型吊机吊至炉顶行车在炉体大平台上的吊装区域；

4）受工期限制，如果待新炉壳就位之后再开始炉顶设备的安装，不满足快速大修工期的要求。

3、项目技术主要创新点

1）安装工艺流程的合理设计

针对高炉现场包覆型矩形出铁场、辅助系统设备的点状布置以及周围场地特别狭小的施工环境以及炉体框架的强度、刚度、炉顶吊车起吊能力等不足的情况，开拓创新，制定了“炉体0°侧吊入，一罐一梁整体吊装，炉顶平台搭架滑移，三件一体垂直提吊，支承框架（以下称小框架）分片嵌入，正、倒装法结合安装”的施工新工艺，在保证安全和质量的前提条件下将关键设备安装到位，降低了施工成本，加快了施工进度，缩短了工期，为实现大型高炉串罐式炉无料钟炉顶装料设备快速、安全、高效的安装，开辟了新的途径。

2）自主研发了专用工装

通过自行研发设计滑移装置和称量料罐支撑台架，在无任何起重设备的条件下成功实现了旋转支撑环梁和称量料罐的高空、高重心的横向运输，整个实施过程简单、安全、可靠；通过自行研发设计的整体吊装装置，顺利实现炉顶“两罐一体”一体化吊装。

3）旋转支撑环梁和称量料罐液压同步滑移技术

设计专用液压系统，采用一泵带两缸的办法----即采用一台液压泵，同时带两台液压缸，液压泵安装在两轨道中心，为保证两台液压缸同步，液压油缸、液压管道采用相同横截面与长度。保证了旋转支撑环梁和称量料罐顶推滑移过程中两侧同步和滑移过程中的稳定性。

4）两罐一梁一体化提吊技术

两罐一梁整体提升的总重量达到213吨，因此首先对炉顶大框架在受此荷载之后进行了结构验算，并对其进行了加固处理；两罐一梁整体提升过程中，我们将垂直提升器计算机同步控制系统由自动模式切换成手动模式，对整个提升系统的4个吊点提升设备进行同步微动（上升或下降），或者对单台液压提升器进行微动调整，微动调整精度可以达到毫米级，即时测量即时调整，满足设备安装的精度需要。通过控制旋转支撑环梁的标高、水平度以及位置，保证两罐一梁与炉顶其他设备的装配精度，从而确保投产后炉顶系统的正常运行；

5）采用小框架地面组装、侧向嵌入安装方法

两罐一梁提升到位之后，炉顶空间狭窄，小框架安装空间十分有限，因此炉顶小框架无法垂直安装就位，经研究创新，小框架采用在地面组装，提前吊装至预备安装位，待两罐一梁安装到位后再对其进行侧向嵌入安装，解决了两罐一梁提升到位后小框架难于安装的问题，并大大减少高空拼接的任务，安全且大大节省工期，降低工人劳动强度。

6）炉顶装料设备正、倒装相结合的安装工艺

由于受特殊环境所限，为保证各专业的安装工艺互不干扰，所以决定对称量料罐、旋转料罐支撑环梁、旋转料罐等采用倒装法，称量料罐以下设备采用正装法，扩大了作业面，有利于劳动力的布置，从而加快了宝钢三号高炉大修工程的进度。

四、总结

第6篇：模块化设计技术范文

关键词：模块划分；步骤分析；现代技术；应用

Abstract: with the development of science and technology, the market requirements of mechanical product development to many varieties, small batch, modular design of mechanical products has gradually been valued by all engineering and technical personnel. According to the study, this paper introduces the concrete steps of modular design, the analysis is closely connected with the relationship between modular design and modern technology, the module division of vertical CNC lathe to illustrate the application of the modular design method in the mechanical design of the.

Keywords: module; step analysis of modern technology; application;

中图分类号：S611 文献标识码：A文章编号：

1．模块的划分

1.1 模块划分、接口标准化与组合性和可互换性

模块划分的好坏是模块系列设计的成功关键。既要照顾制造和管理方便，避免组合时产生混乱，具有较大的灵活性，又要考虑到模块系列将来的扩展和向专用、变型产品的辐射。因此必须对系统进行仔细的、系统的功能分析和结构分析。

模块划分时要注意：1）模块在整个系统中的作用及其更换的可能性和必要性；2）保持模块在功能及结构方面有一定的独立性和完整性；3）模块间的接合要素便于联接与分离；4）模块的划分不能影响系统的主要功能。

模块划分原则是：1）力求以少数模块组成尽可能多的产品；2）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；3）模块结构应尽量简单、规范，模块间的联系也应尽可能简单。

1.2 模块化设计方式和模块化系统划分与介绍

1.2.1 模块化设计的主要方式

（1）横向系列模块化设计。不改变产品主参数，利用模块发展变形产品。这种方式易实现，应用广。

（2）纵向系列模块化设计。在同一类型中对不同规格的基型产品进行设计。

（3）横向系列和跨系列综合模块化设计。除发展横系列产品之外，改变某些模块还能得到其它系列产品者，便属于横向系列和跨系列模块化设计了。

（4）全系列模块化设计。全系列包括纵向系列和横向系列。

（5）全系列和跨系列模块化设计。在全系列基础上用于结构比较类似的跨产品的模块化设计。

1.2.2 模块化系统的划分及功能介绍

按照产品中模块使用多少，模块化系统可分为纯模块化系统和混合系统——由模块和非模块组成的模块化系统，机械模块化系统更多的是这种类型。按模块组合可能性多少，模块化系统可分为：闭式系统，设计时主要考虑到所有可能的方案；开式系统，设计时主要考虑模块组合变化规则。模块要实现一定功能，整个产品系列功能和相应的模块类型如图1所示。

基本功能是系统中基本的、经常的、重复的、不可缺少的功能，在系统中基本不变的功能。相应模块称为基本模块。

辅助功能主要指实现安装和联接所需的功能。相应模块称为辅助模块。

特殊功能是表征系统中某种或某几种产品特殊的、使之更完善或有所扩展的功能。相应模块称为特殊模块。

适应功能是为了和其它系统或边界条件相适应所需要的可临时改变的功能。相应模块称为适应模块。

用户专用功能指某些不能预知的、由用户特别指定的功能，

该功能由于其不确定性和极少重复，由非模块化单元实现。

2．模块化设计的步骤分析

模块化设计分为两个不同层次，第一个层次为系列模块化产品研制过程，如图2所示。第二个层次为单个产品的模块化设计，如图3所示。总的说来，模块化设计遵循一般技术系统的设计步骤，但比后者更复杂，花费更高，要每个零部件都能实现更多的部分功能。模块化设计的主要步骤如下：

（1）市场调查与分析，模块化设计成功的前提；

（2）进行产品功能分析，拟定产品系列型谱；

（3）确定参数范围和主参数；

（4）确定模块化设计类型，划分模块；

（5）模块结构设计，形成模块库；

（6）编写技术文件。

3．模块化与一些现代技术的结合

3.1 在对事物的处理上模块化与成组技术的共同特点

模块化与成组技术都是针对现代生产的多样化提出的。成组技术主要以零件在形状、工艺上具有的相似性为其理论依据，研究并利用有关事物的相似性，把相似的问题归类成组，通过对相似零件的标准化和规范化处理，以达到“使小批量的产品具有流水作业的生产方式”的目的。而模块化技术也是追求小批量的系统（产品），中批量的子系统（模块），大批量的元素（零件）的效果，也利用机床部件在功能上的相似性，把那些具有相似功能的部件经过统一、归并和简化而形成模块。两者在对事物的处理上有以下共同点：集中处理具有相似性和重复性的事务；把具有一定相似性和重复性的事物标准化、规范化；信息的重复使用。成组技术在结合计算机技术的条件下，在工艺设计和制造中取得了很大的进展。模块化技术也将具有这个特点。

3.2 与柔性制造技术

柔性制造技术以生产多样化、快节奏为目标，强调系统对生产反应的灵活性和自身的多变性和可变性。模块化正好为实现柔性技术这一要求提供了现实依据，模块化技术在利用通用模块解决机床共性之后，集中精力解决个性问题，并用> 以最少的模块组合成最多的机床>这一指导思想来实现多样化的要求，当以机床为生产工具时，则利用其模块的特性，一机多用，一模多用，通过机床模块的重新组合，达到系统的柔性要求。应用模块化技术，从硬件上实现系统的柔性是目前国内外制造业的一个重要研究方向。

3.3 与计算机辅助技术

将计算机辅助技术（CAD、CAPP、CAM）和数据库技术引入模块化技术，在一定程度上替代人类完成大量人工无法完成的复杂计算和重复性工作，且在稳定性、一致性、条理性等到方面超过了人类。另一方面，通过模块化方法，把复杂系统分解成相对简单的子系统，对各子系统应用计算机技术，可充分发挥计算机的强大功能。

4．模块化设计技术的应用

4.1 数控立式车床模块划分原则

根据现有立式车床的结构形式和模块化要求，模块划分原则可总结如下:以独立的功能单元作为模块，即对于已分解的功能单元在结构上尽可能做到独立化，这样的模块易于拼组和搭配，便于构成多种变形产品；以部件作为模块，这样的模块具有完整性，容易保证装配质量；以组件作为模块，功能分解细化后，还可进一步将部件中的某些组件模块化，通过更换或取舍组件或一些零件，可以使部件具有不同用途和性能。这比更换整个部件要经济灵活。在模块划分过程中，还要重视机床大件(基础件)的模块化，大件的结合要素要规范，便于联接与分离。同时，要考虑在模块中留有一定的发展空间，以便引入新技术时不会阻碍模块的结构。

4.2 数控立式车床的功能分解

在进行模块划分时，必须从数控立式车床的总功能出发，把总功能分解成相对独立的分功能，分功能继续分解至不宜再分时就构成功能元，功能元是组成总功能或分功能的最基本单元，常与一定的功能模块相对应。在进行总功能分解时，应考虑用户的要求和实现总功能所必需的分功能，由于用户条件各不相同，所确定的机床规格及性能也会不同，其模块的组成也会有很大的差异。对于单柱数控立式车床CK系列来说，其总功能为车削，可以车削内外圆柱、内外圆锥、沟槽、平面、螺纹以及各种旋转曲面体。而对单柱数控车铣加工中心CX系列来说，除了上述的车削外，还必须具备有铣镗功能，这些功能可以按传动功能、执行功能、支承功能、辅助功能和监测等分功能进一步分解。

4.3 数控立式车床的模块划分

通过对总功能进行分解，可以看出某一或某些功能与实现某一或某些功能的模块存在对应关系。其中有单一模块实现某一功能，即一一对应关系；某一功能由多个模块来实现，即单对多的关系；某些多个功能由一个模块来实现，即多对单的关系。如图4所示。

根据功能与模块的映射关系，考虑整个数控立式车床系列的特点和结构型式，运用模块划分原则，可以得到数控立式车床较为通用的模块划分，如图5。数控立式车床分为传动模块、执行模块、支承模块、辅助模块、监测模块，并继续往下细分到各功能模块。通过对同一功能模块的分析，由于用途和结构不同，可以得到能够互换并具有相同接口的结构模块，根据结构模块的组合得到不同用途和性能的数控立式车床产品。

5．结语

随着社会的不断发展，模块化设计不断的改善，机械产品在设计过程中，模块设计同时加与各类现代技术相符结合，使其同一产品设计可互换成性能不同的模块，从而形成不同规格产品的生产与应用，不断促进了机械设计创造的发展和创新，对社会经济达到了一定意义的节省利用。

参考文献

[1] 张翔,谢永一.机械产品模块化设计的应用与趋势分析[J]. 经营管理者. 2009(20)

第7篇：模块化设计技术范文

关键词:模块化设计;无人机;设计方法;应用

将模块化设计理念应用到无人机设计当中，不仅能够实现不同的产品功能，满足一定环境下的任务需要，而且能够保证无人机的设计过程满足统一的标准，极大地减少了设计任务量。此外，在无人机设计过程中，引入模块化思想，还可以实现配件通用化的目标，以便满足不同任务需要下无人机的快速改装、维修等工作。由此可见，对模块化设计在无人机设计中的应用进行研究具有重要的意义。

1模块化设计概述

1．1模块化设计的概念。模块化设计就是指把产品的一些生产要素按照功能或者结构实现对产品的部件划分，从而形成通用模块以及专用模块等两个部分，将两种模块进行组合划分，从而形成一个全新的产品，该产品具备多种不同的功能，从而满足用户及市场的需求。模块化设计思想已经被广泛地应用到机械、建筑、军用设备等各个行业当中。1．2模块化设计的意义。一方面模块化设计这一理念不仅推动了科学技术的进步发展，而且在一定程度上加快了人类进化的进程，给社会的发展带来了巨大的动力。另一方面，模块化设计也是绿色设计的重要体现，把模块化设计理念充分地应用到产品的设计过程中，可以节约生产成本、降低市场风险、提高产品质量，保证企业能够很好地适应市场的变化需求。除此之外，模块化设计方式也延长了产品的使用期限，而在产品维护的时候，只需对相应的模块进行检修更换就可以，给产品的升级、维护、应用、处理等带来了极大的便利性。将模块化设计理念应用到产品的设计上不但可以解决工业生产和持续发展之间存在的矛盾问题，极大地提高了各种设备的利用率，而且也节约了大量的时间及经费，在最大程度上满足了人们的各项需求。

2无人机模块化设计的理念

在无人机设计的过程中，模块化技术是产品创新的重要内容。把无人机和相关的机载设备进行整体设计，能够保证无人机具有多样化的功能;把各种机载设备进行模块化组合，能够使得无人机根据实际的需要对不同的载荷设备进行设计，极大地提升了产品的使用效率。2．1能源动力模块。根据飞行器的设计要求，无人机的发动机种类可以分为很多种，在不同的功能需求下，无人机单一化的能源动力不能很好地应对一些突发状况。而通过使用模块化设计方式，可以在必要的情况下把能源动力进行变化，从而提升无人机的工作时长，以满足多样化的任务需要。2．2控制系统模块。无人机的控制是无人机设计时重要的技术问题，由于各种智能化技术的迅速发展，使得无人机的控制系统模块实现数字化和智能化的发展目标成为可能。因此，在无人机模块化设计的过程中，为了实现控制系统模块的便捷化，可以使得操纵模式及结构的智能化，保证无人机能够实现自动修复、诊断等智能功能。2．3机载装备模块。随着各种微型化电子器件的发展，合成孔径雷达等设备不断的向着微型化的方向发展，其机载方式也得到了一定的发展。而通过载荷的模块化设计可以实现模块化设计功能，在原有功能的基础上完成相应的载荷任务。2．4通信增幅模块。无人机不仅要保障自身的安全问题，还要完成信息获取和输送等功能。而通信当中的中继无人机通过通信设备可以完成相应的任务，然而无人机在实际工作当中会受到多种因素的影响，使得通信质量得不到保障。因此，在无人机模块化设计的过程中，需要强化无人机和地面人员之间的通信质量，保证通信的稳定性，在这一条件才能更好地完成任务需求。

3模块化无人机的设计方法

3．1模块化无人机的设计原则。在模块化无人机的设计过程中，需要遵循以下的设计原则。(1)小模块性:产品的体积不应该过大，以便模块之间的组合;(2)易于维护性:必须保证工作人员能够较为方便地对各个部分的模块进行维修与保护;(3)可拆解性:设计的产品各个模块要易于拆解;(4)功能多样性:模块化部件的功能较多且可以满足多样化的需求;(5)安全性:保证无人机的各个模块在设计以及应用的过程中具有一定的安全性;(6)经济性:无人机的各个模块要进行科学的设计，将资源进行最大化利用，从而降低生产成本。此外，在设计的过程中，也要根据国家标准，借鉴无人机设计参数要求，从而符合产品的相关规范。下表为模块化无人机的技术要求。3．2模块化无人机的设计方法。由于模块化设计需要应用在一定范围的产品当中，所以需要对无人机进行整体规划。一旦规划方法存在问题，或者不根据执行规划标准就进行设计工作，会给产品的应用带来不利的影响。因此，要对模块化无人机的设计进行合理的规划。首先，需要对市场进行调研工作，同时对用户的需要进行分析，这是进行无人机设计的重要基础内容，这样才能保证设计出来的产品符合社会的市场需求，进而规划出低成本、高性能的模块化系统。其次，在明确无人机的设计范围后，确定好通用模块以及变动模块，并且根据设计目标进行下一阶段的设计任务。通过这一过程的规划，能够让管理部分和设计部分明确、及时地了解到哪些模块已经设计完成，哪些模块需要进一步优化设计，哪些模块能够进行相互替换等，一旦需要增加新的功能，可以在哪一模块上进行创新设计。因此，对无人机模块化设计进行规划工作不仅避免了工作上的交叉，而且还节约了大量的人力资源及开发成本，在减少研发时间的基础上提高了产品的性能。模块划分不但是无人机设计过程中最基础的内容，还要较为重要的一个环节。科学的模块划分不仅能够美化无人机的外形，提高产品的性能，而且有利于加工制造，节约生产成本，所以相关的技术人员需要切实地做好无人机的模块划分工作。对无人机的模块划分主要可以分为以下部分:(1)以用户的实际需要为根本，通过对用户的需要进行分析，并且进行分析，从而区分出不同的需求模块。在这一过程中，不仅要注意底层的基本需求，还要充分地考虑到时间、环境等因素导致的需求改变。(2)把用户的需求作为基础，从功能层方面对无人机具有的各项功能展开分析，总结出无人机的各个功能，再将功能类似的部分划分到一个单元模块当中，从而产生功能模块，从而降低模块组合的复杂性，形成各种功能性模块。(3)承接功能模块，以结构设计为出发点，对无人机的结构进行模块化划分，以便和功能模块相对应，从而简化模块的划分过程，全方位、多角度地开展模块划分工作。(4)按照现代技术的可行性，使得各个模块可以进行生产制造，其中主要包括加工工艺、维护保养、回收等对无人机进行模块划分。(5)以无人机的整体形态为基础，对其进行科学的调整，经过专业人才的研究探讨，形成最优的划分方案。无人机在进行模块划分之外，也能够对其外观装饰进行模块划分，其中包括色彩、标志、指示灯等。外观装饰所表达出来的产品语义存在着一定的差别，人们通过不一样的装饰模块能够设计出符合自身特点的模块化无人机，从而满足自身的个性化需要。最后，无人机的模块和零件也需要进行标准化及通用化的生产。通过标准化的生产过程，可以使得无人机产品具备科学性和可靠性，极大的减少了生产成本，提高了产品的性能指标。一方面，各个模块可以进行迅速的组合，方式多样化;另一方面，标准化的生产与设计过程能够在最大程度上满足人们的个性化需要以及市场需求，并且可以进行批量生产，提高了生产质量和效率。

4总结

本文通过对模块化设计在无人机设计中的应用研究，使我们了解到了，在无人机设计过程中，引入模块化思想，不仅可以节约生产成本、降低市场风险、提高产品质量，而且可以实现配件通用化的目标，以便满足不同任务需要下无人机的快速改装、维修等工作。因此，要根据模块化无人机的设计原则，对模块化无人机的设计进行合理的规划，以便将模块化的设计理念充分地应用到无人机的设计当中。

参考文献:

［1］王筱淇，刘震磊，李颖，马广平，彭乾坤．四轴无人机总体结构模块化设计［J］．中国科技信息，2020(02):21-23．

［2］肖恬恬．基于小型氢动力无人机的机身结构模块化设计［J］．飞机设计，2018，38(02):7-10+15．

［3］张宗正．一种可行的无人机模块化设计［J］．科学中国人，2017(15):25+27．

［4］苏少良，闫建国，吕永银．某无人机导航控制系统模块化设计［J］．电子设计工程，2013，21(16):79-82．

第8篇：模块化设计技术范文

1.模块化设计原理

模块化设计是实现大批量生产效益的一种有效方法，它可以生产单一产品模块，这些产品模块是具有独立功能和输入、输出的标准部件。这些部件一般包括分部件、组合件和零件等。模块化产品设计方法的原理是，在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列子模块，通过子模块的选择和组合构成不同的顾客定制的产品，以满足市场的不同需求。这是相似性原理在产品功能和结构上的应用，是一种实现标准化与多样化的有机结合及多品种、小批量与效率的有效统一的标准化生产方法。

2.模块化设计应注意的问题

模块化设计的产品体系要比普通的产品设计要繁琐很多，因为模块化设计要在考虑到整体功能的前提下对各个零部件进行设计，针对功能经行模块的划分，这其中要充分考虑到模块组合过程中功能的合并、分解，模块之间是否匹配，使每一个小模块发挥最大的功能。

3.模块化设计的优势

模块化设计与传统设计相比，无论在产品功能与需求方面，还是在产品整体设计方面都具有一定的优越性。模块化设计作为一种设计的新思维和新方法，与传统设计相比较它的竞争优势在设计上解决了品种、规格多样化和生产专业化之间的矛盾，在市场上满足了人们产品多样化的需求和适应激烈的市场竞争。在模块化设计的发展历程中，设计师通过运用新技术不断设计出更高性能的模块，用来代替原有的模块，并且通过这些高性能模块组合出一套新功能的模块系统。通过CAD技术及成组技术，可以用计算机程序管理模块化设计，通过建立的模块化系统，可以将该模块的尺寸、形状及大小存储在计算机中，用户可以直接通过观察电脑屏幕用鼠标点击组合设计，按照用户需要求更改模块化的组合方式，找到最佳的组合方案，直到让用户满意为止。对于一个企业来说，运用模块化设计不仅可以有效地降低生产成本，缩短设计与生产的周期，而且还在无形中增强了在销售市场的压力下企业的竞争能力，为企业带来较高的效益。

二、小户型模块化家具设计分析

详细来讲，家具的模块化设计是从三个要点展开的。第一个要点是家具模块化的总体设计。本阶段是对系统进行总体规划，设计模块化的具体范围。家具模块化的总体设计，是整个设计实现的基础。第二个要点是家具的模块设计。这个要点在整个设计中起着承上启下的作用，是家具模块化设计具体化的重要过程，此阶段的直接影响最终设计效果。第三个要点：家具模块化产品设计。选择模块、组合模块、评价合理性是此环节的主要内容。从这三个要点你会发现，模块家具的设计是由总体到局部，由上部到底层的顺序结构，而且每个要点紧密联系，环环相扣。

三、总结

第9篇：模块化设计技术范文

【关键词】模块化设计 点钞机 传感检测模块 卡扣连接

一、前言

点钞机是重要的金融机具之一。近年来我国点钞机行业稳步发展，点钞机制造企业在100家左右，大部分在广州、浙江、上海、辽宁等省市，而规模以上的企业不到20家，其余均为中小型企业[1]。当前，我国点钞机市场已经逐步饱和，点钞机制造企业存在利润水平低，关键技术和核心技术缺乏，“价格战、渠道战”盛行等问题[1]。近期我国劳动力成本显著上涨，作为劳动密集型行业，点钞机制造企业生产支出也不断上升，迫切需要采用新技术和新方法降低劳动力需求和人工成本。

另一方面，已有的点钞机结构设计都采用传统方法，其捻钞机构、出钞机构、接钞机构都是由相对独立的不同部件组成，并通过螺栓或螺钉与点钞机机架连接，利用电机驱动和同步带或绳轮实现传动；点钞机的各类检测传感器分散安装于点钞机不同位置，接线盒和固定安装步骤繁琐；不同点钞机的零部件经常不通用，b配位置不同，互换性差。这种结构设计和布局造成点钞机加工装配工作量大，难度高，对安装工人的熟练程度和技术要求较高，而目前点钞机制造企业普遍工人流动性大，造成点钞机质量无法进一步提高。因此，有必要对当前点钞机结构设计和布局进行优化，以达到提高产品可靠性、降低装配工作量和技术要求的目标。

二、模块化设计方法和设计步骤

“模块化设计”是指在对一类相同功能的设备或产品进行功能分析的基础上，给出组成改设备或产品的一系列功能模块的划分结果，可以通过选择模块或者通过模块组合实现构成不同产品的目标，从而满足市场和用户的不同需求[2，3]。

基于模块化设计的点钞机产品是由一组特定的模块在一定范围内，组成多种不同功能或相同功能不同性能的点钞机，其中模块是指具有一定的功能的要素结合。采用模块化方法设计点钞机，可以使得点钞机由一些相对独立的标准化模块集合而成，而不是由分散的零部件组成。这些标准化模块具有良好互换性，从而有效简化点钞机的结构，在点钞机流水线生产中实现装配标准化和通用化，有效降低生产成本并提高点钞机质量。

一般情况下，模块化设计方法采用自顶向下的思路，以功能分析、模块划分作为关键，其步骤如下：

（1）市场调研和用户需求分析；

（2）产品功能分析和确定产品系列；

（3）确定产品参数；

（4）给定产品模块化设计类型，划分模块；

（5）完成产品各模块结构设计；

（6）编写技术文件；

（7）产品试制、模块组装和设计改进。

模块化设计过程当中应当充分考虑应用成组技术，即以零件在形状、工艺上的相似性作为依据，并把相似的问题和部件归类成组，通过对相似零件、部件或子系统的标准化和规范化处理，使批量较小的产品也具备流水作业生产的条件。通过成组技术，使得模块化设计的产品更加规范化和通用化，可以极大简化生产装配工序，降低生产作业复杂度。

三、点钞机的模块设计

点钞机的模块划分必须注意其中的模块要实现一定功能，明确整个产品系列的功能和相应模块，其式点钞机类型作为示例如图1所示。划分模块的依据是模块化设计方法思想核心，其中应当考虑模块组合变化规则。模块划分的正确性是点钞机结构设计合理性的关键。

从台式点钞机的现有结构样式和功能要求出发，遵循的模块划分原则是：尽可能以独立的功能单元或者部件、组件为模块，模块在结构上尽可能独立化，使得模块本体容易制造，模块之间尽可能方便装配和定位或连接，从而简化点钞机整机的装配和构成多种点钞机变形产品。

在划分台式点钞机的模块的时候，应当从点钞机总功能出发，分解成独立的分功能。如有必要，分功能则可以进一步划分为子功能。如图2所示，由于点钞机本身不是十分复杂，其模块的划分依据主要按照分功能进行归类。与传统台式点钞机不同是的，本文提出的模块化点钞机设计中的磁检测、红外检测和荧光检测等检测功能，由统一的传感检测模块完成。除体积较大的冠字号图像传感器之外，所有的检测传感器和相关处理电路均集成安装于传感检测模块内部和表面，传感检测模块通过精确合理的卡位和卡扣固定在点钞机机架上。这种设计方式可以有效简化点钞机生产当中的装配工作量，降低对装配工人的技术要求，并提高传感器装配位置精度，提高点钞机产品质量。

除传感检测模块之外，台式点钞机的其余模块，例如电源模块、接钞模块、冠字号检测模块、导钞模块、显示按键模块等，设计中也尽可能在装配前完成模块自身的组装后，多利用卡接类卡扣连接，实现模块与模块之间或者模块与机架之间的固定连接。目前已有的点钞机中，卡扣连接仍然很少使用，主要还是通过螺栓螺钉连接。本文引入的卡扣连接已经成为机电产品装配中重要连接方式，这种方式不需要增加连接零件并且具有装配简单等优点；卡扣连接在汽车、打印机、电脑等众多产品中已经逐渐取代螺钉成为最主要的连接方法[4]，将来也必然成为点钞机的主要连接方式。

四、结论

结合卡扣连接的模块化设计是我国点钞机制造企业产品升级的必由之路，为点钞机设计和生产装配的简单化、标准化以及通用化提供保障。简单方便的卡扣连接，以及易于装配的组件式模块有利于点钞机企业提高产品产量和质量，降低人工成本，有利于我国点钞机制造企业竞争力的提高。

参考文献

[1]王同轴.对点钞机行业发展的几点思考――以苍南为例[J].苍南县金融设备行业协会论坛，2013，http：///Association Journal View.asp SortID=27&ID=123.

[2]蔡业彬.模块化设计方法及其在机械设计中的应用[J].机械设计与制造，2005，（8）：154-156.