《模块化设计思想在工业产品造型设计中的运用.docVIP

模块化设计思想在工业产品造型设计中的运用 1 机械加工的特征 ??? 第一次工业革命后，机械加工逐步成为产品加工成型的主要手段，特别是机械工业产品。机械加工以产品的系列化，加工的标准化，形成零、部件具有通用化、互换性，显示了它强大的生命力。 ??? 系列化的目的在于用有限品种和规格的产品来最大限度、且较经济合理地满足需求方对产品的要求。组合化是采用一些通用系列部件与较少数量的专用部件、零件组合而成的专用产品。通用化是借用原有产品的成熟零部件，不但能缩短设计周期，降低成本，而且还增加了产品的质量可靠性。标准化零部件实际上是跨品种、跨厂家甚至跨行业的更大范围零部件通用化。由于这种高度的通用化，使得该零部件可以由工厂的单独部门或专门的工厂去单独进行专业化制造。 2 机械的设计特征孕育了模块化设计思想 ??? 一般产品设计都具有一个明确的使用功能，机械产品的总体使用功能是通过各个结构来实现的。由于机械产品的结构与功能之间并非是一一对应的关系，一个结构实体通常可以实现若干种功能，一个功能往往又可通过若干种结构实体予以实现。可以视机械产品中的实体结构为结构模块，将机械产品的总体功能分解若干个子功能，功过结构模块将功能模块转化成实体模块，从而实现总体功能。模块化设计方法视产品具有某种功能的实现为整体结构模块，通过各个结构模块的组合，实现产品的整体方案设计。对于特定种类的机械产品，由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易，因此，采用结构模块化方法进行方案设计较为合适。若将结构模块化设计方法用于一般意义的产品方案设计，结构模块的划分和选用都比较困难，而且要求设计人员具有相当丰富的设计经验和广博的多学科领域知识。综上所述，模块化设计思想是建立在系统化设计方法的基础之上，将设计任务由抽象到具体（由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构）进行层次划分，拟定出每一层欲实现的目标和方法，由浅入深、由抽象至具体地将各层有机地联系在一起，整个设计过程系统化，设计有规律可循，有方法可依，易于设计过程的计算机辅助实现。可见，运用建立在系列化基础上的模块化设计思想，已成为现今机械产品设计的一个趋势。在保持产品基本模块的基础上，通过模块化、系列化设计，可以方便地实现内部功能的整合、外部功能的扩展，既保持了成熟产品的内在优势，又大大拓宽了产品创新发展的空间。产品系列化、组合化、通用化和标准化孕育了模块化设计技术。 3 模块化设计思想对工业设计的影响 ??? 模块化思想起源大工业生产，其目的在于简化设计程序和制造过程，缩短产品研制和设备准备的时间。工业设计涉及的内容较广，曾经对世界经济的发展做出过重大的贡献，工业设计主要任务是研究产品与人之间相互协调的关系，工业产品的结构形态是工业产品造型的载体。伴随着现代科学技术深入和分工进一步地细化，将在机械加工方面获得成功的模块化设计思想引入工业设计，能协调设计中多个需求，实现整体系统、创造多个不同的形态并降低产品成本的一种有效方法和有力的尝试。 ??? 工业设计专业是基于机械化大工业的基础上诞生发展的，在他身上带有明显机械的标准化、批量化、组合化、通用化等痕迹，在现代加工成型的3种主要手段中，机械加工成型，在企业中至今仍占有一定的比例。模块化设计思想在机械加工中成功地运用，必然会影响工业设计的模式；产品的成型与产品设计程序、产品形态的美观与实用效果、加工工艺、材料选择、运用何种科学技术，用什么样的加工设备、使用的环境和要求、经济定位等因素都会对产品的造型设计形成阶段性的影响。 4 模块化设计原则 ??? 机械产品的模块设计，是以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品通用零、部件等，描述设计任务，即分解系统时就考虑每个分模块是否对应的产品功能目标，这样，能够在产品规划阶段就消除设计模块中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。传统的机械设计将模块设计的功能化产品结构分为4层，产品-功能组成-主要功能组件-功能元件。见图1，并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、降低制造风险十分有利。 ??? 提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构，组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口，并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化，具有互换性、相容性和相关性。结合软件构件技术和CAD技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将工业产品由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级