模塊化設計技術精選(九篇)

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第1篇：模塊化設計技術范文

溫差發(fā)電片；外形設計；空調(diào)熱風；家居低碳

當今世界，能源與氣候問題日益突出，在全球氣候變暖的大背景下，低能耗、低排放、低污染的“低碳經(jīng)濟”時代即將到來。低碳的循環(huán)的能源亟待發(fā)展，對于家居生活的低碳能源倡導，我們還沒有投入足夠的關注。低碳家居作為一個新興理念在未來發(fā)展中將逐漸顯現(xiàn)出其價值。本文關注這一理念，并對家居低碳概念付諸實際行動。溫差作為我們?nèi)粘Ｉ钪袠O其常見的物理現(xiàn)象，有著其不為大多數(shù)人所洞察的潛在能量，目前對于這塊能量的利用還處于初步的階段，我們采用半導體溫度發(fā)電模塊來對熱源能量進行轉(zhuǎn)化[1]，其具有無噪音、低污染、轉(zhuǎn)化率相對較高等優(yōu)點，可廣泛地用于對家電廢熱的回收及利用，所產(chǎn)生的電能可作為家庭輔助電力供應系統(tǒng)來使用。

本器件的重要組件為半導體溫差發(fā)電片，其以塞貝爾效應[2]為基本原理制成。半導體溫差發(fā)電是一種將溫差能（熱能）轉(zhuǎn)化成電能的固體狀態(tài)能量轉(zhuǎn)化方式。事實上，溫差發(fā)電片在溫差較小的范圍內(nèi)并不能體現(xiàn)實際的利用價值。本文選擇空調(diào)外機出風作為熱源，很大程度上考慮到空調(diào)其出風口的溫度相較于環(huán)境存在較為可觀的溫差。

在空調(diào)外機的出風口處架一與出風口大小相匹配的圓弧形罩面（其尺寸隨空調(diào)設計規(guī)格的不同而調(diào)整），照面內(nèi)部規(guī)則鑲嵌若干溫差發(fā)電片如圖1（a），系統(tǒng)整體功能的實現(xiàn)是通過熱風使得罩面兩側形成一定溫度差，內(nèi)部的溫差發(fā)電片通過線路排布，整合成效率較高的轉(zhuǎn)化裝置，所產(chǎn)生的電能經(jīng)由配置控制電路或儲存在蓄電池或直接加載到用電器上。罩面由五個支架固定在空調(diào)外機上，罩面與出風口之間留有空隙，使熱空氣向側面流通，防止外機散熱受阻，引起壓縮機無法工作。發(fā)電片在罩面內(nèi)部的排布參照太陽能電池方陣，其主件是由溫差發(fā)電片單體串并聯(lián)獲得[3]，其撲拓結構如圖1（b）。

考慮陣列中所有模塊兩端的溫差構成矩陣 T

假設熱電偶的賽貝克系數(shù)[4]，模塊的內(nèi)阻和導熱性都與溫度無關。我們可以將陣列模塊等效為一個電壓源，其開路電壓和電阻分別為和，不考慮輸出電流的限制，所以可計算得：當時，輸出功率取到最大：

這里是單一熱電偶的塞貝克系數(shù)； 是與組件相關的導熱性系數(shù)； t是組件兩端的溫差。從上式看出，該裝置的輸出功率主要受三個因素影響：發(fā)電片的規(guī)格及性能參數(shù)；模塊的陣列拓撲結構；兩端溫差。

溫差發(fā)電罩面包括鋁制外殼層、溫差發(fā)電片、線路排布通道、內(nèi)殼層、整體電流輸出線路管，溫差發(fā)電片利用軟性導熱硅膠絕緣墊固定在散熱鋁槽所做外殼。軟性硅膠導熱材料有良好的導熱能力、高強的絕緣效果、厚度可選擇、柔軟而富有彈性等特點，引導熱量由內(nèi)而外，分散熱量使空間內(nèi)達到均溫。在散熱設計中的應用是很廣泛的。

我們所用的溫差發(fā)電實驗通過構建冷熱源，模擬溫差發(fā)電裝置工作環(huán)境，測定溫差發(fā)電裝置在不同溫差條件下的熱電特性。實驗得出TEC112706T200溫差發(fā)電片發(fā)電特性如下：

表1 溫差發(fā)電片測試一試驗組數(shù)

實驗條件說明：冷源溫度恒定為30℃；熱源加熱至穩(wěn)定20秒后讀數(shù)；熱源初始溫度為35℃，逐漸上升。實驗測試不同溫度等級下的空載電動勢得到變化曲線，兩組全呈線性增長的變化趨勢。由表知，當溫度在45℃到55℃時，其發(fā)電特性接近于水平，能得到穩(wěn)定電壓1V。我們估計在夏季室外的溫度平均可達32℃，而空調(diào)外機吹出的熱風的溫度可達70℃左右。這里的溫差在考慮到罩面導熱損耗所產(chǎn)生的的溫差趨近因素，我們可以確定該款溫差發(fā)電片能達到預定的功率輸出。但是顯而易見，其電壓水平達不到正常用電器的工作電壓，所以可以通過上述的陣列排布將多片串并聯(lián)起來提高電壓，并且針對這一溫差發(fā)電組件，設計系統(tǒng)的蓄電電路，將溫差發(fā)電片組件所產(chǎn)生的電能，經(jīng)過升壓，穩(wěn)壓進而儲存到蓄電池中以備使用，該電路結構簡單，體積小，成本低，而且轉(zhuǎn)換效率達到了90%以上。

結論：我們通過溫差發(fā)電片模塊化的設計，使其與空調(diào)相配套，構成可靠，低碳的發(fā)電系統(tǒng)。并且對該模塊組件進行陣列線路的分析，推導得到該模塊所能輸出的最佳功率的表達。并且選用到一款合適的溫差發(fā)電片，對他的在溫差的主要性能參數(shù)進行了試驗檢測，其符合日?？照{(diào)使用的環(huán)境情況。最后本文還通過整合蓄電電路，解決了整個系統(tǒng)所產(chǎn)生電源的存儲和正常范圍內(nèi)電壓驅(qū)動等問題。

第2篇：模塊化設計技術范文

【關鍵詞】油田地面工程；輸油泵；模塊化設計

一、引言

針對油田地面工程快速發(fā)展的現(xiàn)狀，結合計算機行業(yè)、汽車制造業(yè)、船舶制造業(yè)等行業(yè)的模塊化應用情況，油田專家提出將油田地面工程模塊化建設，以節(jié)省工程投資和設備運行費用。輸油泵是油田地面工程的重要設施，其設計制造可依據(jù)國內(nèi)相關標準規(guī)范的技術要求，通過多年的行業(yè)發(fā)展，輸油泵的設計、建造和運行積累了豐富經(jīng)驗，各類型的輸油泵實現(xiàn)標準化、系列化制造。這些都為輸油泵模塊化設計奠定了基礎。

二、模塊化設計

模塊化設計是在傳統(tǒng)設計基礎上發(fā)展起來的一種新的設計思想，它是指在對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產(chǎn)品，以滿足市場的不同需求的設計方法。[1]模塊化設計作為一種新技術被廣泛應用于汽車制造、電子產(chǎn)品、航天、航空等設計領域。

油田地面工程建設模塊化設計是針對油田地面工程中具有獨立功能、可組合、可替換的站場、區(qū)域等物理單元進行模塊化設計、建造，以便在重復、類似的工程項目中組合、復用、預制，以達到節(jié)約投資、縮短工期、提高工程質(zhì)量的目的。

三、輸油泵模塊化設計

油田地面工程輸油泵主要包括油、氣、水混輸，含水原油的輸送和凈化原油的輸送。[2] 輸油泵作為一個工藝單元，由輸油泵、進出口管路及管道附件、流量計，配套的自控設備和電力設備組成。

（一）模塊劃分

輸油泵模塊化設計的前提是對輸油泵的應用進行歸納，針對不同的環(huán)境條件、輸送介質(zhì)和工藝流程，按照輸油泵設計的相關標準規(guī)范對輸油泵進行系列劃分。輸油泵具有輸量變化大、介質(zhì)粘度范圍廣、含有雜質(zhì)多、運行時間長等特點。油田地面工程常用的輸油泵為離心泵和容積泵，離心泵分為單級離心泵和多級離心泵，容積泵分為螺桿泵和往復泵。

輸油泵的基本功能是為工作介質(zhì)提供輸送動力，克服管道摩阻，將介質(zhì)輸送到下游站場或工藝設施。為了便于對輸油泵的模塊進行分類，我們以輸送介質(zhì)的原油物性為依據(jù)。在集輸系統(tǒng)中，輸油泵的類型分為一般原油輸送泵、稠油輸送泵和輕油輸送泵。一般原油輸送泵的介質(zhì)具有粘度低、凝固點低的特點，常選用離心泵。稠油輸送泵的介質(zhì)具有粘度高、凝固點高，含雜質(zhì)顆粒，輸送溫度一般在50～80℃，常選用容積泵。輕油輸送泵的介質(zhì)除了具有密度低、粘度低的特點，還時常含有天然氣凝液。

（二）模塊工藝設計

1.模塊類型

輸油泵的模塊劃分為模塊化設計提供依據(jù)，我們以某油田稠油輸送泵為例，分析如何進行一類輸油泵模塊的設計工作。該油田集輸系統(tǒng)稠油物性見表3.2-1，原油粘溫數(shù)據(jù)見表3.2-2，開發(fā)區(qū)塊產(chǎn)能預測指標見表3.2-3。

根據(jù)模塊設計的基礎數(shù)據(jù)，按輸油泵模塊劃分方式，確定輸油泵的類型。第一個劃分依據(jù)是原油類型，為稠油輸送。第二個劃分依據(jù)是站場類型，為接轉(zhuǎn)站。第三個劃分依據(jù)是工藝流程，為增壓泵。這樣就確定輸油泵的模塊為稠油接轉(zhuǎn)站增壓泵。

2.模塊參數(shù)

根據(jù)模塊類型，進行具體的輸油泵工藝設計。稠油輸送泵選型應考慮原油粘度、含水及含砂的影響，一般宜選用容積泵。[1]為此確定模塊的泵型為容積泵。輸油泵主要設計參數(shù)是泵的排量、揚程（使用容積泵時，為排出壓力）和電機功率。根據(jù)油田地面集輸方式，模塊的排量和揚程由原油粘度、接轉(zhuǎn)站設計規(guī)模和輸油管道水力熱力條件確定。根據(jù)設計基礎數(shù)據(jù)，接轉(zhuǎn)站設計規(guī)模為20×104t/a，原油含水率為80%，輸油泵模塊流量為118m3/h，排出壓力為2.0MPa。按容積泵軸功率計算公式3-1，計算輸油泵有效功率為64.3kW。由于輸送稠油的粘度大，并含有少量伴生氣和雜質(zhì)顆粒，選用單螺桿泵作為模塊的核心設備。

（3-1）[3]

式中 Ne―泵的有效功率，kW；

P―泵的排出壓力，MPa；

Q―泵的流量，m3/h。

由于泵制造廠商繁多，每個廠商的制造工藝不同，造成泵的效率、外形尺寸和重量不一致，影響模塊復用。泵的選型必須按照模塊化設計的要求確定，規(guī)定泵主要參數(shù)，包括流量、揚程、效率、電機功率、外形尺寸、重量和管口規(guī)格等參數(shù)。稠油接轉(zhuǎn)站增壓泵模塊的主要工藝參數(shù)見表3.2-4。

3.工藝設計

在選定模塊輸油泵的類型后，需進行稠油接轉(zhuǎn)站增壓泵模塊的典型流程設計。容積泵必須設計旁路回流閥調(diào)節(jié)流量。泵體上不帶安全閥的容積泵，在靠近泵出口管段上必須安裝安全閥。[2]模塊工藝流程包括進出口管線上的截斷閥、過濾器、溫度壓力儀表、安全閥和止回閥等閥門儀表，及旁路回流流程。模塊化設計需確定模塊內(nèi)管道、管件和閥門的制造標準，可執(zhí)行GB國家標準、HG化工標準或SH石化標準。

根據(jù)模塊的工藝流程，可以確定模塊的典型管道安裝形式。將輸油泵及其管道附件安裝在橇座上，對模塊進行工廠加工、橇裝化制造，并在類似站場進行復用。為便于模塊的組合復用，模塊化設計需要考慮模塊的制造、運輸和安裝，模塊尺寸不應超過規(guī)定尺寸。根據(jù)公路運輸?shù)南嚓P規(guī)定，要求運輸車貨尺寸（長×寬×高）不能超過18.1×2.5×4.0m。[4]稠油接轉(zhuǎn)站增壓泵模塊尺寸為11.5×1.7×1.5m。對于單螺桿泵模塊化設計，還應考慮模塊的日常維護，在泵出口留有拆卸短接，保證螺桿的更換空間。

（三）模塊配套設計

為保證模塊的完整性，模塊化設計不僅包含工藝設計，還包括輸油泵的結構、電力、自控等配套設計。

結構設計將輸油泵、進出口管道及附件通過螺栓和管道支架固定在橇座上。根據(jù)模塊運輸和吊裝時的受力情況，確定橇座的結構形式。稠油接轉(zhuǎn)站增壓泵模塊橇座采用碳素鋼焊接而成，在支架固定處設置墊板，并在橇座四周設置吊鉤板，便于模塊吊裝。

電力設計在模塊上設置輸油泵電機的動力電纜接線和防爆操作柱，對輸油泵進行現(xiàn)場啟?？刂?。為降低能耗，輸油泵采用變頻控制，電機運行狀態(tài)反饋至控制系統(tǒng)，并在控制室實現(xiàn)遠程自動啟、停泵。

自控設計根據(jù)原油物性和模塊操作壓力、溫度，對輸油泵模塊內(nèi)的壓力表、溫度計進行選型。溫度檢測儀表采用變送器直接安裝在傳感器上的一體化溫度變送器。壓力變送器選用帶就地表頭指示的智能壓力變送器。針對單螺桿泵的運行特性，輸油泵設置泵體干運行保護，對輸油泵的轉(zhuǎn)速、溫度、壓力進行檢測，實現(xiàn)高溫、高壓報警停泵。

四、輸油泵模塊應用

近些年，國內(nèi)各大油田都對輸油泵的模塊化設計進行了探索，根據(jù)油田自身生產(chǎn)建設需求，確定輸油泵的標準化、系列化，為輸油泵的模塊化設計奠定基礎。大慶油田針對低滲透油田地面建設特點，對轉(zhuǎn)油站、注水站、聯(lián)合站中的工藝模塊采用個性化設計和共性化設計相結合的方式，建立各類輸油泵的模塊化圖集，根據(jù)實際需要調(diào)用相關模塊完成站場設計，提高設計效率。[5]長慶油田為適應大規(guī)模開發(fā)需要，對增壓站的模塊形式、設備選型、配管安裝和建設標準進行了全面優(yōu)化和統(tǒng)一，確定不同規(guī)模和工藝的8種增壓泵模塊。[6]勝利油田針對東部油田、西部油田和海上油田不同的集輸現(xiàn)狀，確定多個系列增壓泵模塊，編制相關技術規(guī)格書、設計模塊和設備材料清單。各油田在輸油泵模塊化設計方面均取得了初步成效，隨著油田建設的發(fā)展和工程設計技術水平的提高，模塊化設計將達到一定規(guī)模，更好的服務于油田建設。

五、結論及建議

工程設計人員經(jīng)過近些年的探索，已初步摸索出模塊化設計的思路，優(yōu)化輸油泵模塊工藝流程、設備選型、配管安裝和結構、自控、電力等設計。分析輸油泵的設計建造過程，滿足模塊組合、復用、預制的要求，提高輸油泵模塊化技術水平。通過采用輸油泵模塊化設計，有效提高設計進度，利于輸油泵模塊化采購，節(jié)約投資。同時，縮短整個工程的建設周期，保證工程質(zhì)量，提高油田開發(fā)的經(jīng)濟效益。

輸油泵模塊化設計剛剛起步，由于各油田生產(chǎn)情況和泵制造廠商不同，輸油泵模塊只能在油田內(nèi)部相似區(qū)塊間使用。工程設計人員應加強交流，整合模塊系列，完善模塊設計，提高其通用性，使其具有更強的復用性。

參考文獻：

[1]（美）卡麗斯?鮑德溫，設計規(guī)劃（模塊化的力量第1卷），中信出版社，2006.03。

[2]中華人民共和國國家標準，油氣集輸設計規(guī)范 GB50350-2005，原油泵輸，中國計劃出版社，2005.08。

[3]《油田油氣集輸設計技術手冊》編寫組，油田油氣集輸設計技術手冊上冊，石油工業(yè)出版社，1994.12，第六章第一節(jié)，457-458。

[4]中華人民共和國國家標準，道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值 GB1589-2004，車輛外廓尺寸要求，中國標準出版社，2004.04。

第3篇：模塊化設計技術范文

【關鍵詞】實例淺析數(shù)控車床智能模塊化算法

從上個世紀五十年代末開始，國外已經(jīng)開始模塊化設計的研究，但研制的模塊化產(chǎn)品不能有效的進行創(chuàng)造性設計，智能性差，適應能力差，目前模塊化設計是向著智能型、通用型系統(tǒng)方向發(fā)展，模塊化設計的目的就是滿足客戶需求條件的模塊組合，模塊化設計可以通過多種途徑獲取有效信息，通過上門服務獲取信息、通過通信途徑等其他途徑獲取信息，并根據(jù)用戶需求快速地從模塊庫中求解出所需要的模塊?，F(xiàn)在我們以臥式數(shù)控車床為實例，提出數(shù)控車床智能模塊化設計方法，解決模塊智能化選擇功能、算法功能及環(huán)境適應功能。

一、數(shù)控車床智能模塊的選擇及其算法

1.智能模塊的選擇

首先，基于用戶需求下，總用戶需求是臥式數(shù)控車床層次結構圖的第一層；其次，將總用戶需求分解組合得到第二層，包括性能、可靠性和維修性三類分項需求；第三層包括加工范圍、使用壽命和精度等，是從屬與各分項需求的具體用戶需求。

2.智能模塊的算法

首先，數(shù)控車床的判斷矩陣及相對權重的構成和確定。在構造判斷矩陣時，要根據(jù)下層各元素對上層某元素的相對重要性，把下層第i個元素對第j個元素的相對重要程度估計值記為aij，在這一步中要反復回答兩個元素ai和aj那個重要些。并且為了使結果更加合理，可以請有關專家、用戶等發(fā)表看法，從而構成了一個n階判斷矩陣：

當RC>0.1時，應當適當修正判斷矩陣，

二、臥式數(shù)控車床方案設計智能模型組合的構建與優(yōu)化

1.方案設計智能模型組合的構建

根據(jù)獲取的臥式數(shù)控車床用戶需求及其權重，依據(jù)機床企業(yè)的市場競爭和技術競爭評估，建立臥式數(shù)控車床產(chǎn)品規(guī)劃階段的質(zhì)量屋，左墻為臥式數(shù)控車床用戶需求及其權重；天花板包括最大切削直徑、最大回轉(zhuǎn)直徑等；房間為臥式數(shù)控車床個技術特性與各用戶需求的相互關系；屋頂為產(chǎn)品技術特性之間的自相關矩陣；地下室包括技術競爭性評估等和技術特性的重要度；右墻為基于用戶需求下，來評估本公司和競爭者公司的產(chǎn)品。

2.方案設計智能組合的優(yōu)化

建立臥式數(shù)控車床產(chǎn)品質(zhì)量屋能夠組合出用戶總體滿意度最大化的車床，為了在有限資源約束下，進一步建立起優(yōu)化決策模型，選擇出車床關鍵技術特性。假設模塊組合設計投入的總成本為C，為了滿足需求的技術特性，通過產(chǎn)品規(guī)劃階段質(zhì)量屋確定有m項，總時間不能超過T。如果為組合設計第j項技術特性需要時間的區(qū)間估計；而是組合設計第j項技術特性所需要費用的區(qū)間估計值，則j 項技術特性進行設計達到的用戶滿意度.

為了最大限度地滿足用戶需求，數(shù)控機床模塊組著設計者要分別估計各項技術特性的設計費用和時間區(qū)間。依次計算出相應的pj值，并將其帶入臥式數(shù)控車床產(chǎn)品規(guī)劃階段優(yōu)化鞠策模型公式中，最后對該模型運用0-1整數(shù)規(guī)劃法求解，在現(xiàn)有資源和時間約束條件下，使六項技術特性在模塊組合過程中滿足相應技術要求。

三、臥式數(shù)控車床方案設計智能模型實例檢索、評價

本文根據(jù)質(zhì)量屋確定車床固定樣品和樣品集示例，分別計算出模糊相似優(yōu)先比矩陣，得到臥式數(shù)控車床樣品集的一個優(yōu)劣次序，求出第一優(yōu)越對象，找出確界最大者所在的行，對其進行自然數(shù)順序編號，得到各技術特性相似順序編號表。通過知悉各技術特性和重要度尋找相似實例，并采用加權平均法進行模糊綜合評判，將技術特性的重要度歸一化，根據(jù)各技術特性的優(yōu)選順序編號，計算出各技術特性的相對權重，計算出各實例的相似拍訊數(shù)值，并根據(jù)S值的大小，能夠判斷機床與用戶需求的機床相似。

參考文獻

第4篇：模塊化設計技術范文

關鍵詞：化工設備 模塊式教學 一體化教學 教學改革

《化工設備維護檢修技術》是化工設備維修技術專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，是校企合作開發(fā)的基于化工企業(yè)實際工作過程的模塊式“教學做”一體化課程。主要培養(yǎng)學生能安全使用和維護儲罐類容器、換熱器、間歇反應器、連續(xù)反應器等化工設備，能夠判斷常見的故障并能維修。通過該門課程的學習，學生能夠鍛煉和提高對設備維護、檢修、制造和安裝的專業(yè)能力，同時培養(yǎng)與他人合作，吃苦肯干的精神；在教學的過程中注重學生合作精神、解決問題能力以及社會協(xié)作能力的培養(yǎng)；使學生擁有化工設備使用與維護崗位人才具備的職業(yè)能力，以及可持續(xù)發(fā)展的能力。因此，在教學過程中，針對學生就業(yè)的實際情況，本文通過對《化工設備維護檢修技術》這門課程進行多年的教學研究和摸索，進而在一定程度上通過充分利用現(xiàn)有的實訓基地和教學資源，大膽改進和創(chuàng)新以往的教學方法，重視模塊式一體化教學過程，進一步提高學生學習的積極性和主動性，營造良好的學習環(huán)境，進而在一定程度上提高教學質(zhì)量。

1 職業(yè)教育新的教學模式探索――模塊式一體化式教學改革

所謂模塊式教學，通常情況下是指在技術方面具有代表性的實例劃分模塊組織教學的教學模式。對于我們處于變革中的職業(yè)教育來說，這種以實例技術為中心組織技術教學的教學方法具有重要的指導意義。所謂模塊式一體化教學是指把原來基礎理論和職業(yè)素養(yǎng)教育界貫穿于以相應技能的整個過程中，專業(yè)技術培養(yǎng)模塊需要按照技能培養(yǎng)的要求進行編制，開展“教學做一體化教學”。

所謂模塊式一體化教學是指，按照“實用為主，夠用為度”的原則，結合培養(yǎng)目標的職業(yè)要求，以技能訓練為核心，進而在一定程度上確定該項技能所需要的知識內(nèi)容，同時建立相應的教學功能模塊，進一步將理論教學和實踐教學進行結合，完成培養(yǎng)計劃。

1.1 模塊式一體化教學過程的實施

在實施模塊式一體化教學過程中，堅持技能訓練的主導地位、理論教學與技能訓練有機結合、靈活性和實用性相結合的原則。在傳統(tǒng)的職業(yè)教育中，組織與實施教學的過程，通常情況下采用“理論教學和實訓分開組織”的模式，進而在一定程度上導致理論教學和實踐教學相互脫節(jié)，對于技能訓練和理論教學孰輕孰重因教師不同而存在一定的差異。在一體化模塊式教學過程中，設置教學環(huán)節(jié)和進度需要以技能訓練為核心，理論教學服務于技能訓練，同時強化了技能訓練的主導地位，在一定程度上符合了職業(yè)院校學生的個性特點。在教學過程中，確保理論教學與技能訓練的同步性，理論與實踐相互結合，通過實踐驗證理論，注重培養(yǎng)知識應用能力。另外，模塊的選擇目標性強且靈活?？梢詫π袠I(yè)中出現(xiàn)的新材料、新技術、新工藝進行新模塊添加。

首先，要建立“教學做一體化”教室，為理論教學與專業(yè)技能訓練提供實施平臺。

“教學做一體化”，對于專業(yè)課的教學，教師通過實訓設備來進行。將傳統(tǒng)的“先理論，后實訓”轉(zhuǎn)變?yōu)椤斑吚碚?、邊認識、邊實踐”的教-學-做一體的教學模式，進而在一定程度上將課堂搬到實訓基地，進一步解決了理論與實踐不同步，以及學生學習效率低的現(xiàn)象。在教學過程中引入“做中學、學中做”的教學方法，通過多媒體和實物相結合的教學方式，老師講解相應的結構和原理，在老師指導下，學生進行拆裝，通過動手拆裝，學生在一定程度上能夠更好地掌握系統(tǒng)的結構和原理。同時直觀教學一方面可以激發(fā)學生的興趣，另一方面培養(yǎng)學生的觀察能力，進一步增強感性認識，便于理解知識結構和原理。例如：在進行換熱器的檢修與維護教學時，教師通過多媒體講解各種換熱器構造和原理，讓學生先有一定感性認識，然后指導學生進行換熱器的拆裝實訓，進一步了解其結構和工作原理，同時可以讓學生觀察封頭、管箱、換熱管、折流板等形式與位置，在拆裝的過程中，進行互動，激發(fā)學生學習興趣，為下一步檢修維護奠定基礎。

其次，模塊式一體化教學過程的實施過程中采用任務教學法，在設置任務模塊時要體現(xiàn)“以任務為主線、學生為主體”的特征，并且在一定程度上突出任務的使用性和系統(tǒng)性，進一步使學生能夠結合自己所學知識點有層次、有邏輯地分析和解決問題。例如：在進行換熱器的檢修與維護教學時，教師根據(jù)化工生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的換熱效率下降的問題進行任務設置，要求學生先進行分析，找出可能存在的問題，同學之間討論，教師引導下確定檢修方案；然后按照檢修方案進行檢修，直至達到符合生產(chǎn)要求。檢修的整個過程把整個知識體系聯(lián)系起來，使同學們不僅鞏固了所學的理論知識而且培養(yǎng)了學生分析解決問題的能力。

最后，采用 “模塊式一體化教學” 和“計算機仿真教學”保證課堂質(zhì)量，在完成理論和實訓教學的基礎上，利用東方仿真的仿真軟件進行仿真實訓，將實物流程裝置、測控通訊系統(tǒng)與全數(shù)字仿真技術相結合，進而在一定程度上運用高精度仿真數(shù)學模型，對于實際裝置物理化學特性可以不受約束地進行模擬，對于裝置的開車、停車、正常運行調(diào)控、緊急停車和事故處理等，可以進行全工況、動態(tài)、實時地進行模擬。采用仿真DCS對控制系統(tǒng)進行模擬，其要求和真實DCS一致，并配有工業(yè)鍵盤。在一定程度上能夠為受訓者提供一個真實化工生產(chǎn)操作控制模式、方法與環(huán)境； 同時具備運行培訓項目軟件、事故設置軟件和運行操作評價軟件?？梢詽M足培訓的自動評價、組織、全工況記錄和管理問題；具有真實感強、無須物料、沒有產(chǎn)物和副產(chǎn)物等特點。例如：在乙醛氧化制乙酸的仿真實訓中，涉及到機泵的控制、溫度壓力、物料等，并有相應的思考題。在實訓過程中可以設置故障，訓練學生分析分體解決問題的能力，使學生不僅鞏固了所學的理論知識，培養(yǎng)了學生分析解決問題的能力，而且是學生了解工藝，更好的預防故障、發(fā)現(xiàn)故障、解決故障，保障生產(chǎn)的順利進行。

1.2 實施模塊式一體化教學，完善考核過程

《化工設備維護檢修技術》教學采用實施模塊式一體化教學，分為5個模塊，模塊一是罐區(qū)單元維護與檢修，模塊二是換熱器單元維護與檢修，模塊三是間歇反應釜單元維護與檢修，模塊四是連續(xù)反應釜單元維護與檢修，分別由4位教師負責，每個班級學生分為4個小班，每個小班人數(shù)9-10人，在一個學期中以小班為單位循環(huán)學習4個模塊。

對于每個模塊的教學和考核，通常情況下都是以小組為核心，在課堂教學過程中，以學生為主體，教師通過為學生提供知識要點、分析解題思路和重點難點，進而在一定程度上激發(fā)學生學習的興趣，以及學習的積極性和主動性，在整個課程中始終貫穿考核，同時以小組為單位進行考核，并且采用自我評價、小組互評和教師評價的方式對學習結果進行評價；通過采用加減分制，以80分為基準分，對每個組進行綜合考評，給出相應的小組成績，同時以此成績作為基礎，在組成績的基礎上，根據(jù)課堂互動表現(xiàn)、實訓總結報告完成情況和單元仿真實訓的成績分別對每個人的具體分數(shù)進行加減，一方面培養(yǎng)了學生們的團隊精神，另一方面確保了成績的公平性。

2 改革課后作業(yè)形式推進實施模塊式一體化教學

2.1 模塊任務的合理性、關聯(lián)性和可操作性

任務布置根據(jù)學生的實際情況和學生感興趣的方向來設置任務。任務盡要包含多項知識點并盡可能地使用實踐環(huán)節(jié)，并被大多數(shù)學生所認可，項目的難易度要針對學生的實際水平來確定，學生在經(jīng)過深思熟慮和教師指導能夠客觀給出任務評價、解決問題的方法和撰寫總結報告。增強區(qū)分度，確保公平，教師能夠根據(jù)作業(yè)情況能夠客觀公平地給出相應評價。例如：在換熱器單元維護與檢修模塊檢修完成投入生產(chǎn)前的壓力試驗，要求學生編制換熱器水壓試驗規(guī)程，其中包含人員分工、工具準備、現(xiàn)場準備、操作規(guī)程以及文明操作等內(nèi)容，同時按熱氣的常見故障、檢修方法等知識以備課堂互動。

2.2 分組的科學性，任務實施完善性

在模塊任務項目完成后的總結，應包括實訓總結報告和體會總結。各組派出一人以答辯的方式講授該任務的內(nèi)容，以及解決問題思路和辦法，再由教師與學生采用自我評價、小組互評和教師評價方法，最后評選出最佳的小組及排序，給出相應的過程考核成績。比如：在教師布置作業(yè)的基礎上，每組可以委派一名代表進行答辯，這個組其他成員可以進行補充，在講述完之后其他組成員可以對他們的結論進行提問答辯小組成員需要現(xiàn)場解答，最終得出一個相對全面準確的答案。

3 實施模塊式一體化教學，提高教師綜合素質(zhì)

3.1 緊跟行業(yè)發(fā)展，具備不斷學習的能力

隨著化工行業(yè)的發(fā)展，在模塊式一體化教學過程中同學們會隨時隨地提出各種各樣的問題，這就要求教師不斷學習，拓展自己專業(yè)知識，把握好重難點，設計出切實可行的模塊任務，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決實際問題的能力，同時要成為學生學習的榜樣，激發(fā)學生的學習興趣與學習動力。

3.2 以身作則，展現(xiàn)自身魅力的能力

最近對化工設備維修技術及應用化工技術專業(yè)10級96名同學、11級103名同學、12級109名同學共計308名同學以問卷的形式進行一項調(diào)查，在調(diào)查中10級、11級、12級分別有81.25%、84.47%和83.48%的同學認為老師的人格魅力能夠吸引他們上好課。

因此在專業(yè)教師要不斷提高自己業(yè)務能力的同時，還要展現(xiàn)自身人格魅力，對學生進行言傳身教，發(fā)揮教師人格魅力潛移默化的影響。

4 實施模塊式一體化教學效果分析

幾年來，通過對發(fā)動機課程的 “理實一體化”教學的實施，以及采取適宜的課堂教學方法，使學生能夠很快適應工作需要，取得了良好的教學效果。在對11、12級在校生和10級畢業(yè)生教學效果的調(diào)查中，通過與在校生、畢業(yè)生本人和用人單位的座談、問卷調(diào)查等多方面考察學生對課程的滿意度、課堂知識的遷移能力、學生的崗位適應能力以及企業(yè)的滿意程度。顯示了模塊式一體化教學的教學效果無論在學生對課程的滿意度、課堂知識的遷移能力、學生崗位適應能力還是企業(yè)滿意度上都有了較大程度上的提高，充分顯示出模塊式一體化教學對學生職業(yè)能力提高的優(yōu)越性。

參考文獻：

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[3]王秀梅，孫萍茹，安連鎖.構建“四模塊”實踐教學體系彰顯人才培養(yǎng)特色[J].中國高教研究，2009（2）.

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第5篇：模塊化設計技術范文

[關鍵詞]0°方向，一體化提吊、整體滑移、整片嵌入安裝

中圖分類號：TF321.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）21-0043-01

1、項目概況

隨著國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，帶動了設備技術水平的進步和革新，當前，眾多鋼鐵企業(yè)的特大型高爐都開始技術改造，對原有的施工設備進行創(chuàng)新改造成為目前國內(nèi)外高爐大修工程領域的發(fā)展趨勢。

串罐式無料鐘爐頂裝料技術是目前國際上大、中型高爐普遍采用的一種先進的生產(chǎn)工藝，其設備安裝質(zhì)量的好壞直接影響其使用壽命。國內(nèi)某特大型高爐快速大修工程中爐頂裝料系統(tǒng)的安裝，由于受現(xiàn)有廠房空間、道路和行車等條件限制，無法采用傳統(tǒng)工藝---在高爐180°方向即爐頂行車吊裝范圍內(nèi)施工，為此我公司成立技術攻關小組，在總結以往多年來各種高爐安裝的經(jīng)驗上，根據(jù)該工程的特點進一步深化研究、攻關，開發(fā)出特殊環(huán)境下大型高爐串罐式無料鐘爐頂模塊化安裝新技術，在保證安全和質(zhì)量的前提條件下，將關鍵設備安裝到位，降低了施工成本，加快了施工進度，縮短了工期，為實現(xiàn)特殊環(huán)境下大型高爐串罐式無料鐘爐頂裝料設備安全、快速、高效的安裝，開辟了新的途徑。

2、項目技術難點

1）受廠房條件限制，新舊爐體滑移通道與爐頂設備傳統(tǒng)工藝中使用的設備運輸通道唯一且重合，施工平面建筑物緊湊以及道路狹窄、彎道小等，使得新的爐頂設備無法運輸至爐頂行車的吊裝區(qū)域；

2）受原有行車能力限制，爐頂設備中稱量料罐和旋轉(zhuǎn)料罐環(huán)梁兩者均為整體供貨，設備單重超過了爐頂行車的額定起重量；

3）受空間限制，由于稱量料罐和旋轉(zhuǎn)料罐環(huán)梁外形尺寸大，不能通過大型吊機吊至爐頂行車在爐體大平臺上的吊裝區(qū)域；

4）受工期限制，如果待新爐殼就位之后再開始爐頂設備的安裝，不滿足快速大修工期的要求。

3、項目技術主要創(chuàng)新點

1）安裝工藝流程的合理設計

針對高爐現(xiàn)場包覆型矩形出鐵場、輔助系統(tǒng)設備的點狀布置以及周圍場地特別狹小的施工環(huán)境以及爐體框架的強度、剛度、爐頂?shù)踯嚻鸬跄芰Φ炔蛔愕那闆r，開拓創(chuàng)新，制定了“爐體0°側吊入，一罐一梁整體吊裝，爐頂平臺搭架滑移，三件一體垂直提吊，支承框架（以下稱小框架）分片嵌入，正、倒裝法結合安裝”的施工新工藝，在保證安全和質(zhì)量的前提條件下將關鍵設備安裝到位，降低了施工成本，加快了施工進度，縮短了工期，為實現(xiàn)大型高爐串罐式爐無料鐘爐頂裝料設備快速、安全、高效的安裝，開辟了新的途徑。

2）自主研發(fā)了專用工裝

通過自行研發(fā)設計滑移裝置和稱量料罐支撐臺架，在無任何起重設備的條件下成功實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)支撐環(huán)梁和稱量料罐的高空、高重心的橫向運輸，整個實施過程簡單、安全、可靠；通過自行研發(fā)設計的整體吊裝裝置，順利實現(xiàn)爐頂“兩罐一體”一體化吊裝。

3）旋轉(zhuǎn)支撐環(huán)梁和稱量料罐液壓同步滑移技術

設計專用液壓系統(tǒng)，采用一泵帶兩缸的辦法----即采用一臺液壓泵，同時帶兩臺液壓缸，液壓泵安裝在兩軌道中心，為保證兩臺液壓缸同步，液壓油缸、液壓管道采用相同橫截面與長度。保證了旋轉(zhuǎn)支撐環(huán)梁和稱量料罐頂推滑移過程中兩側同步和滑移過程中的穩(wěn)定性。

4）兩罐一梁一體化提吊技術

兩罐一梁整體提升的總重量達到213噸，因此首先對爐頂大框架在受此荷載之后進行了結構驗算，并對其進行了加固處理；兩罐一梁整體提升過程中，我們將垂直提升器計算機同步控制系統(tǒng)由自動模式切換成手動模式，對整個提升系統(tǒng)的4個吊點提升設備進行同步微動（上升或下降），或者對單臺液壓提升器進行微動調(diào)整，微動調(diào)整精度可以達到毫米級，即時測量即時調(diào)整，滿足設備安裝的精度需要。通過控制旋轉(zhuǎn)支撐環(huán)梁的標高、水平度以及位置，保證兩罐一梁與爐頂其他設備的裝配精度，從而確保投產(chǎn)后爐頂系統(tǒng)的正常運行；

5）采用小框架地面組裝、側向嵌入安裝方法

兩罐一梁提升到位之后，爐頂空間狹窄，小框架安裝空間十分有限，因此爐頂小框架無法垂直安裝就位，經(jīng)研究創(chuàng)新，小框架采用在地面組裝，提前吊裝至預備安裝位，待兩罐一梁安裝到位后再對其進行側向嵌入安裝，解決了兩罐一梁提升到位后小框架難于安裝的問題，并大大減少高空拼接的任務，安全且大大節(jié)省工期，降低工人勞動強度。

6）爐頂裝料設備正、倒裝相結合的安裝工藝

由于受特殊環(huán)境所限，為保證各專業(yè)的安裝工藝互不干擾，所以決定對稱量料罐、旋轉(zhuǎn)料罐支撐環(huán)梁、旋轉(zhuǎn)料罐等采用倒裝法，稱量料罐以下設備采用正裝法，擴大了作業(yè)面，有利于勞動力的布置，從而加快了寶鋼三號高爐大修工程的進度。

四、總結

第6篇：模塊化設計技術范文

關鍵詞：模塊劃分；步驟分析；現(xiàn)代技術；應用

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;

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A文章編號：

1．模塊的劃分

1.1 模塊劃分、接口標準化與組合性和可互換性

模塊劃分的好壞是模塊系列設計的成功關鍵。既要照顧制造和管理方便，避免組合時產(chǎn)生混亂，具有較大的靈活性，又要考慮到模塊系列將來的擴展和向?qū)Ｓ?、變型產(chǎn)品的輻射。因此必須對系統(tǒng)進行仔細的、系統(tǒng)的功能分析和結構分析。

模塊劃分時要注意：1）模塊在整個系統(tǒng)中的作用及其更換的可能性和必要性；2）保持模塊在功能及結構方面有一定的獨立性和完整性；3）模塊間的接合要素便于聯(lián)接與分離；4）模塊的劃分不能影響系統(tǒng)的主要功能。

模塊劃分原則是：1）力求以少數(shù)模塊組成盡可能多的產(chǎn)品；2）在滿足要求的基礎上使產(chǎn)品精度高、性能穩(wěn)定、結構簡單、成本低廉；3）模塊結構應盡量簡單、規(guī)范，模塊間的聯(lián)系也應盡可能簡單。

1.2 模塊化設計方式和模塊化系統(tǒng)劃分與介紹

1.2.1 模塊化設計的主要方式

（1）橫向系列模塊化設計。不改變產(chǎn)品主參數(shù)，利用模塊發(fā)展變形產(chǎn)品。這種方式易實現(xiàn)，應用廣。

（2）縱向系列模塊化設計。在同一類型中對不同規(guī)格的基型產(chǎn)品進行設計。

（3）橫向系列和跨系列綜合模塊化設計。除發(fā)展橫系列產(chǎn)品之外，改變某些模塊還能得到其它系列產(chǎn)品者，便屬于橫向系列和跨系列模塊化設計了。

（4）全系列模塊化設計。全系列包括縱向系列和橫向系列。

（5）全系列和跨系列模塊化設計。在全系列基礎上用于結構比較類似的跨產(chǎn)品的模塊化設計。

1.2.2 模塊化系統(tǒng)的劃分及功能介紹

按照產(chǎn)品中模塊使用多少，模塊化系統(tǒng)可分為純模塊化系統(tǒng)和混合系統(tǒng)——由模塊和非模塊組成的模塊化系統(tǒng)，機械模塊化系統(tǒng)更多的是這種類型。按模塊組合可能性多少，模塊化系統(tǒng)可分為：閉式系統(tǒng)，設計時主要考慮到所有可能的方案；開式系統(tǒng)，設計時主要考慮模塊組合變化規(guī)則。模塊要實現(xiàn)一定功能，整個產(chǎn)品系列功能和相應的模塊類型如圖1所示。

基本功能是系統(tǒng)中基本的、經(jīng)常的、重復的、不可缺少的功能，在系統(tǒng)中基本不變的功能。相應模塊稱為基本模塊。

輔助功能主要指實現(xiàn)安裝和聯(lián)接所需的功能。相應模塊稱為輔助模塊。

特殊功能是表征系統(tǒng)中某種或某幾種產(chǎn)品特殊的、使之更完善或有所擴展的功能。相應模塊稱為特殊模塊。

適應功能是為了和其它系統(tǒng)或邊界條件相適應所需要的可臨時改變的功能。相應模塊稱為適應模塊。

用戶專用功能指某些不能預知的、由用戶特別指定的功能，

該功能由于其不確定性和極少重復，由非模塊化單元實現(xiàn)。

2．模塊化設計的步驟分析

模塊化設計分為兩個不同層次，第一個層次為系列模塊化產(chǎn)品研制過程，如圖2所示。第二個層次為單個產(chǎn)品的模塊化設計，如圖3所示?？偟恼f來，模塊化設計遵循一般技術系統(tǒng)的設計步驟，但比后者更復雜，花費更高，要每個零部件都能實現(xiàn)更多的部分功能。模塊化設計的主要步驟如下：

（1）市場調(diào)查與分析，模塊化設計成功的前提；

（2）進行產(chǎn)品功能分析，擬定產(chǎn)品系列型譜；

（3）確定參數(shù)范圍和主參數(shù)；

（4）確定模塊化設計類型，劃分模塊；

（5）模塊結構設計，形成模塊庫；

（6）編寫技術文件。

3．模塊化與一些現(xiàn)代技術的結合

3.1 在對事物的處理上模塊化與成組技術的共同特點

模塊化與成組技術都是針對現(xiàn)代生產(chǎn)的多樣化提出的。成組技術主要以零件在形狀、工藝上具有的相似性為其理論依據(jù)，研究并利用有關事物的相似性，把相似的問題歸類成組，通過對相似零件的標準化和規(guī)范化處理，以達到“使小批量的產(chǎn)品具有流水作業(yè)的生產(chǎn)方式”的目的。而模塊化技術也是追求小批量的系統(tǒng)（產(chǎn)品），中批量的子系統(tǒng)（模塊），大批量的元素（零件）的效果，也利用機床部件在功能上的相似性，把那些具有相似功能的部件經(jīng)過統(tǒng)一、歸并和簡化而形成模塊。兩者在對事物的處理上有以下共同點：集中處理具有相似性和重復性的事務；把具有一定相似性和重復性的事物標準化、規(guī)范化；信息的重復使用。成組技術在結合計算機技術的條件下，在工藝設計和制造中取得了很大的進展。模塊化技術也將具有這個特點。

3.2 與柔性制造技術

柔性制造技術以生產(chǎn)多樣化、快節(jié)奏為目標，強調(diào)系統(tǒng)對生產(chǎn)反應的靈活性和自身的多變性和可變性。模塊化正好為實現(xiàn)柔性技術這一要求提供了現(xiàn)實依據(jù)，模塊化技術在利用通用模塊解決機床共性之后，集中精力解決個性問題，并用> 以最少的模塊組合成最多的機床>這一指導思想來實現(xiàn)多樣化的要求，當以機床為生產(chǎn)工具時，則利用其模塊的特性，一機多用，一模多用，通過機床模塊的重新組合，達到系統(tǒng)的柔性要求。應用模塊化技術，從硬件上實現(xiàn)系統(tǒng)的柔性是目前國內(nèi)外制造業(yè)的一個重要研究方向。

3.3 與計算機輔助技術

將計算機輔助技術（CAD、CAPP、CAM）和數(shù)據(jù)庫技術引入模塊化技術，在一定程度上替代人類完成大量人工無法完成的復雜計算和重復性工作，且在穩(wěn)定性、一致性、條理性等到方面超過了人類。另一方面，通過模塊化方法，把復雜系統(tǒng)分解成相對簡單的子系統(tǒng)，對各子系統(tǒng)應用計算機技術，可充分發(fā)揮計算機的強大功能。

4．模塊化設計技術的應用

4.1 數(shù)控立式車床模塊劃分原則

根據(jù)現(xiàn)有立式車床的結構形式和模塊化要求，模塊劃分原則可總結如下:以獨立的功能單元作為模塊，即對于已分解的功能單元在結構上盡可能做到獨立化，這樣的模塊易于拼組和搭配，便于構成多種變形產(chǎn)品；以部件作為模塊，這樣的模塊具有完整性，容易保證裝配質(zhì)量；以組件作為模塊，功能分解細化后，還可進一步將部件中的某些組件模塊化，通過更換或取舍組件或一些零件，可以使部件具有不同用途和性能。這比更換整個部件要經(jīng)濟靈活。在模塊劃分過程中，還要重視機床大件(基礎件)的模塊化，大件的結合要素要規(guī)范，便于聯(lián)接與分離。同時，要考慮在模塊中留有一定的發(fā)展空間，以便引入新技術時不會阻礙模塊的結構。

4.2 數(shù)控立式車床的功能分解

在進行模塊劃分時，必須從數(shù)控立式車床的總功能出發(fā)，把總功能分解成相對獨立的分功能，分功能繼續(xù)分解至不宜再分時就構成功能元，功能元是組成總功能或分功能的最基本單元，常與一定的功能模塊相對應。在進行總功能分解時，應考慮用戶的要求和實現(xiàn)總功能所必需的分功能，由于用戶條件各不相同，所確定的機床規(guī)格及性能也會不同，其模塊的組成也會有很大的差異。對于單柱數(shù)控立式車床CK系列來說，其總功能為車削，可以車削內(nèi)外圓柱、內(nèi)外圓錐、溝槽、平面、螺紋以及各種旋轉(zhuǎn)曲面體。而對單柱數(shù)控車銑加工中心CX系列來說，除了上述的車削外，還必須具備有銑鏜功能，這些功能可以按傳動功能、執(zhí)行功能、支承功能、輔助功能和監(jiān)測等分功能進一步分解。

4.3 數(shù)控立式車床的模塊劃分

通過對總功能進行分解，可以看出某一或某些功能與實現(xiàn)某一或某些功能的模塊存在對應關系。其中有單一模塊實現(xiàn)某一功能，即一一對應關系；某一功能由多個模塊來實現(xiàn)，即單對多的關系；某些多個功能由一個模塊來實現(xiàn)，即多對單的關系。如圖4所示。

根據(jù)功能與模塊的映射關系，考慮整個數(shù)控立式車床系列的特點和結構型式，運用模塊劃分原則，可以得到數(shù)控立式車床較為通用的模塊劃分，如圖5。數(shù)控立式車床分為傳動模塊、執(zhí)行模塊、支承模塊、輔助模塊、監(jiān)測模塊，并繼續(xù)往下細分到各功能模塊。通過對同一功能模塊的分析，由于用途和結構不同，可以得到能夠互換并具有相同接口的結構模塊，根據(jù)結構模塊的組合得到不同用途和性能的數(shù)控立式車床產(chǎn)品。

5．結語

隨著社會的不斷發(fā)展，模塊化設計不斷的改善，機械產(chǎn)品在設計過程中，模塊設計同時加與各類現(xiàn)代技術相符結合，使其同一產(chǎn)品設計可互換成性能不同的模塊，從而形成不同規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)與應用，不斷促進了機械設計創(chuàng)造的發(fā)展和創(chuàng)新，對社會經(jīng)濟達到了一定意義的節(jié)省利用。

參考文獻

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第7篇：模塊化設計技術范文

關鍵詞:模塊化設計;無人機;設計方法;應用

將模塊化設計理念應用到無人機設計當中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)不同的產(chǎn)品功能，滿足一定環(huán)境下的任務需要，而且能夠保證無人機的設計過程滿足統(tǒng)一的標準，極大地減少了設計任務量。此外，在無人機設計過程中，引入模塊化思想，還可以實現(xiàn)配件通用化的目標，以便滿足不同任務需要下無人機的快速改裝、維修等工作。由此可見，對模塊化設計在無人機設計中的應用進行研究具有重要的意義。

1模塊化設計概述

1．1模塊化設計的概念。模塊化設計就是指把產(chǎn)品的一些生產(chǎn)要素按照功能或者結構實現(xiàn)對產(chǎn)品的部件劃分，從而形成通用模塊以及專用模塊等兩個部分，將兩種模塊進行組合劃分，從而形成一個全新的產(chǎn)品，該產(chǎn)品具備多種不同的功能，從而滿足用戶及市場的需求。模塊化設計思想已經(jīng)被廣泛地應用到機械、建筑、軍用設備等各個行業(yè)當中。1．2模塊化設計的意義。一方面模塊化設計這一理念不僅推動了科學技術的進步發(fā)展，而且在一定程度上加快了人類進化的進程，給社會的發(fā)展帶來了巨大的動力。另一方面，模塊化設計也是綠色設計的重要體現(xiàn)，把模塊化設計理念充分地應用到產(chǎn)品的設計過程中，可以節(jié)約生產(chǎn)成本、降低市場風險、提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證企業(yè)能夠很好地適應市場的變化需求。除此之外，模塊化設計方式也延長了產(chǎn)品的使用期限，而在產(chǎn)品維護的時候，只需對相應的模塊進行檢修更換就可以，給產(chǎn)品的升級、維護、應用、處理等帶來了極大的便利性。將模塊化設計理念應用到產(chǎn)品的設計上不但可以解決工業(yè)生產(chǎn)和持續(xù)發(fā)展之間存在的矛盾問題，極大地提高了各種設備的利用率，而且也節(jié)約了大量的時間及經(jīng)費，在最大程度上滿足了人們的各項需求。

2無人機模塊化設計的理念

在無人機設計的過程中，模塊化技術是產(chǎn)品創(chuàng)新的重要內(nèi)容。把無人機和相關的機載設備進行整體設計，能夠保證無人機具有多樣化的功能;把各種機載設備進行模塊化組合，能夠使得無人機根據(jù)實際的需要對不同的載荷設備進行設計，極大地提升了產(chǎn)品的使用效率。2．1能源動力模塊。根據(jù)飛行器的設計要求，無人機的發(fā)動機種類可以分為很多種，在不同的功能需求下，無人機單一化的能源動力不能很好地應對一些突發(fā)狀況。而通過使用模塊化設計方式，可以在必要的情況下把能源動力進行變化，從而提升無人機的工作時長，以滿足多樣化的任務需要。2．2控制系統(tǒng)模塊。無人機的控制是無人機設計時重要的技術問題，由于各種智能化技術的迅速發(fā)展，使得無人機的控制系統(tǒng)模塊實現(xiàn)數(shù)字化和智能化的發(fā)展目標成為可能。因此，在無人機模塊化設計的過程中，為了實現(xiàn)控制系統(tǒng)模塊的便捷化，可以使得操縱模式及結構的智能化，保證無人機能夠?qū)崿F(xiàn)自動修復、診斷等智能功能。2．3機載裝備模塊。隨著各種微型化電子器件的發(fā)展，合成孔徑雷達等設備不斷的向著微型化的方向發(fā)展，其機載方式也得到了一定的發(fā)展。而通過載荷的模塊化設計可以實現(xiàn)模塊化設計功能，在原有功能的基礎上完成相應的載荷任務。2．4通信增幅模塊。無人機不僅要保障自身的安全問題，還要完成信息獲取和輸送等功能。而通信當中的中繼無人機通過通信設備可以完成相應的任務，然而無人機在實際工作當中會受到多種因素的影響，使得通信質(zhì)量得不到保障。因此，在無人機模塊化設計的過程中，需要強化無人機和地面人員之間的通信質(zhì)量，保證通信的穩(wěn)定性，在這一條件才能更好地完成任務需求。

3模塊化無人機的設計方法

3．1模塊化無人機的設計原則。在模塊化無人機的設計過程中，需要遵循以下的設計原則。(1)小模塊性:產(chǎn)品的體積不應該過大，以便模塊之間的組合;(2)易于維護性:必須保證工作人員能夠較為方便地對各個部分的模塊進行維修與保護;(3)可拆解性:設計的產(chǎn)品各個模塊要易于拆解;(4)功能多樣性:模塊化部件的功能較多且可以滿足多樣化的需求;(5)安全性:保證無人機的各個模塊在設計以及應用的過程中具有一定的安全性;(6)經(jīng)濟性:無人機的各個模塊要進行科學的設計，將資源進行最大化利用，從而降低生產(chǎn)成本。此外，在設計的過程中，也要根據(jù)國家標準，借鑒無人機設計參數(shù)要求，從而符合產(chǎn)品的相關規(guī)范。下表為模塊化無人機的技術要求。3．2模塊化無人機的設計方法。由于模塊化設計需要應用在一定范圍的產(chǎn)品當中，所以需要對無人機進行整體規(guī)劃。一旦規(guī)劃方法存在問題，或者不根據(jù)執(zhí)行規(guī)劃標準就進行設計工作，會給產(chǎn)品的應用帶來不利的影響。因此，要對模塊化無人機的設計進行合理的規(guī)劃。首先，需要對市場進行調(diào)研工作，同時對用戶的需要進行分析，這是進行無人機設計的重要基礎內(nèi)容，這樣才能保證設計出來的產(chǎn)品符合社會的市場需求，進而規(guī)劃出低成本、高性能的模塊化系統(tǒng)。其次，在明確無人機的設計范圍后，確定好通用模塊以及變動模塊，并且根據(jù)設計目標進行下一階段的設計任務。通過這一過程的規(guī)劃，能夠讓管理部分和設計部分明確、及時地了解到哪些模塊已經(jīng)設計完成，哪些模塊需要進一步優(yōu)化設計，哪些模塊能夠進行相互替換等，一旦需要增加新的功能，可以在哪一模塊上進行創(chuàng)新設計。因此，對無人機模塊化設計進行規(guī)劃工作不僅避免了工作上的交叉，而且還節(jié)約了大量的人力資源及開發(fā)成本，在減少研發(fā)時間的基礎上提高了產(chǎn)品的性能。模塊劃分不但是無人機設計過程中最基礎的內(nèi)容，還要較為重要的一個環(huán)節(jié)?？茖W的模塊劃分不僅能夠美化無人機的外形，提高產(chǎn)品的性能，而且有利于加工制造，節(jié)約生產(chǎn)成本，所以相關的技術人員需要切實地做好無人機的模塊劃分工作。對無人機的模塊劃分主要可以分為以下部分:(1)以用戶的實際需要為根本，通過對用戶的需要進行分析，并且進行分析，從而區(qū)分出不同的需求模塊。在這一過程中，不僅要注意底層的基本需求，還要充分地考慮到時間、環(huán)境等因素導致的需求改變。(2)把用戶的需求作為基礎，從功能層方面對無人機具有的各項功能展開分析，總結出無人機的各個功能，再將功能類似的部分劃分到一個單元模塊當中，從而產(chǎn)生功能模塊，從而降低模塊組合的復雜性，形成各種功能性模塊。(3)承接功能模塊，以結構設計為出發(fā)點，對無人機的結構進行模塊化劃分，以便和功能模塊相對應，從而簡化模塊的劃分過程，全方位、多角度地開展模塊劃分工作。(4)按照現(xiàn)代技術的可行性，使得各個模塊可以進行生產(chǎn)制造，其中主要包括加工工藝、維護保養(yǎng)、回收等對無人機進行模塊劃分。(5)以無人機的整體形態(tài)為基礎，對其進行科學的調(diào)整，經(jīng)過專業(yè)人才的研究探討，形成最優(yōu)的劃分方案。無人機在進行模塊劃分之外，也能夠?qū)ζ渫庥^裝飾進行模塊劃分，其中包括色彩、標志、指示燈等。外觀裝飾所表達出來的產(chǎn)品語義存在著一定的差別，人們通過不一樣的裝飾模塊能夠設計出符合自身特點的模塊化無人機，從而滿足自身的個性化需要。最后，無人機的模塊和零件也需要進行標準化及通用化的生產(chǎn)。通過標準化的生產(chǎn)過程，可以使得無人機產(chǎn)品具備科學性和可靠性，極大的減少了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的性能指標。一方面，各個模塊可以進行迅速的組合，方式多樣化;另一方面，標準化的生產(chǎn)與設計過程能夠在最大程度上滿足人們的個性化需要以及市場需求，并且可以進行批量生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

4總結

本文通過對模塊化設計在無人機設計中的應用研究，使我們了解到了，在無人機設計過程中，引入模塊化思想，不僅可以節(jié)約生產(chǎn)成本、降低市場風險、提高產(chǎn)品質(zhì)量，而且可以實現(xiàn)配件通用化的目標，以便滿足不同任務需要下無人機的快速改裝、維修等工作。因此，要根據(jù)模塊化無人機的設計原則，對模塊化無人機的設計進行合理的規(guī)劃，以便將模塊化的設計理念充分地應用到無人機的設計當中。

參考文獻:

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第8篇：模塊化設計技術范文

1.模塊化設計原理

模塊化設計是實現(xiàn)大批量生產(chǎn)效益的一種有效方法，它可以生產(chǎn)單一產(chǎn)品模塊，這些產(chǎn)品模塊是具有獨立功能和輸入、輸出的標準部件。這些部件一般包括分部件、組合件和零件等。模塊化產(chǎn)品設計方法的原理是，在對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列子模塊，通過子模塊的選擇和組合構成不同的顧客定制的產(chǎn)品，以滿足市場的不同需求。這是相似性原理在產(chǎn)品功能和結構上的應用，是一種實現(xiàn)標準化與多樣化的有機結合及多品種、小批量與效率的有效統(tǒng)一的標準化生產(chǎn)方法。

2.模塊化設計應注意的問題

模塊化設計的產(chǎn)品體系要比普通的產(chǎn)品設計要繁瑣很多，因為模塊化設計要在考慮到整體功能的前提下對各個零部件進行設計，針對功能經(jīng)行模塊的劃分，這其中要充分考慮到模塊組合過程中功能的合并、分解，模塊之間是否匹配，使每一個小模塊發(fā)揮最大的功能。

3.模塊化設計的優(yōu)勢

模塊化設計與傳統(tǒng)設計相比，無論在產(chǎn)品功能與需求方面，還是在產(chǎn)品整體設計方面都具有一定的優(yōu)越性。模塊化設計作為一種設計的新思維和新方法，與傳統(tǒng)設計相比較它的競爭優(yōu)勢在設計上解決了品種、規(guī)格多樣化和生產(chǎn)專業(yè)化之間的矛盾，在市場上滿足了人們產(chǎn)品多樣化的需求和適應激烈的市場競爭。在模塊化設計的發(fā)展歷程中，設計師通過運用新技術不斷設計出更高性能的模塊，用來代替原有的模塊，并且通過這些高性能模塊組合出一套新功能的模塊系統(tǒng)。通過CAD技術及成組技術，可以用計算機程序管理模塊化設計，通過建立的模塊化系統(tǒng)，可以將該模塊的尺寸、形狀及大小存儲在計算機中，用戶可以直接通過觀察電腦屏幕用鼠標點擊組合設計，按照用戶需要求更改模塊化的組合方式，找到最佳的組合方案，直到讓用戶滿意為止。對于一個企業(yè)來說，運用模塊化設計不僅可以有效地降低生產(chǎn)成本，縮短設計與生產(chǎn)的周期，而且還在無形中增強了在銷售市場的壓力下企業(yè)的競爭能力，為企業(yè)帶來較高的效益。

二、小戶型模塊化家具設計分析

詳細來講，家具的模塊化設計是從三個要點展開的。第一個要點是家具模塊化的總體設計。本階段是對系統(tǒng)進行總體規(guī)劃，設計模塊化的具體范圍。家具模塊化的總體設計，是整個設計實現(xiàn)的基礎。第二個要點是家具的模塊設計。這個要點在整個設計中起著承上啟下的作用，是家具模塊化設計具體化的重要過程，此階段的直接影響最終設計效果。第三個要點：家具模塊化產(chǎn)品設計。選擇模塊、組合模塊、評價合理性是此環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容。從這三個要點你會發(fā)現(xiàn)，模塊家具的設計是由總體到局部，由上部到底層的順序結構，而且每個要點緊密聯(lián)系，環(huán)環(huán)相扣。

三、總結

第9篇：模塊化設計技術范文

【關鍵詞】模塊化設計 點鈔機 傳感檢測模塊 卡扣連接

一、前言

點鈔機是重要的金融機具之一。近年來我國點鈔機行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，點鈔機制造企業(yè)在100家左右，大部分在廣州、浙江、上海、遼寧等省市，而規(guī)模以上的企業(yè)不到20家，其余均為中小型企業(yè)[1]。當前，我國點鈔機市場已經(jīng)逐步飽和，點鈔機制造企業(yè)存在利潤水平低，關鍵技術和核心技術缺乏，“價格戰(zhàn)、渠道戰(zhàn)”盛行等問題[1]。近期我國勞動力成本顯著上漲，作為勞動密集型行業(yè)，點鈔機制造企業(yè)生產(chǎn)支出也不斷上升，迫切需要采用新技術和新方法降低勞動力需求和人工成本。

另一方面，已有的點鈔機結構設計都采用傳統(tǒng)方法，其捻鈔機構、出鈔機構、接鈔機構都是由相對獨立的不同部件組成，并通過螺栓或螺釘與點鈔機機架連接，利用電機驅(qū)動和同步帶或繩輪實現(xiàn)傳動；點鈔機的各類檢測傳感器分散安裝于點鈔機不同位置，接線盒和固定安裝步驟繁瑣；不同點鈔機的零部件經(jīng)常不通用，b配位置不同，互換性差。這種結構設計和布局造成點鈔機加工裝配工作量大，難度高，對安裝工人的熟練程度和技術要求較高，而目前點鈔機制造企業(yè)普遍工人流動性大，造成點鈔機質(zhì)量無法進一步提高。因此，有必要對當前點鈔機結構設計和布局進行優(yōu)化，以達到提高產(chǎn)品可靠性、降低裝配工作量和技術要求的目標。

二、模塊化設計方法和設計步驟

“模塊化設計”是指在對一類相同功能的設備或產(chǎn)品進行功能分析的基礎上，給出組成改設備或產(chǎn)品的一系列功能模塊的劃分結果，可以通過選擇模塊或者通過模塊組合實現(xiàn)構成不同產(chǎn)品的目標，從而滿足市場和用戶的不同需求[2，3]。

基于模塊化設計的點鈔機產(chǎn)品是由一組特定的模塊在一定范圍內(nèi)，組成多種不同功能或相同功能不同性能的點鈔機，其中模塊是指具有一定的功能的要素結合。采用模塊化方法設計點鈔機，可以使得點鈔機由一些相對獨立的標準化模塊集合而成，而不是由分散的零部件組成。這些標準化模塊具有良好互換性，從而有效簡化點鈔機的結構，在點鈔機流水線生產(chǎn)中實現(xiàn)裝配標準化和通用化，有效降低生產(chǎn)成本并提高點鈔機質(zhì)量。

一般情況下，模塊化設計方法采用自頂向下的思路，以功能分析、模塊劃分作為關鍵，其步驟如下：

（1）市場調(diào)研和用戶需求分析；

（2）產(chǎn)品功能分析和確定產(chǎn)品系列；

（3）確定產(chǎn)品參數(shù)；

（4）給定產(chǎn)品模塊化設計類型，劃分模塊；

（5）完成產(chǎn)品各模塊結構設計；

（6）編寫技術文件；

（7）產(chǎn)品試制、模塊組裝和設計改進。

模塊化設計過程當中應當充分考慮應用成組技術，即以零件在形狀、工藝上的相似性作為依據(jù)，并把相似的問題和部件歸類成組，通過對相似零件、部件或子系統(tǒng)的標準化和規(guī)范化處理，使批量較小的產(chǎn)品也具備流水作業(yè)生產(chǎn)的條件。通過成組技術，使得模塊化設計的產(chǎn)品更加規(guī)范化和通用化，可以極大簡化生產(chǎn)裝配工序，降低生產(chǎn)作業(yè)復雜度。

三、點鈔機的模塊設計

點鈔機的模塊劃分必須注意其中的模塊要實現(xiàn)一定功能，明確整個產(chǎn)品系列的功能和相應模塊，其式點鈔機類型作為示例如圖1所示。劃分模塊的依據(jù)是模塊化設計方法思想核心，其中應當考慮模塊組合變化規(guī)則。模塊劃分的正確性是點鈔機結構設計合理性的關鍵。

從臺式點鈔機的現(xiàn)有結構樣式和功能要求出發(fā)，遵循的模塊劃分原則是：盡可能以獨立的功能單元或者部件、組件為模塊，模塊在結構上盡可能獨立化，使得模塊本體容易制造，模塊之間盡可能方便裝配和定位或連接，從而簡化點鈔機整機的裝配和構成多種點鈔機變形產(chǎn)品。

在劃分臺式點鈔機的模塊的時候，應當從點鈔機總功能出發(fā)，分解成獨立的分功能。如有必要，分功能則可以進一步劃分為子功能。如圖2所示，由于點鈔機本身不是十分復雜，其模塊的劃分依據(jù)主要按照分功能進行歸類。與傳統(tǒng)臺式點鈔機不同是的，本文提出的模塊化點鈔機設計中的磁檢測、紅外檢測和熒光檢測等檢測功能，由統(tǒng)一的傳感檢測模塊完成。除體積較大的冠字號圖像傳感器之外，所有的檢測傳感器和相關處理電路均集成安裝于傳感檢測模塊內(nèi)部和表面，傳感檢測模塊通過精確合理的卡位和卡扣固定在點鈔機機架上。這種設計方式可以有效簡化點鈔機生產(chǎn)當中的裝配工作量，降低對裝配工人的技術要求，并提高傳感器裝配位置精度，提高點鈔機產(chǎn)品質(zhì)量。

除傳感檢測模塊之外，臺式點鈔機的其余模塊，例如電源模塊、接鈔模塊、冠字號檢測模塊、導鈔模塊、顯示按鍵模塊等，設計中也盡可能在裝配前完成模塊自身的組裝后，多利用卡接類卡扣連接，實現(xiàn)模塊與模塊之間或者模塊與機架之間的固定連接。目前已有的點鈔機中，卡扣連接仍然很少使用，主要還是通過螺栓螺釘連接。本文引入的卡扣連接已經(jīng)成為機電產(chǎn)品裝配中重要連接方式，這種方式不需要增加連接零件并且具有裝配簡單等優(yōu)點；卡扣連接在汽車、打印機、電腦等眾多產(chǎn)品中已經(jīng)逐漸取代螺釘成為最主要的連接方法[4]，將來也必然成為點鈔機的主要連接方式。

四、結論

結合卡扣連接的模塊化設計是我國點鈔機制造企業(yè)產(chǎn)品升級的必由之路，為點鈔機設計和生產(chǎn)裝配的簡單化、標準化以及通用化提供保障。簡單方便的卡扣連接，以及易于裝配的組件式模塊有利于點鈔機企業(yè)提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，降低人工成本，有利于我國點鈔機制造企業(yè)競爭力的提高。

參考文獻

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