模塊化設計應用實例ppt課件

1、模塊化設計,小組成員：李文 覃振東 張赟 董焱赫 蔣書偉,Page 2,模塊化方式,2,模塊化設計的流程,3,4,模塊化設計簡介及特點,1,5,模塊化設計在水利工程中應用展望,模塊化設計應用實例船閘,Page 3,模塊化設計簡介,活字印刷術就是模塊化在產(chǎn)品領域的最早設計,每個漢字代表一個“模塊”，具有特定的功能和含義，通過語法這個特殊的“接口” 將漢字組織排列起來，構成書面文件這個最終的“產(chǎn)品,Page 4,模塊化設計簡介,迪拜集團即將在倫敦西部建成世界第一個模塊化酒店-集裝箱酒店,Page 5,模塊化設計簡介,模塊：具有一定功能和特定結(jié)合要素的零件、組件或者部件。它是模塊化設計和制造的基本單

2、元。 模塊化設計：在是在對一類產(chǎn)品，而不是一個產(chǎn)品進行分析規(guī)劃，劃分并設計出一系列通用部件也就是模塊，通過模塊的靈活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。模塊化設計內(nèi)容主要包括模塊的創(chuàng)建和組合,Page 6,模塊化設計簡介,模塊化設計的特點,1、產(chǎn)品更新?lián)Q代快,2、產(chǎn)品在結(jié)構和性能上更為協(xié)調(diào)合理,3、縮短設計和制造周期,4、具有較大范圍的通用化特征,5、降低了成本,6、維修方便，必要時可以只更新模塊,7、保證產(chǎn)品的性能穩(wěn)定可靠,Page 7,模塊化方式,橫系列模塊 化設計,縱系列模塊 化設計,全系列模塊 化設計,跨系列產(chǎn)品 設計,模塊化方式,Page 8,模塊化方式,橫系列

3、模塊化設計 在不改變產(chǎn)品主參數(shù)的條件下，在基型產(chǎn)品的基礎上更新或添加模塊，形成新的變形品種； 不改變產(chǎn)品主參數(shù)，利用模塊發(fā)展變形產(chǎn)品。這種方式是易實現(xiàn)，應用最廣。常是在基型品種上更換或添加模塊，形成新的變形品種。例如，更換端面銑床的銑頭，可以加裝立銑頭、臥銑頭、轉(zhuǎn)塔銑頭等，形成立式銑床、臥式銑床或轉(zhuǎn)塔銑床等,模塊化立式銑床,Page 9,模塊化方式,縱系列模塊化設計 產(chǎn)品功能及原理方案相同，結(jié)構相似，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；在同一類型中對不同規(guī)格的基型產(chǎn)品進行設計。 主參數(shù)不同，動力參數(shù)也往往不同，導致結(jié)構形式和尺寸不同，因此較橫系列模塊化設計復

4、雜。若把與動力參數(shù)有關的零部件設計成相同的通用模塊，勢必造成強度或剛度的欠缺或冗余，欠缺影響功能發(fā)揮，冗余則造成結(jié)構龐大、材料浪費。 因而，在與動力參數(shù)有關的模塊設計時，往往合理劃分區(qū)段，只在同一區(qū)段內(nèi)模塊通用；而對于與動力或尺寸無關的模塊，則可在更大范圍內(nèi)通用,Page 10,模塊化方式,全系列模塊化設計 全系列包括縱系列和橫系列。例如，德國某廠生產(chǎn)的工具銑，除可改變?yōu)榱婎^、臥銑頭、轉(zhuǎn)塔銑頭等形成橫系列產(chǎn)品外，還可改變床身、橫梁的高度和長度，得到三種縱系列的產(chǎn)品。 跨系列產(chǎn)品設計 橫系列和跨系列模塊化設計。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，便屬于橫系列和跨系列模塊化

5、設計了。 德國沙曼機床廠生產(chǎn)的模塊化鏜銑床，除可發(fā)展橫系列的數(shù)控及各型鏜銑加工中心外，更換立柱、滑座及工作臺，即可將鏜銑床變?yōu)榭缦盗械穆涞冂M床。 全系列和跨系列模塊化設計。主要是在全系列基礎上用于結(jié)構比較類似的跨產(chǎn)品的模塊化設計上。例如，全系列的龍門銑床結(jié)構與龍門刨、龍門刨床和龍門導軌磨床相似，可以發(fā)展跨系列模塊化設計,Page 11,模塊化產(chǎn)品設計流程,Page 12,焊接件簡化規(guī)則,外購件簡化規(guī)則,借用子裝配體簡化規(guī)則,模塊化產(chǎn)品設計流程,模塊化產(chǎn)品設計流程,模塊化產(chǎn)品設計流程,模塊化產(chǎn)品設計流程,Page 16,按功能劃分,按照結(jié)構劃分,模塊化產(chǎn)品設計流程,產(chǎn)品的模塊劃分,Page 17

6、,模塊化產(chǎn)品設計流程,自頂向下的方法，即從產(chǎn)品的總功能進行逐層分解，得到各個分功能對應的子功能，進而形成產(chǎn)品功能樹； 自底向上法，該法的前提是產(chǎn)品模型已經(jīng)獲得,Page 18,按功能劃分,按照結(jié)構劃分,模塊化產(chǎn)品設計流程,產(chǎn)品的模塊劃分,問題消去法,Page 19,模塊化產(chǎn)品設計流程,Page 20,模塊化產(chǎn)品設計流程,Page 21,模塊化產(chǎn)品設計流程,Page 22,模塊化產(chǎn)品設計流程,有約束“問題消去法” 所謂有約束如： 用戶個性化組件； 易變零部件； 固定構成模塊； 組件屬于同一模塊,Page 23,模塊化產(chǎn)品設計流程,Page 24,水利工程中構件相對于機械產(chǎn)品的特點,需要定制,模塊

7、化設計在水利工程中應用展望,生產(chǎn)批量小,用途單一,Page 25,模塊化設計在水利工程中應用展望,柔性模塊的拓展,Page 26,柔性模塊,廣義模塊化,模塊化,模塊化設計在水利工程中應用展望,Page 27,模塊化設計應用實例船閘,自20世紀70年代改革開放以來，隨著國家建設事業(yè)蓬勃發(fā)展，國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定繁榮，對內(nèi)河水運事業(yè)的投資日益增多。 特別是國家“十二五”規(guī)劃中更是明確加大內(nèi)河水運的投入，為水運建設發(fā)展帶來了極好的機遇,三峽五級船閘,葛洲壩三號船閘,Page 28,模塊化設計應用實例船閘,船閘設計模塊化設計理念的提出,船閘金屬結(jié)構在整個通航建筑物中占有非常重要的地位，它直接決定了船閘的運

8、行效率和安全可靠性。 船閘金屬結(jié)構的研發(fā)成本高、用戶定制、尺度大、生產(chǎn)批量小、設計制造周期長、質(zhì)量控制難的特點，在一定程度上制約了其行業(yè)水平的發(fā)展。在船閘金屬結(jié)構設計中，人們需要進行大量重復性繁瑣的計算和繪圖工作；而繪圖工作量要占整個設計工作量的70%80%。這種情況使工程設計人員難以集中精力和時間研究新的設計理論和方法，探索新的材料和工藝，以加速設計進度、提高設計質(zhì)量、縮短設計制造周期。 近年來日漸成熟的模塊化設計理念，為扭轉(zhuǎn)上述局面帶來了新的契機。船閘金屬結(jié)構用途單一，結(jié)構形式比較有規(guī)律，具備模塊化設計的基本條件。模塊化設計的優(yōu)勢在于它全新的設計思想和巨大的技術經(jīng)濟價值，可以為船閘金屬結(jié)構

9、注入新的設計理念,三峽閘門金屬結(jié)構,Page 29,模塊化設計應用實例船閘,船閘金屬結(jié)構設計,船閘金屬結(jié)構主要由工作閘門、工作閥門、檢修閘門、檢修閥門等組成。其中工作閘門又可分為人字門、三角門、橫拉門、升臥門等，工作閥門可分為平板閥門、弧形閥門等。 在船閘設計中，根據(jù)不同的使用工況，選擇不同的門型。船閘金屬結(jié)構根據(jù)船閘需求定制、生產(chǎn)批量小、結(jié)構用途單一的特點，決定了其非標設計的復雜性。由于每個船閘的水頭、口門不同，因而各個船閘的金屬結(jié)構各不相同。因此，船閘金屬結(jié)構設計和制造周期普遍較長，質(zhì)量難以控制，這也是制約其行業(yè)發(fā)展的因素之一,模塊是模塊化設計和制造的基本單元。按照模塊化設計要求，模塊應具

10、有獨立功能和輸入、輸出的標準部件。這里的部件一般是指分部件、組合件和零件等基本元件的組合體。 模塊化設計分兩步走：先是通過對產(chǎn)品族的分解，建立通用的模塊系列；再用通用模塊來構成產(chǎn)品族。它的產(chǎn)品設計模式可用下式表達：新產(chǎn)品（系統(tǒng)）=通用模塊（不變部分）+準通用模塊（改型部分）+專用模塊（新設計部分,模塊解析,Page 30,模塊化設計應用實例船閘,模塊劃分,經(jīng)分析研究，確定模塊劃分的原則如下,1）盡量減少人字閘門包含的模塊總數(shù)，簡化模塊自身的復雜程度，以免模塊組合時產(chǎn)生偏差和混亂 2）以有限的模塊數(shù)獲得盡可能多的實用組合方案，以滿足不同工程的實際需求。 3）劃分中務必使模塊具有一定的功能獨立性和

11、結(jié)構完整性。 4）充分考慮模塊間的接口要素，以便于模塊的組合與分離（即裝配和檢修） 5）考慮模塊的劃分對人字閘門安裝精度以及強度、剛度的影響。 6）考慮設計、制造、安裝的經(jīng)濟性。 7）力求滿足功能需求的基礎上使人字閘門精度高、性能穩(wěn)定、結(jié)構簡單、成本低,Page 31,模塊化設計應用實例船閘,Page 32,模塊化設計應用實例船閘,詳細的模塊劃分結(jié)果圖,Page 33,模塊化設計應用實例船閘,模塊設計,在人字閘門模塊劃分的基礎上，對三角形頂樞、鉸接框架式頂樞、楔塊微調(diào)式頂樞、固定式底樞、微動式底樞、楔塊微調(diào)式底樞、弧面門軸柱、弧面斜接柱、平面斜接柱、導卡、限位支承、人行橋、鎖定結(jié)構等不同模塊按

12、照不同水頭、不同口門逐步進行標準化和系列化，通過不同模塊的特征尺寸模數(shù)化、結(jié)構典型化、部件通用化、參數(shù)系列化等具體需求細化和深化相關內(nèi)容，形成了船閘金屬結(jié)構專業(yè)標準體系的基本架構，逐步建立了模塊化設計的基礎，大大提高了設計質(zhì)量和工作效率，縮短了設計周期。 這些成果在工程設計中的應用，在一定程度上減輕了設計人員的負擔，提高了設計質(zhì)量和效率，達到批量生產(chǎn)、低成本、短周期、高質(zhì)量的目的,固定式底樞模塊（水頭6 m以上,鉸接框架式頂樞模塊（水頭6 m以上,三角式頂樞模塊（水頭6 m以下,微動式底樞模塊（水頭6 m以下,Page 34,模塊化設計應用實例船閘,模塊集成,人字閘門各模塊集成時，需要考慮各模

13、塊的功能要求，重點研究模塊的連接，使各接口協(xié)調(diào)一致，安全可靠，易于拼裝，保證閘門總體安裝的誤差在控制范圍之內(nèi)。考慮船閘金屬結(jié)構的特點及實際功能需求，集成方式優(yōu)先采用螺栓連接和焊接，便于安裝和更換,Page 35,模塊化設計應用實例船閘,船閘金屬結(jié)構模塊化設計的意義,1）有利于提高船閘金屬結(jié)構行業(yè)的整體設計制造水平。 船閘金屬結(jié)構的模塊化設計把工程設計人員從繁瑣復雜的施工圖修改中解放出來，使其能夠把精力用在對新材料、新技術、新工藝的研究上,有利于船閘金屬結(jié)構的更新?lián)Q代和技術進步，縮短產(chǎn)品設計和制造周期，大大提高工作效率和工作質(zhì)量。 船閘金屬結(jié)構的模塊化制造可以提高加工廠家的專業(yè)化制造水平和批處理工藝，可以縮短制造周期和安裝時間。越來越多的設計單位和制造廠家專注于自己擅長的核心業(yè)務，把非核心業(yè)務外包，由此導致縱向集合型的生產(chǎn)鏈逐漸被一系列用于互補性質(zhì)的核心競爭力的不同獨立實體組成的供應鏈取代它們各自提供自己的核心產(chǎn)出，可以降低成本，為知識流動和技術創(chuàng)新提供社會平臺，促進船閘金屬結(jié)構行業(yè)設計制造水平的不斷提高。 2）有利于提高船閘金屬結(jié)構