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關鍵詞：模塊化設計 切割分排機 機械設計 機械壓力機
中圖分類號：TH12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（a）-0041-02
當前，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，用戶群體由原先集中式變?yōu)閭€體戶，在機械產品需求方面用戶呈現(xiàn)出多樣化和個性化特點，從而提出了低成本、高質量和個性化方面的更高要求，這就使機械制造商面臨嚴峻挑戰(zhàn)。模塊化設計制造是在機械設計過程中引入模塊化思想，同時柔性加工技術、成組技術、CAD技術等先進技術的運用，將同一功能的機械產品單元設計為性能各異、可以互換的模塊，重點解決是機械設計制造周期、成本與款式、規(guī)制之間的關系。設計機械產品系列化模塊化可帶來精度高，性能穩(wěn)定，結構簡單，成本低廉的優(yōu)勢。模塊化設計是實現(xiàn)機械產品大規(guī)模定制、使產品越加符合當前市場需求的有效方法之一，有利于提高企業(yè)在市場的核心競爭力。
1 模塊化設計概述
1.1 模塊化設計定義及目的
模塊化設計的界定是從產品設計以及生產的不斷發(fā)展中逐步形成的，它指的是在某一范圍內為滿足市場的不同需求，根據(jù)功能分析為基礎，對功能相同或者相同功能而性能、規(guī)格各異的產品進行劃分，并以功能模塊形式進行系列設計，以期達到變通對模塊的選擇和組合，即可構成顧客定制的個性化產品。其內容包括創(chuàng)建和組合，其中模塊是具有一定功能的零件、組件或部件，一般為批量生產。鑒于不同模塊可組合成差異化產品，設計的重用率因而得以提升，使設計成本大大降低，實現(xiàn)了機械產品設計速度的提升及定制設計規(guī)?；?。
模塊化設計的宗旨為用設計上的少變去滿足客戶需求的多變；以設計時間的最少投入、加工速度的專業(yè)化來提高設計生產效率、縮短產品生產周期，應對市場中交貨期的日益縮短；采用最有效的方式取得最快速的產品創(chuàng)新；設計方法從組合上求創(chuàng)新、并從功能角度出發(fā)，達到產品通用化和標準化，使其可靠性及質量得以提升，通過平臺的建立、共享產品通用模塊，滿足產品大量定制下的經(jīng)濟效益規(guī)?；ＤK化設計同時具有如下優(yōu)點：產品內部繁復性減少，同時產品外部增加多樣性，客戶需求與企業(yè)目標之間的差距得以協(xié)調；模塊化產品的配置設計通過規(guī)模化開發(fā)迅速提高，生產成本得到降低；設計人員得以減輕工作強度，可使其投入更多精力在技術上創(chuàng)新；在適應生產的定制規(guī)?；瑫r也可適應個性化產品的小批量生產；模塊的高質量和可靠性有利于定制產品成功率一次達標；基于模塊的封裝性，拆卸和組裝變得更為便捷，還可以模塊為單元進行拆裝維修，操作空間、測試設備限制不存在，維修工作極大簡化，加快維修速度與效率。
1.2 模塊化設計特點
模塊化設計具有獨立性、通用性、互換性和系列化等特點。每個模塊都是相互獨立的，只具有對外的接口，為提高其性能，可在不調整外部接口的前提下，開始獨立設計和優(yōu)化各個模塊。模塊化設計具有較大范圍的通用化特征，每個模塊的組成結構相對固定，參數(shù)、性能、對外接口形式和尺寸等也基本上固定不變，當模塊屬性能滿足產品部分功能需求，不管是在產品橫系列還是縱系列模塊都能通用。模塊本身所具備的屬性使其在整體產品中占據(jù)相當重要的地位，無論是在其整體的設計過程中還是維修期間，都比常規(guī)設計更加方便，在必要情況下可以只更新模塊，互換性很強。若一批模塊外形相似且名稱相同，但參數(shù)大小各異，那么模塊系列就此形成，模塊的系列化使其不但適用于產品系列，還能單獨適用于個性化產品中，在相應范圍內構成不同功能或功能相同性能各異的多種產品。
1.3 模塊化設計方法
進行機械設計時，相較模塊設計的系列化，合理劃分模塊變得極為重要，不僅需考慮管理與制造的方便、進行模塊組合的時候是否能靈活地組合以及在系統(tǒng)中的可更換性，同時考慮模塊系列的擴展及變型產品的輻射。劃分原則為焊接件簡化、外購件簡化、借用子裝配體簡化的原則，促使更多產品的組成。在模塊化設計過程中，還要注意模塊中具有接口特征的可調換性與組合性兩個通重要特征，進一步提高模塊標準化、規(guī)格化及通用化程度。
模塊化在設計方式上，主要包括全系列模塊化設計、縱系列模塊化設計、橫系列模塊化設計和跨系列模塊化設計。模塊化設計的橫系列指產品主要參數(shù)不改變情況下，以基型產品為基礎，通過模塊發(fā)展變形產品，該設計方式極易實現(xiàn)，比如更換端面銑床的銑頭可加裝立銑頭形成立式銑床，加裝臥銑頭形成臥式銑床，加裝轉塔銑頭形成轉塔銑床?？v系列模塊化設計是在同一類型中對不同規(guī)格的基型產品進行設計，即通過合理劃分區(qū)段，使與動力參數(shù)相關的模塊僅通用于同一區(qū)段內，而與尺寸或動力無關的模塊通用于更廣范圍。模塊化設計全系列包括橫系列及縱系列兩項設計，例如運用設計方式橫系列，通過更換端面銑床的銑頭形成立式銑床、臥式銑床、轉塔銑床等橫系列產品，還可改變工具銑床身和橫梁的高度和長度，形成縱系列產品。跨系列產品設計就是改變某些模塊得到其他系列產品的設計方式，此類設計方式主要是基于模塊化設計全系列適用結構比較相似的模塊化設計跨系列產品上，比如德國某廠生產的模塊化鏜銑床通過橫系列模塊化設計方式發(fā)展為數(shù)控及各型鏜銑加工中心，在此基礎上，對立柱、滑座、工作臺進行更換，原有模塊化鏜銑床可變?yōu)榭缦盗械穆涞冂M床。
在機械設計中，模塊化產品的設計和制作過程是兩個不同層次的過程，而事實上，技術系統(tǒng)與模塊化設計遵循基本相似的設計流程，而較為復雜的模塊化設計，成本費用更高，還需確保各個零部件功能的發(fā)揮不是單一的。模塊化設計流程在機械設計中運用，見圖1。
2 模塊化設計方法在機械設計中的運用
機械設計是指滿足經(jīng)濟指標及相應技術的條件下，求解功能需求并最終鎖定最優(yōu)綜合方案的進程，該進程具有綜合性、多解性、近似性和層次性的特點，成為創(chuàng)新機械產品的核心和基礎，從根本上決定著機械產品的功能、性能、質量和成本。當前，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，用戶群體由原先集中式變?yōu)閭€體戶，對機械產品用戶需求呈現(xiàn)個性化及多樣化特點，在個性化、高質量及低成本方面顯示出更高要求。設計制造模塊化成為制造業(yè)面對上述挑戰(zhàn)的主要方式，基于產品模塊化的合理體系，個性化且滿足客戶需求的產品可快速組合成，同時還能通過批量生產與管理通用模塊降低生產和管理成本。
2.1 模塊化設計在機械壓力機設計中的應用
模塊化設計方法非常適用于結構復雜的機械產品的設計。機械壓力機可以拆解為機身、滑塊、傳動、氣動、、拉伸墊部件等，但分解出的模塊較大，無法將這些模塊組合成新產品，需進一步細化分解為具有較強通用性的模塊。飛輪制動器是機械壓力機的重要部件，由氣缸、剎車片和底座組成。但由于底座受機床結構和安裝位置的限制，不能全部通用，所以飛輪制動器不能作為1個模塊來采用模塊化設計，可將其分為3個模塊來進行設計。不同的壓力機氣缸是可以相同的，在裝配過程中只需適當調整氣壓氣缸便能使用于多種規(guī)格的機械壓力機上。剎車片可直接作為通用件。底座可根據(jù)安裝位置結構來進行設計。根據(jù)具體需求選擇不同氣缸、底座和剎車片進行組合形成的飛輪制動器可在各種規(guī)格的壓力機上使用。由于機械壓力機的液壓系統(tǒng)和系統(tǒng)的泵站為外購的，因而其本身就是一個獨立的模塊，但是分配系統(tǒng)具有向不同點輸送的功能，這就需要根據(jù)企業(yè)需求對系統(tǒng)的裝配部件進行設計，根據(jù)模塊化設計原則，設計過程中可將液壓系統(tǒng)、系統(tǒng)的分配元件及管路集中起來，形成集中控制模塊，只需留出對外接口即可適用于多種機械產品。機械壓力機的氣動部件的控制氣路可通過三聯(lián)件、壓力表、減壓閥及其他氣動元件的組合形成一個中央控制模塊，在該模塊中，只需留出對外接口即可適用于噸位相近的不同的壓力機上。
通常來說，在大型的機械壓力機上，都設置有相應的爬梯，爬梯的主要功能是供機械維修人員上下行走。常規(guī)設計中，一般將爬梯作為一個整體焊接件進行設計，或是設計為上下兩部分以便于上梁和立柱的拆解。事實上，若能按照模塊化設計的理念分解爬梯，其通用性會更強。機床大小于爬梯寬度無關，設計中大可按照人體寬度來設計爬梯跨度，而爬梯的高度則根據(jù)機床高度設計，為此，可在考慮爬梯總功能的基礎上將爬梯設計為許多節(jié)，把每個節(jié)都看作是一個模塊，那么在具體設計中設計人員只需要根據(jù)機床的高度來選擇節(jié)的種類和數(shù)量，而不是重復設計。裝配爬梯時，可利用螺釘將選擇好的節(jié)牢固連接起來。
2.2 模塊化設計在切割分排機設計中的應用
切割分排機是生產方便面的重要設備。在經(jīng)過和面、熟化、復合壓片、連續(xù)壓片、切條成型、蒸面這些步驟之后，需要將蒸熟的面條送至切割分排機完成面條的定長切斷和分派，在切割分排過程中，面條被折為兩層，方便面基本成型，之后進行油炸、冷卻、包裝。
2.2.1 模塊劃分
模塊化設計過程中，根據(jù)切割分排機的功能和結構，進行模塊劃分，大部分模塊為必選模塊，其中電機包括1.1 kW、1.5 kW兩種。按照產品規(guī)格不同，分為3萬包、5萬包、12萬包、15萬包四類。二次拉伸網(wǎng)、分排架、滴油裝置為可選模塊，主要是按班產量或客戶要求選擇有或無。除此之外，一整的切割分排機，還應包括必不可少的標準件、連接件、緊固件等。對于3萬包、5萬包、12萬包、15萬包這4種類型，其主要區(qū)別在于4種系列產品的有效工作寬度不同，但它們所要實現(xiàn)的功能是相同的，因而模塊劃分亦相同。
在模塊劃分下進行切割分排機的模塊化設計最終衍生出來的并不僅僅是3、5、12、15萬包這4種產品，這只是按照產量不同來劃分的，屬于第一個層次的分類，而在此基礎上，還能根據(jù)客戶的不同需求、不同排架長短、有無二次拉伸網(wǎng)、由于滴油裝置、不同分排裝置衍生出更多種類的產品，通過計算，僅按照3萬包的產量，就可衍生出16種產品。另外一方面，每個模塊都有各自接口，且在接口約束框架內，每個模塊都是不斷發(fā)展著的，客戶需求不同，切割分排機生產的方便面的種類也會有所增加，這對于豐富產品線具有重要現(xiàn)實意義。
2.2.2 模塊化參數(shù)化設計及應用效果
模塊劃分完成后，需分析各個模塊之間的關系，也就是進行各模塊之間的接口分析，以明確兩個模塊之間是否直接相連，這樣以來，在切割分排機設計過程中，可從源頭上避免模塊之間相互干涉現(xiàn)象的出現(xiàn)。必要情況下，進行接口分析的時候應進一步對每個模塊的外形輪廓尺寸、接口尺寸等加以明確。比如蒸網(wǎng)主傳動軸模塊與二次拉伸網(wǎng)、電機、左箱體、右箱體、主傳動軸模塊存在接口，挑面輥組件模塊與左箱體、右箱體、主傳動軸模塊存在接口，分排架模塊與分排架支腳、后分排輥組件、滴油裝置、淌板、左箱體、右箱體模塊存在接口，左箱體、右箱體模塊都與蒸網(wǎng)主傳動軸、挑面輥組件、折疊機構、柵輪、二次拉伸網(wǎng)、切刀托輥組件、小膠輥組件、上壓輥組件、前分排輥組件、分排架、機架、罩殼模塊存在接口。
為便于數(shù)據(jù)管理，需制定針對方便面生產設備各機組的編碼規(guī)則，見圖2。按照圖中的編碼規(guī)則解讀切割分排機的編碼，比如FM12.07為12萬包切割分排機的編碼，F(xiàn)M12.06.10為12萬包切割分排機某一部件的編碼，F(xiàn)M05.08.03-2為為5萬包油炸機某一零件的編碼。相應地，按照編碼規(guī)則對切割分排機各個模塊進行編碼。編碼后，編制切割分排機的合同數(shù)據(jù)列表，當客戶選擇了某一具體規(guī)格的切割分排機，根據(jù)客戶具體需求，選用相應的模塊，進行模塊配置。
以切割分排機中的切刀托輥組件的模塊化設計為例，3、5、12、15萬包這四種產品的相應模塊中，除切刀、切刀棍、托輥件號不同以及標準件數(shù)量不同外，其他各個零件均相同，四者存在大量共用件。應用Pro/E建立切刀托輥組件模型，建模過程中，在族表中列出不同零部件，并選用不同件號，以生成不同模型組合。之后利用Pro/E所具有的強大的參數(shù)化設計能力實現(xiàn)各個部件和零件的參數(shù)化設計。
通過采用模塊化+參數(shù)化的設計方法，在面機產品開發(fā)設計過程中，企業(yè)的設計效率明顯提升，產品開發(fā)周期大大縮短，原來的一個產品從設計、計算到完成工程圖紙的時間為3個月，現(xiàn)在的4個產品利用同一平臺、每個機組再加上不同選項，其工程設計時間僅為4個月，且衍生出了64中不同組合的產品。另外，產品質量不斷提升，零部件使用種類和使用量明顯減少，大大降低了總生產成本。
3 結語
總之，模塊化設計方法是實現(xiàn)機械產品大規(guī)模定制、使產品越加符合當前市場需求的有效方法之一，在提高效率、降低成本、保證質量等方面具有很大優(yōu)勢。但模塊化設計也有帶來不利影響的可能性，在機械設計中還需加強分析，對其進行合理應用。相信隨著模塊化設計標準化、規(guī)格化、通用化程度的進一步提升，模塊的互換性也會隨之強化，機械設計與制造水平將會步上一個新臺階。
參考文獻
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關鍵詞：模塊化；低成本；易用性
中圖分類號：J05 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5312（2014）08-0050-01
一、模塊化設計
模塊是一個系統(tǒng)中具有相對獨立性的、完成某一功能的一個部分。模塊化設計就是為了設計出具有多種功能的不同系統(tǒng)。即設計出多種模塊，將其經(jīng)過不同方式的組合來構成不同系統(tǒng)，以解決系統(tǒng)種類、設計制造周期和成本之間的矛盾。它是一種標準化方法，是標準化原理在設計方面的應用。
二、當今時代背景下的模塊化設計
當今，資源枯竭和環(huán)境惡化問題，正在對人類社會的生存發(fā)展造成巨大的威脅。因此，在提倡綠色設計與可持續(xù)設計的同時，探究有效的設計方法成為現(xiàn)今的一項研究熱點。而由于模塊化設計具有縮短產品設計周期、利于產品的更新?lián)Q代、便于產品的改裝，拓展及維護和有效降低成本等優(yōu)越性，可以看出模塊化設計是實施綠色設計與可持續(xù)發(fā)展的有效手段之一。
目前，模塊化設計的思想已經(jīng)滲透到許多領域，例如機床、減速器、家電等等。在每個領域，模塊以及模塊化設計都有其特定的含義。傳統(tǒng)模塊化設計強調模塊的通用化、標準化和系列化，一般適用于系列分級特性比較明顯的產業(yè)及其產品族的開發(fā)。
如今模塊化設計在很多方面已經(jīng)有了一套標準，以家具為例，這些標準主要有產品設計標準化、原材料標準化、設備的標準化、工藝標準化等。
三、低成本模塊化設計如何達到易用性要求
（一）材料的選擇
產品要使用戶達到高受益，首先要滿足用戶的需求。而用戶的需求通常由用戶對材料的視覺、觸覺甚至是嗅覺等感官支配決定的。因此，產品的材料和工藝直接影響人們和產品的互動。
當今的低成本模塊化設計，在材料的選擇方面已經(jīng)有了標準，但是由于科技的發(fā)展，有些標準也許已過時，我們在考慮標準的同時，應該思考有沒有比標準更好的選擇。設計師在設計過程中應該盡量使用易再生且對環(huán)境沒有危害的綠色材料。同時，應盡量選擇來源充足，成本低廉卻能達到產品所需要的功能要求的材料。即用最少的材料實現(xiàn)最佳的效果。
此外，為了降低成本，可以通過標準化減少原材料的種類，如控制表面裝飾、油漆品種等。但是太少的種類容易造成產品多樣性的缺失。因此，要根據(jù)產品的生產數(shù)量規(guī)模來確定原材料的品種。
（二）產品模塊的指示與識別設計
模塊從作用上劃分，可以分為功能模塊和裝飾模塊。
功能模塊是決定該產品主要功能的模塊。如柜類家具的旁板、背板等板式結構的功能模塊組成了柜子框架這一形體模塊。
為了達到產品的易用性要求，功能模塊應該具有一個良好的指示與識別設計。產品的指示與識別設計是將其功能及特性準確合理地闡述的一種設計方式。為了使用戶快速而準確的使用產品，首先需要通過把握人機工程學的要求以及用戶的使用心理與習慣，來確立產品的自身形態(tài)、使用方式與操作方法。并且模塊的連接處的設計應該盡量簡單易操作。使用戶在使用產品時獲得一種方便愉悅、舒適安全的感覺。例如當今有很多模塊化的簡易書柜，它們由各種大小不一的模塊組成，簡單的框架造型與拼接方式讓用戶能夠很快的明白產品的使用方法，而且可以使用戶隨自己意愿對其進行組合，體現(xiàn)了模塊化設計多樣性的一大特點。
（三）產品模塊的語義認識
模塊化產品的設計語義是通過產品的裝飾模塊來表述的。裝飾模塊主要包括裝飾線條、線腳等裝飾件，色彩模塊、文字、標志等平面模塊。它是構建產品的功能環(huán)境和人文環(huán)境的主要模塊。裝飾模塊也是產品形態(tài)的一部分，它的形態(tài)風格因素是來源于人類長期以來的經(jīng)驗的積淀，使人們產生豐富的聯(lián)想和想象，讓人們不需要說明書就能悟得產品的使用方式。
（四）模塊中情感因素的融入
現(xiàn)代產品設計是一種深入人心的造物活動，產品設計不單單是一種物的表象，而應被看作是物與人交流的媒介。因此模塊化設計中，在滿足以上提到的一些原則之后，也同樣應該融入情感因素，使用戶在使用時獲得一種情感共鳴和心理滿足。例如現(xiàn)在市面上有設計成屋形的文件柜，造型可愛有趣，使用方便的同時還能使用戶獲得一種愉悅。
四、結束語
當今模塊化設計的原理在各個領域被廣泛使用。本文闡述了當今模塊化設計的發(fā)展，提出了低成本標準模塊化設計在設計時應從模塊的材料，模塊的指示與識別，語義認識，情感因素的融入幾個方面深入。從而實現(xiàn)產品的易用性，并使產品物美價廉，使用戶獲得高受益。
參考文獻：
關鍵詞：模塊設計；機械設計；應用
中圖分類號： THl2 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）03-173-2
0 引言
機械設計是工業(yè)發(fā)展的重要組成部分，在機械設計中，模塊化的設計方法是提升設計效率的重要方式。但是在實際設計與應用中，依然存在較多的缺陷，且隨著科技的不斷發(fā)展，模塊化設計方式必然會隨著科技的進步而不斷創(chuàng)新。在此情況下，加強對模塊化設計方法的研究，并且探究其在機械設計中的應用具有重要的意義。
1 模塊化設計方法
1.1 模塊劃分
在模塊化設計方法中，其決定設計產品的質量與效率，其需要在保證產品性能的基礎上，最大程度的實現(xiàn)設計的優(yōu)化，在劃分過程中，需要注意以下幾點原則：第一，在模塊化過程中，需要保證整體的性能；第二，在模塊化的設計中，需要保證結構的獨立性；第三，需要保證功能的完整性；第四，需要保證連接部分的合理性；第五，需要最大程度地控制模塊的數(shù)量；第六，需要滿足精度、性能、成本以及結構等多樣化的形式；第七，需要保證機構的簡單特點。
在模塊化的設計中，為了保證系統(tǒng)的整體使用性能，需要根據(jù)實際情況，保證系統(tǒng)的功能模塊的組合性以及互換性[1]，例如在裝配產品的過程中，對于具有相同功能的單元，需要保證其具有相同的基面和尺寸，這樣才可以有效地將不同的零部件組合起來，形成相應的模塊[2]?？傊谀K的劃分中，需要在保證整體功能的基礎上，最大程度地降低模塊的數(shù)量。另外，在組合的過程中，要保證組合的不同部件具有相同的功能，并且處于同一個基面中。這樣才可以最大程度地通過模塊化設計來提升機械設計質量和效率。
1.2 設計方式與功能分析
1.2.1 設計方法
模塊的設計方法主要包括橫向、縱向和混合三種方式，在設計過程中，橫向的設計主要是指不改變參數(shù)的情況下，對模塊進行設計，以此來提升設計質量；縱向設計主要是指對不同規(guī)格的產品進行設計；混合設計是為了滿足客戶的需求，將兩種設計方式結合起來，以便最大程度地提升機械設計質量。
1.2.2 功能分析
在模塊化的設計中，根據(jù)實際情況，可以將模塊化系統(tǒng)分為混合和純模塊化系統(tǒng)兩個部分，根據(jù)模塊的組合可能，同樣可以將其劃分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)。其主要功能包括以下幾個部分：
基本功能是模塊中基礎的功能，不可或缺，在系統(tǒng)中無論設計多少模塊，必須要保障基本功能的完善性。
輔助功能主要主要是實現(xiàn)相應設計模塊的功能，以此來提升機械設計的整體效率。
特殊功能主要是指某種產品的特殊功能，如對鏜孔功能進行模塊設計，可以發(fā)揮模塊化設計的特殊功能。
適應功能主要是為了生產的需求，調換相應的零部件或者模塊來適應生產的需求，因此，其可以稱之為適應模塊。
2 設計步驟
在模塊化設計中，主要分為兩個不同層次的步驟，第一個為系列模塊，第二個為單個產品模塊。在模塊化的設計步驟中，單個產品的模塊化設計較為復雜，對機器的每個產品均需要制定不同的模塊，其具體步驟如下：
2.1 系列模塊設計
在系列模塊設計中，其主要通過計算實現(xiàn)對市場的調查與分析，確定用戶的需求，以此來設計產品的功能以及相應的模塊設計，之后根據(jù)功能的需求，設計相應的參數(shù)[3]。在參數(shù)確定成功后，可以對模塊進行切分，并且對模塊的結構進行設計，以此來形成相應的資料庫。通過系列模塊的設計，可以構成模塊化設計的整體功能，從而可以提升機械設計質量及效率。
2.2 單個產品模塊化設計
單個產品的模塊化設計是建立在系列模塊設計的基礎上來完成的，在單個產品的模塊化設計中，需要根據(jù)用戶的需求來確定參數(shù)以及模塊的選擇，在確定完成后，需要對模塊進行組裝和分析計算，以此來保證模塊的最佳使用性能。
3 模塊化與科技的融合
3.1 模塊化與成組技術
在模塊化設計方法中，其與成組技術存在較多的共同點，成組技術主要是應用零件以及工藝的相似性，將其進行劃分，之后對相似零件進行標準化的處理，以此來達到生產的目的[4]。而在模塊化技術的設計中，其與成組技術的應用存在相似性，將相同類型的軟件功能集合起來，形成相應的模塊?？梢?，在模塊化設計方法中，運用了成組技術的理念，較好地提升了機械設計的質量和效率。
3.2 柔性制造技術
柔性制造技術是通過靈活性和多變化的特點來實現(xiàn)對生產的優(yōu)化，在模塊化的設計中，同樣運用了柔性制造技術，其主要是在解決機床的共性之后，實現(xiàn)對機床個性化問題的解決，在此過程中，秉承的思想是通過運用最少的模塊來實現(xiàn)對功能的設計。通過對柔性制造技術的應用，可以保證在機床的生產中，可以做到一機多用的目的。目前，模塊化技術以及柔性制造技術已經(jīng)成為機械設計的重要研究項目之一。3.3 計算機輔助技術
在模塊化設計方法中，計算機輔助技術同樣是模塊化技術的重要組成部分，在計算機技術中，CAD、CAPP以及CAM均為輔助技術手段，在設計過程中，通過相應的計算，可以實現(xiàn)穩(wěn)定性和l理性的設計。另外，在模塊化設計方法中，可以充分發(fā)揮計算機的輔助功能，最大程度地提升機械設計的效率。
對模塊化的定義以及模塊元件的定義進行闡述，并對模塊元件的結合方式進行總結。同時論述模塊化產品的設計原則、設計方法以及目前模塊化的市場應用前景，以不同的企業(yè)應用為例進行對比總結，最后得出模塊化產品的優(yōu)點以及發(fā)展趨勢。
關鍵詞：模塊化設計；產品設計；設計方法
中圖分類號：
F27
文獻標識碼：A
文章編號：16723198（2013）10008301
1 模塊化產品設計方法
在模塊化產品設計的過程中，通過分析得出模塊化設計原則，以作為設計的依據(jù)，方法如下：
（1）模塊化設計的產品必須滿足所有需求：依據(jù)文獻、調查，及訪談獲得使用者需求的重要資料，將其整理后，根據(jù)使用者需求項目進行模塊化設計，以利用不同單元模塊搭配組合，滿足不同使用者的需求。
（2）依據(jù)功能需求進行分割，設置模塊化單元：將可合并的功能加以整合成為獨立的單元，進行單元模塊設計，并考慮單元模塊間的連接，制定標準化尺寸，一次為單元模塊設計的依據(jù)。
（3）可排列組合的模塊單元：設計的模塊強調可靈活排列組合，能適用于各種空間環(huán)境，滿足不同人群的需求，且考慮各模塊設計風格的一致性，其各系統(tǒng)的單元均能互換使用。
2 模塊化導入產品設計分析
產品開發(fā)程序分為十個階段：（1）確認顧客需求。（2）建立目標規(guī)格。（3）概念產生。（4）概念選擇。（5）概念測試。（6）設定最終規(guī)格。（7）專案計劃。（8）經(jīng)濟分析。（9）建立競爭產品標桿。（10）模型與原型。
由以上活動可以看出在概念發(fā)展階段主要是了解客戶需求，并將客戶需求轉換為產品目標規(guī)格，并建立產品概略外形及概略的產品組裝流程圖，最后產生數(shù)個產品雛型，經(jīng)過專案團隊評估分析，以找出最佳的產品雛型。所以在產品概念階段既導入模組化設計有以下的缺點：
（1）模組化設計會限制設計及創(chuàng)新的自由度，設計初期應集思廣益，主動尋找好的產品創(chuàng)意，針對不同的市場與顧客需求，權衡考量設計可能會產生的各方面影響，如一開始既受限于模組化的框架，不利于產品創(chuàng)新的發(fā)展。
（2）產品設計初期，設計變更所影響的產品架構幅度較大，反復的設計變更導致于產品架構與功能模組之間也不斷地跟著變動，如此變動造成在產品開發(fā)初期花費太多時間于模組化過程中，導致產品開發(fā)時間過長，延遲產品上市時間，不利于產品取得市場優(yōu)勢。
系統(tǒng)層級設計階段主要是根據(jù)產品概念發(fā)展階段所產出的產品雛型，定義產品的結構，產品子系統(tǒng)與構件之劃分以及產品系統(tǒng)的最終組裝方案等，在此階段產品架構定義明確，不容易產生大變動的設計變更，所以在系統(tǒng)層級設計階段根據(jù)產品架構定義產品模塊，界定模塊界面，避免花費太多時間于大幅度及重復地模塊化變更，以縮短產品開發(fā)之時間。
3 模塊化產品設計原則
產品的構成是由許多的零件在空間上進行裝配而成，但一產品的組成少則十幾個零件，多則上千上萬個零件，如何將這些零件依產品之架構分成不同之模塊，模塊的范圍如何界定，在模塊化過程中應依據(jù)哪些準則，基于上述之問題本研究提出之模組化設計的原則如下。
（1）單一功能化：模塊單一功能化應是產品模塊化設計的第一步，一產品按照其功能可以區(qū)分為不同的系統(tǒng)，例如自行車依其功能性不同可分為五大系統(tǒng)包含車架系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、車輪系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)及轉向系統(tǒng)，而這五大系統(tǒng)既可分為五個模組。
（2）標準化：也可以稱之為重復化，就是同樣的零組件重復出現(xiàn)在不同的產品上。在產品開發(fā)過程中重復使用現(xiàn)有零組件，可以分攤開發(fā)的成本，降低新零件數(shù)量，縮短整體開發(fā)時程。標準化分為內部標準化及外部標準化。
（3）規(guī)格化：也可稱之為參數(shù)化或數(shù)據(jù)化。模塊化設計強調模塊可搭配變換，所以模塊與模塊之間鎖固方式的相關參數(shù)（例如螺栓大小、螺栓孔數(shù)量、螺栓孔距離等），及模塊實體的相關參數(shù)，須建立系統(tǒng)化標準規(guī)格，唯有如此才可以確保模塊在組裝的時候，彼此之間能夠正確穩(wěn)固的結合、安裝。
（4）可拆解化：產品元件之間的接合可分為永久接合及可拆式接合，模組化設計強調模組可搭配變換，所以模組與模組之間鎖固方式不可使用永久接合方式，應以可拆式接合為主。
4 模塊化產品設計流程
產品開發(fā)分為數(shù)個不同階段，本研究依據(jù)產品開發(fā)流程，在系統(tǒng)層級階段導入模組化設計，本研究所提出之產品模組化流程如下：
（1）建立產品結構：設計者在此階段提出產品的架構與主要功能。個別的組成元件與其主要的功能需求予以決定，并傳遞到下一個步驟。
（2）選擇元件：設計者選擇符合上一步驟定義所需要的元件。
（3）取得組裝關聯(lián)：分析并定義出產品元件之間的設計關聯(lián)性。
（4）驗證組裝關聯(lián)：檢查產品元件間的設計關聯(lián)性，是否滿足整個產品的主要功能需求，這些關聯(lián)是否合理，是否有矛盾的現(xiàn)象。
（5）確認：確認所有選擇的元件是否都有被使用到。如果必要的修改已經(jīng)完成，則視為所有的元件都已滿足所定義的需求。
（6）建立產品架構：當所有的元件都已經(jīng)被選擇，且彼此間的關聯(lián)性已被完整定義，此產品的架構即定義完成。
參考文獻
[1]童時中.模塊化原理設計方法及應用[M].北京：中國標準出版社，2000.
關鍵詞：模塊化設計；衣櫥；設計方法
1前言
隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平也在迅速提高。其中居住條件的改善是最顯著的標志之一，室內裝飾、家具設計追求的不僅是實用、功能齊全，而且越來越具美感、富有時代感。另外，對于當前紛亂復雜的住房設計布置，現(xiàn)代家具設計要能隨住房條件的不同而因地制宜。針對這一特點，家具模塊化設計方法的出現(xiàn)在一定程度上滿足人們對家具的這種要求，這時家具模塊化設計優(yōu)勢之一，另外，家具模塊化設計也使室內整齊劃一，給人以整齊美觀的感受。
模塊化設計在其他行業(yè)中的應用發(fā)展已經(jīng)成熟，它實際上是屬于方法學的范疇。由于室內設計技術的發(fā)展以及制造業(yè)技術的不斷更新，家具模塊化設計技術的優(yōu)勢體現(xiàn)出來而逐漸投入應用。開始時在家具行業(yè)尤其是辦公家具中應用較多，效果也很明顯。對于民用家具，近年來家具模塊化設計技術也慢慢發(fā)展傳播開來。由于對于民用家具模塊化設計以往的例子不多，為了表述方便，本文就以衣櫥為例，來探討家具模塊化設計技術，有不妥之處，望讀者給予指正。
2家具模塊化設計概念及設計方法介紹
家具業(yè)實施模塊化設計后，
模塊化設計既是一種新的設計方法，又是一種新的思維方式，是設計領域中一個形式簡單但意義深遠的變革，有助于復雜問題的解決。家具模塊化設計不僅產品滿足用戶多樣化需求的程度提高，企業(yè)對市場的響應能力亦增強，新產品的開發(fā)與成本降低，還延長了產品的生命周期。與傳統(tǒng)的設計方法相比較，家具模塊化設計呈現(xiàn)出許多新特征：1）家具模塊化設計是針對模塊和家具產品系統(tǒng)的設計，既要進行模塊劃分設計，又不能落下家具成品設計。2）家具模塊化設計主要構件為標準化、通用化的零部件，這些部件能快速進行組合，方法千變萬化，能能實現(xiàn)家具的多樣化。模塊化設計對于標準化設計有其自身的優(yōu)點，標準化設計出來的僅僅是一個整體的產品，模塊化設計就要靈活得多了，因而復雜性和考慮因素就要更多，在設計一開始就要考慮模塊可組合成產品的多樣性。也可以說模塊化設計是標準化設計的一個發(fā)展，這種發(fā)展是基于實現(xiàn)產品多樣化這一目的而出現(xiàn)的，
從以上家具模塊化設計的概念考慮，筆者根據(jù)自己的共組經(jīng)驗以專業(yè)知識，認為家具模塊化設計工作要從三個方面展開：1）家具模塊化總體設計。總體設計時主要工作是整體策劃，劃分以下大致范圍。這一階段要重視起來，因為其決定了以后工作的方向與工程師的意圖，良好的模塊化總體設計，是模塊化設計得以實現(xiàn)的基礎。2）家具模塊設計。家具模塊設計指的是設計的具體過程，可以說是家具設計的關鍵環(huán)節(jié)，起到一個過渡作用對下面的模塊化家具組合的效果有著直接的影響作用。3）家具模塊化產品設計。在這個階段工作中的任務主要是對模塊的組合方式進行分析及評價，然后針對不同消費者的需求組合成不同的家具格式。由家具模塊化設計的以上特點可知，設計中的邏輯關系非常緊湊，環(huán)環(huán)相扣，每道工序都要認真對待。
3設計實例分析
本文選取民用家具一個典型的柜體家具――衣櫥為例，以2中所給的思想方法為基礎，逐步探討如何進行好一般家具的模塊化設計。(注：此家具的尺寸為寬：900；深：580；高：2100)
3.1衣櫥模塊化總體設計
衣櫥模塊化總體設計指的是確定衣櫥的總體設計繪制所有可能的模塊化組合方案，并論證其可行。
首先了解衣櫥的內部配置并分析其功能。衣櫥雖說造型相對簡單，其內部配置卻非常豐富，而這些配置受到相關條件的限制。是家具標準的限制，國家標準中對衣櫥的內部功能尺寸作了明確的規(guī)定(見表1)。其次要考慮到人體高度與衣櫥尺寸的的配合。設計師要根據(jù)這些限制條件，剔除不合理的配置形式，繪制出一些常用的衣櫥內部配置圖，然后再進行市場需求調查分析，進一步剔除和添加一些設計要素，完成內部配置圖。
表1：家具標準中的衣櫥尺寸
3.2模塊設計
由上文描述可知，模塊設計是家具設計中的關鍵，家具模塊的合理性對模塊化家具的產品性能、外觀以及模塊的通用化程度和加工成本都有很大的影響。這個設計環(huán)節(jié)由功能分析、模塊劃分和模塊設計部分組成
3.2.1功能分析
家具的功能分析是家具模塊化設計中的基本環(huán)節(jié)，只有在功能分析的基礎上，進行合理的家具功能分解，才能實現(xiàn)合理的家具模塊劃分。
每一件單體家具都具有特定的功能衣櫥的主體功能是存放衣物。隨著生活多元化趨勢的日益明顯，衣櫥的功能發(fā)生了變化。作為主要的儲藏家具，它已經(jīng)不僅僅用來收納衣物，很多人喜歡將各種物品擺在衣櫥里，如領帶、鞋、被子、帽子、包、熨衣板，甚至床都可以通過衣櫥加以收納。衣櫥主要的收納形式有掛、疊、摞、擺、團等，所需要的空間各不相同例如摞和團占有的空間較少、擺和掛占有的空間較大。衣櫥收納物品的種類、大小和數(shù)量影響著收納形式，下面列表說明各種收納物品的納形式：
表2：衣櫥收納形式分析表
從衣櫥收納形式分析可知，衣櫥收納物品的構成要素主要有六種：掛桿(掛衣桿、掛褲架、領帶架、掛鉤)、固定式的開放擱板(包括木質擱板、絲網(wǎng)儲藏架)、拉出式的絲網(wǎng)籃筐或擱板、全封閉或半封閉的抽屜以及柜桶，其他一些儲物形式通過附屬的家具配件完成，例如收納床必須借助專門的金件。
3.2.2模塊劃分
衣櫥功能分析之后，可以開始衣櫥模塊的劃分。按照模塊功能獨立和結構獨立的原則，分析衣櫥的各種內部配件，提煉出能作為獨立的衣櫥模塊的要素，建立衣櫥的功能模塊系統(tǒng)(見圖2)。從這個系統(tǒng)可知，衣櫥模塊劃分的過程為：總功能分析子功能分析提煉功能確定模塊。
衣櫥的總功能是存放衣物，它由一系列子功能組成，如支承功能、懸掛衣物功能、平放衣物功能、圍合功能、照明功能以及其它功能分析組成各個子功能的要素。衣櫥的獨立模塊(見表3)。
表3：衣櫥功能模塊
3.2.3模塊設計
通過對衣櫥的功能分解，對功能要素的簡化與歸并，得出了具有特定功能和接口結構的通用獨立單元，即模塊。得到模塊之后要做的工作是要對模塊的結構、接口和尺寸進行設計，并將設計好的模塊統(tǒng)一存入模塊庫。
衣櫥是典型的嵌套式組合方式，由掛衣桿、抽屜、擱板等插件模塊套裝于柜框模塊之內。因此設計的重點是柜框，因為所有的插件都要與柜框連接，柜框的設計，是實現(xiàn)衣櫥多樣化的保證。柜框由拒頂板、底板、旁板、背板及背拉條組成，具有支承的功能。要保證柜框的通用性理所當然要進行通用性方面的設計。根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗，合理的旁板在這項要求中是屬于關鍵點，而孔位設計對于旁板設計非常重要。家具旁板的孔位設計主要有兩種方法，一種是把所有的系統(tǒng)孔鉆好，另一種是將需要的系統(tǒng)孔鉆好。對于第一種方案旁板的通用性當然會好的，但一般會造成資源浪費，且過多的孔散發(fā)板材甲醛，對身體有害。第二種方案雖然節(jié)省資源，但沒有絲毫通用性而言。這兩種方法由于其自身缺陷而不完美，因此，作者認為應該只鉆所需通用孔應會比較好。
模塊化設計的目標是成品，在總體設計階段，設計人員就已大致決定了模塊設計范圍。因此，模塊設計時設計師要做的工作是分析衣櫥產品的不同的內部配置樣式，繪制每一種配置形式的旁板孔位置，使它可以安裝所有的那些內部配件。圖3繪制的是同一柜框的五種配置圖，圖4相應的鉆孔圖，具有通用性，兼有全鉆孔與只鉆必需孔兩種鉆孔方案的長處，易實現(xiàn)大批量生產，又能滿足客戶的定制需求，是一種值得提倡的設計方法。表3列出的衣櫥模塊能組合出很多為客戶所需的衣櫥。家具企業(yè)可在在原有產品類型的基礎上，結合消費者的需求特點，設計出適合企業(yè)特點的旁板和其他家具模塊。
3.3模塊化產品設計
衣櫥模塊佳產品設計是指在客戶需求的基礎上，選擇適合的模塊。這個工作需要設計人員與客戶溝通，共同做好。也有的客戶愿意自己做，也就是選擇自己所需的模塊，自己按自己的需求和喜好安裝衣櫥?？梢?，衣櫥模塊化設計大有優(yōu)勢，有效實現(xiàn)定制的工作。
目前市場上由于衣櫥模塊化產品很復雜，消費者特別是那些準備自己組裝的必須首先了解不同組合方式，做判斷選擇是充分考慮各種因素。所以，家具企業(yè)需要建立模塊庫和模塊化產品庫，提供一模塊佳衣櫥的目錄，繪制出所有的模塊化衣櫥的圖樣，建立衣櫥的產品族。組合出來的產品既有共性，又有個性，這是衣櫥產品族的特點。
4結束語
1.模塊化設計原理
模塊化設計是實現(xiàn)大批量生產效益的一種有效方法，它可以生產單一產品模塊，這些產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。模塊化產品設計方法的原理是，在對一定范圍內的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產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品，以滿足市場的不同需求。這是相似性原理在產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)一的標準化生產方法。
2.模塊化設計應注意的問題
模塊化設計的產品體系要比普通的產品設計要繁瑣很多，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，無論在產品功能與需求方面，還是在產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)格多樣化和生產專業(yè)化之間的矛盾，在市場上滿足了人們產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成本，縮短設計與生產的周期，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
引言
目前，對“模塊化”設計的研究多出現(xiàn)在機械、電子、建筑等領域，而日用陶瓷設計領域中的相關研究甚少。筆者通過查閱相關資料，對“模塊化”設計幾個主要領域中的設計方法進行了總結，并結合日用陶瓷造型設計中的實際需求和設計實例，對每種設計方法和其中的設計啟示進行分析、概括。本選題以現(xiàn)代化大生產中的日用陶瓷造型設計方法為落腳點。對比沿用多年的日用陶瓷造型設計方法在細節(jié)方面已顯現(xiàn)出的弊端――例如，配件種類多而繁雜;手工組合效率低且損耗大;有著“牽一發(fā)而動全身”的特點?！澳K化”設計方法則可以使日用陶瓷造型設計過程更簡易，并為設計的多元化創(chuàng)造可能性，同時可以改良生產、簡化流程、節(jié)約成本。
日用陶瓷造型設計中模塊化設計的具體方法
在楊華的碩士畢業(yè)論文《可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下模塊化產品開發(fā)研究及應用》中，系統(tǒng)分析了模塊化產品拓展的類型（圖中名稱僅供參考），如圖一：
圖一 模塊化產品拓展的類型
圖中以最直觀的幾何形態(tài)的組合構成說明了不同模塊化產品拓展方式的方法，根據(jù)此種類型劃分，加之前文中的相關內容，可以將模塊分為基礎模塊和附屬模塊，從而對對模塊化設計的方法做出進一步分析、歸納。
1.基礎模塊替換法
基礎模塊，也就是產品整體中的主體部分，與附屬部分組合為一個有機整體，又可以相互獨立。這一方法是由圖一中的“共享構建模塊化”總結而來，此方法的主導設計思想是“一體多用”，也就是將同一模塊用于多種形態(tài)甚至多重功能的產品中，實現(xiàn)新產品造型與功能的同步拓展。它可以通過減少產品構件的數(shù)量來節(jié)約生產成本。在設計過程中需要注意，不同的基礎模塊上的接口必須都是統(tǒng)一的并且與附屬模塊的接口或接觸面相吻合，簡言之，是要將核心模塊標準化。
如圖二，筆者運用基礎模塊替換法設計了一套調料罐，其中包括三款體積不同底徑相同的罐體，和一款三者通用的底座。在與底座組合前后，三款調味罐的形態(tài)都各自具有鮮明的特點;在組合之后，又成為了一系列產品，這便是筆者試圖達到的基礎模塊替換法的功效。
圖二 《精靈》調味罐系列
2.附屬模塊替換法
這一方法是由圖一中的“互換構建模塊化”總結而來。從提高生產效率、節(jié)約生產成本的角度看，附屬模塊替換法是一種比較合理的設計方法。它是在產品主體完全一致的情況下，通過配以不同的附屬模塊，來實現(xiàn)產品形態(tài)和功能的多樣化。由于附屬模塊體積較小、生產便捷，又具備各不相同的形態(tài)和功能，所以，在二者組合之后，會豐富產品的種類，更大程度地滿足不同客戶群體的需求，是產品設計的一種簡便、有效的方法。
3.基礎模塊變形法
與前兩種方法相比，此種方法更顯靈活，是在一種或多種附屬模塊不變的情況下，對基礎模塊的進行局部變化，從而實現(xiàn)產品在變化中始終保持完整性。這一方法是由圖一中的“量體裁衣模塊化”總結而來，它是標準化與個性化的結合，類似于“定制”的概念――根據(jù)特定客戶的特定需求所制造的模塊，結合可以共用的附屬模塊，組合出獨一無二的產品，既可以在主體的形態(tài)、色彩、設計等方面充分滿足不同客戶的需求，又可以節(jié)省部分重新制造的成本，使消費者不再需要犧牲個性化需求而被動接受標準化的產品。
例如某品牌護膚品包裝設計，其中就運用了基礎模塊變形法。在該款設計中，爽膚水和乳液包裝的區(qū)別在于瓶身的高度不同，這是根據(jù)兩款產品實際所需容量的不同而“定制”的，這一設計既可以使其在外觀上容易區(qū)分，又具有一定的功能性。兩款包裝的瓶蓋和底托是統(tǒng)一的模塊，可以互換，這樣的設計，一方面可以減少系列產品中的構件數(shù)量，降低生產成本;另一方面，在生活中，當同時打開兩款產品時，無需區(qū)分蓋子，方便使用。
4.模塊組合法
組合化是模塊化設計的特點之一，也是構成模塊化產品系統(tǒng)的主要方法。這一方法為產品提供了最大程度的多樣性和可定制性，可以通過變換產品的數(shù)量、構件類型、排列組合方式，產生多種整體效果各異的產品。需要注意的是，在設計產品時，需要使其具有標準的接口或接觸面，以保證拼合的完整性。
如圖三，在這組花插的設計中，設計師在造型上采用了簡潔的長方體作為原型，運用了統(tǒng)一的接觸面寬度，在水平和垂直空間上將四個基礎模塊進行了不同的組合，使每組花插在體量、色彩、可用程度等方面都各不相同，使原本簡單的模塊充分發(fā)揮了各自的功效。這種設計方法和設計理念可以應用于日用陶瓷造型設計中，以滿足不同的市場需求。
圖三 組合花插二
5.幾何形造型法
從立體構成的角度看，基礎的構成元素和構成方法對“模塊化”設計的思想有著重要的指導作用。其中，幾何形態(tài)和幾何形造型方法在現(xiàn)代設計中被廣泛應用。因此，在探索“模塊化”在日用陶瓷造型設計中的應用時，有必要對幾何形造型方法進行相關研究。
幾何形態(tài)的產品之所以被廣泛應用于產品設計領域并得到消費者的青睞，一方面是因為幾何形態(tài)簡潔，適合產品大工業(yè)批量生產的要求;另一方面是因為幾何形態(tài)的產品既具有單純、統(tǒng)一等美感要素，符合各層次消費群體的審美要求，又便于使用。但是，未經(jīng)變化的幾何形態(tài)往往顯得過于死板、單調，而且不便于使用，因此，需要設計師在造型過程中，綜合考慮多方面因素，通過對幾何原體進行切割、組合、變異等手法，對其進行更加深入的細節(jié)設計，使最終的產品形態(tài)在單純、統(tǒng)一的美感中又不失細節(jié)的精致和功能的實用。
在幾何形造型方法中，切割、組合、變形和綜合是幾種主要方法，在產品設計的過程中，這些方法常常共存，服務于產品設計的完整性。圍繞本文主題，筆者重點對切割和組合兩種方法進行解讀。
切割，即切除或分割，也就是在原有幾何形態(tài)的基礎上運用這兩種方法使其產生新的形態(tài)和空間結構。切除，也就是設計中常用的“減法”，通常表現(xiàn)為體量上的減少;分割，則是改變幾何形態(tài)表面或整個形體的造型。分割又可以分為幾何式和自由式兩種。
組合，即將兩個或兩個以上的單元體通過積聚的方式構成一個整體，達到豐富形態(tài)結構和功能結構的雙重目的。它是與切除相對概念的“加法”，包括單元體上的增加和多個單元體的拼合構成兩種形式。在組合方法的運用，尤其是多個單元體的運用過程中，需要通過連續(xù)、重復、漸變、放射等美學處理方法得以實現(xiàn)。
在設計的實踐過程中，單獨依靠一種變換方法往往難以達到理想的設計效果，這就需要多種方法有機結合，也就是綜合的方法。在“模塊化”設計中，通過對簡單形體的切割、打散、組合，創(chuàng)造出三維空間中新穎的產品造型。
結論
【關鍵詞】模塊化設計；機械設計；設計特點
一、模塊化的設計方法
機械設備由眾多零件組成，設計階段也是分類進行的，應用模塊化設計理念，能夠在短時間內完成工作任務，設計結果也更具有可行性。模塊化設計需要考慮各部件投入使用后是否能夠實現(xiàn)功能，這與模塊之間的配合有很大聯(lián)系，將設備主體分開設計，彼此之間相互獨立又能夠共同配合實現(xiàn)功能。設計期間要考慮部件如果發(fā)生損壞是否便于更換，以此來保障運行過程穩(wěn)定可靠，此類設計理念是通過整體細分來實現(xiàn)的。設計期間外形也能得到很好的優(yōu)化，擁有完善的設計流程，并不是逐次完成設計任務的，先將主體設計完成后，再進行細致的劃分，這種設計理念下，機械設備功能更完善，使用期間如果發(fā)生故障，檢修任務也更容易進行。掌握設計方法才能夠優(yōu)化完成任務，機械設備使用安全性也因此得到了保障。
二、模塊設計的內涵及特點
1、模塊化設計內涵
設計任務可以從多個層面共同進行，并且這一特征是傳統(tǒng)設計方法中所不具備的。先對產品的框架進行設計，在逐層開展內容完善，這樣機械設計任務開展形式擁有更多的選擇，并且不會出現(xiàn)設計形式混亂的情況。機械設計需要將參數(shù)完善記錄，方便對設計圖形進行審核，完全達到安全標準才能夠投入到生產環(huán)節(jié)中。通常情況下是同橫向與縱向兩方面來探討設計形式，將數(shù)據(jù)依次填寫到框架中，對比分析是否存在誤差。設計期間結合使用需求可以隨時對模塊進行改變，確保工作任務能夠高效開展。
2、設計的特點。
2.1便于維修。模塊化設計理念與傳統(tǒng)設計方法相比較，擁有很多新的特點。首先是使用階段發(fā)生故障更便于維修，修理任務也可以在局部進行，節(jié)省時間的同時在維修效率上也有明顯提升。各模塊均可靈活拆卸，故障嚴重時，通過調試很難使之恢復正常，此時直接將木塊更換，快速完成維修任務。由此可見，無論是設計還是使用，該種設計理念都有很多突破，解決了機械設備使用中遇到的問題。2.2簡化包裝設計。包裝是設計工作中的重要內容，同時也十分復雜。要根據(jù)設備的外形對包裝進行設計，保護運輸安全也要合理利用空間，這些標準很難同時實現(xiàn)，但通過模塊化設計，包裝環(huán)節(jié)更簡單便于實施。傳統(tǒng)包裝方法中，工作人員要根據(jù)不用零件的設計形式探討包裝方案，對基層工作人員相關專業(yè)知識要求嚴格，并且在包裝過程中會浪費大量時間，并不利于機械生產加工高效進行。應用模塊化設計理念后，包裝工程中所面對的產品也都是劃分后的，并不需要基層工作人員了解機械設計原理，對控制成本支出及提升生產效率都有很大的幫助。加強模塊化設計理念應用后，工作人員可以更高效的完成包裝任務，為機械設備使用階段提供便捷性。2.3模塊化包裝的成本低。應用模塊化設計方法后，在機械生產包裝流程中有明顯的簡化，同時成本支出也得到有效控制。傳統(tǒng)的設計理念中，存在很多不確定因素，因此預算的成本支出也很容易發(fā)生變化，在工作任務開展過程中，包裝所用材料通過計算可以得到準確結果。這樣管理人員更明確不必要的成本支出，解寶鑫遼寧金螳螂幕墻裝飾有限公司110167嚴格控制資金使用，這也是模塊化設計理念中節(jié)約成本的依據(jù)。雖然資金支出得到了控制，但產品使用質量并不會因此受到影響。
三、模塊化設計機械設計中的應用
1、模塊化技術和成組技術的共同點。它們提出的依據(jù)都是現(xiàn)代產品的多樣化。進行成組的時候都是依據(jù)零件特點等因素，主要是利用物體之間的相似性，并且將這些相似的事物進行組合，通過對相似零件規(guī)范化的處理，達到小批產品也具有流水作業(yè)的情況。而模塊化追求的是小產品和中產品以及大批量零件之間的效果，也是利用它們之間的相似度，把一些零件劃分，最后制成模塊。它們之間的共同點主要表現(xiàn)是，對相似的零件進行集中處理；
2、模塊化技術的應用。模塊化設計理念需要計算機設備支持才能完成設計任務，應用該技術也需要全面的方案規(guī)劃，明確機械生產的使用方向，這樣在模塊劃分時才更具有科學性。設計任務通常是先整體再局部，以實現(xiàn)使用功能為目標。不斷完善設計方案，借助計算機軟件對使用功能進行檢測，確保能夠達到檢驗標準，才可以投入到生產環(huán)節(jié)中。數(shù)控機床對模塊化的劃分是指對機床運動分析和結構分析得出的結構，將具有同樣功能的結構進行合理的劃分。模塊化劃分的好壞之間影響著模塊化設計的成敗。
3、數(shù)控機床在進行模塊劃分時的原則。（1）將具有獨立功能的單位作為模塊，也就是說對已經(jīng)分解的單元結構上的劃分盡可能的做到其獨立性，這樣方便不同模塊之間的進行組合，能夠拼湊出多種產品；（2）部件作為模塊。在進行劃分的時候，以部件作為模塊，這樣能夠保證模塊的完整性，而且也能夠保證拼湊的產品的質量；（3）利用組件的方式作模塊。設計人員對模塊分解之后，還可以將模塊進行組件，通過不斷的試驗更換某些零件，可以使部件的用途增加，這樣比更換整個零件更具有經(jīng)濟效益；（4）在進行模塊劃分的時候，還要考慮到機床中大件的劃分，保證其規(guī)范性，還要使其便于分離和結合。同時也要考慮到模塊的發(fā)展空間，定時的進行升級。
4、數(shù)控機床的功能分解。機械生產是通過數(shù)控機床來完成控制任務的，模塊化設計理念應用后，控制任務也要細致劃分，以實現(xiàn)使用功能為目標，對生產環(huán)節(jié)進行分層次控制，這樣功能劃分更科學合理。機械設備使用階段的科學性是對設計方案最好的評估，如果不能確定方案可行性，可以通過試驗檢測進行判斷。當然，設計人員進行分解時，首先應該考慮的就是用戶需求。由于用戶之間的條件存在差異，所以會所在確定機床規(guī)格時候也要不同，也就是說在模塊的組成中也會存在差異。對單柱的數(shù)控來說，其總功能是車削。在將其進行劃分的時候，可以講車削的溝槽和旋轉面等方面進行。還要將其的銑鏜功能進行劃分，這些功能可以按其的執(zhí)行功能和監(jiān)測等方面進行劃分。
模塊化可以說是迄今為止機械包裝中最好的設計方法，其開創(chuàng)了機械包裝的設計的開放化和標準化。從而提高了機械制造商在競爭如此激烈的市場中的競爭力，同時也推進了我國機械化的水平。
作者:解寶鑫 單位:遼寧金螳螂幕墻裝飾有限公司
參考文獻
