(一)模塊化設(shè)計(jì)的一般概念
模塊化設(shè)計(jì)是對(duì)在一定范圍內(nèi)的功能相同但機(jī)能、規(guī)格不同的產(chǎn)品進(jìn)行分析、劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊。
液壓機(jī)模板模塊信息模型如圖3—74所示，它由參數(shù)化實(shí)體模型和與之相關(guān)的數(shù)據(jù)信息模型組成。
模塊化設(shè)計(jì)還可分為：
(1)橫向系列模塊化設(shè)計(jì)在某一基型品種上，通過(guò)變換、增加或減少某些可互換的特定模塊而形成變型產(chǎn)品。
圖2 為一下梁模板模塊的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。在對(duì)該產(chǎn)品族劃分并公道創(chuàng)建出一系列模塊的基礎(chǔ)上，根據(jù)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，將一組已存在的特定模塊公道組合成模塊化的新產(chǎn)品方案。
(二)液壓機(jī)廣義模塊化設(shè)計(jì)
(1)模板模塊在文獻(xiàn)中，天津大學(xué)和天津鍛壓機(jī)床總廠提出一種基于模板模塊的液壓機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法，即基于參數(shù)化、變量化、模塊化集成設(shè)計(jì)的廣義模塊化設(shè)計(jì)。
經(jīng)實(shí)際應(yīng)用證實(shí)模板模塊的設(shè)計(jì)方法可以有效進(jìn)步液壓機(jī)本體機(jī)架結(jié)構(gòu)的快速創(chuàng)建，為產(chǎn)品報(bào)價(jià)和具體設(shè)計(jì)提供可靠的信息。
圖1 模板模塊信息模型
結(jié)合天津鍛壓機(jī)床廠的實(shí)際情況，以該廠引進(jìn)的三維CAD軟件I—DEAS為設(shè)計(jì)平臺(tái)(也是CAE分析的有效工具)，進(jìn)行液壓機(jī)模塊模板參數(shù)化造型設(shè)計(jì)。它具有特定的功能、結(jié)構(gòu)拓?fù)洳季郑鞣N相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)知識(shí)，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶需求可以快速設(shè)計(jì)出特定的液壓機(jī)模塊部件，并把這種典型的模塊結(jié)構(gòu)稱為模板模塊。數(shù)據(jù)信息模型存儲(chǔ)著模板模塊的設(shè)計(jì)支持信息，是液壓機(jī)模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中模塊的信息核心。提出了采用模板模塊的概念，將液壓機(jī)各個(gè)結(jié)構(gòu)模塊按照不同的功能、不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)合用范圍、不同的結(jié)構(gòu)形式等收拾整頓劃分出典型的模塊結(jié)構(gòu)形式。其中，參數(shù)化造型技術(shù)是模板模塊結(jié)構(gòu)尺度化、設(shè)計(jì)知識(shí)尺度化的基礎(chǔ)，有限元變量?jī)?yōu)化分析是知足強(qiáng)度、剛度前提下選擇公道結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)。
(2)柔性模塊參考文獻(xiàn)提出廣義模塊化設(shè)計(jì)是以柔性模塊和實(shí)例模塊為基礎(chǔ)構(gòu)建產(chǎn)品模塊系統(tǒng)，并以選擇柔性模塊或由柔性模塊天生的模塊實(shí)例組成模塊化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法。該模板模塊上帶移動(dòng)工作臺(tái)、液壓墊，有三個(gè)頂出缸，工作臺(tái)及液壓墊有效尺寸范圍一定。
模塊化設(shè)計(jì)已經(jīng) 液壓機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)床、減速器、計(jì)算機(jī)、家用電器和家具等行業(yè)，它夸大的是模塊的通用化、尺度化和系列化，其模塊結(jié)構(gòu)及其接口參數(shù)一般可以固定下來(lái)。
模塊化設(shè)計(jì)的長(zhǎng)處在于縮短了設(shè)計(jì)和調(diào)試周期，產(chǎn)品更新?lián)Q代快；易于產(chǎn)品的制造、裝配、維修和回收；降低本錢；保證產(chǎn)品的機(jī)能不亂可靠。液壓機(jī)模板模塊結(jié)構(gòu)由一系列參數(shù)驅(qū)動(dòng)，對(duì)于某一模板對(duì)應(yīng)相應(yīng)的一組參數(shù)，如圖3—75所示，模板模塊的結(jié)構(gòu)參數(shù)由模塊化液壓機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸出，CAD軟件從設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)，天生詳細(xì)的模塊實(shí)例。這種產(chǎn)品系列模塊化設(shè)計(jì)與劃分的條件是：載荷、強(qiáng)度、剛度和材料特性參數(shù)不是模塊結(jié)構(gòu)劃分的主要影響因素。
變量?jī)?yōu)化信息是模板模塊的核心信息，對(duì)于液壓機(jī)本體三大梁的模塊結(jié)構(gòu)，影響其剛度的主要因素，一般是一些主筋板的厚度和形位幾何參數(shù)，其結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系基本不變，優(yōu)化目的即為尋求主要結(jié)構(gòu)參數(shù)(筋板厚度、筋板間隔參數(shù))的 優(yōu)值�？梢暂^好地解決產(chǎn)品品種、規(guī)格與設(shè)計(jì)制造周期和出產(chǎn)本錢之間的矛盾。模板模塊的參數(shù)化實(shí)體模型由三維CAD軟件(如PIo／E,I—DEAS等)二次開(kāi)發(fā)天生，包括特征參數(shù)信息和結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系信息。該模板結(jié)構(gòu)中的各個(gè)參數(shù)與參數(shù)之間的關(guān)系由液壓機(jī)設(shè)計(jì)職員提供，各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇由相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范庫(kù)、尺度庫(kù)提供，其中影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的幾個(gè)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為有限元變量分析的結(jié)果。為此，采用了參數(shù)化造型技術(shù)和有限元變量?jī)?yōu)化技術(shù)。
(2)縱向系列模塊化設(shè)計(jì)在統(tǒng)一類型中對(duì)不同規(guī)格的基型產(chǎn)品進(jìn)行變型產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
(3)全系列模塊化設(shè)計(jì)縱向系列模塊化設(shè)計(jì)加橫向系列模塊化設(shè)計(jì)。
圖2 下橫梁模板模塊結(jié)構(gòu)示例
圖3 為液壓機(jī)模塊化設(shè)計(jì)的基本流程。
。根據(jù)用戶提出的設(shè)計(jì)要求，在模塊治理庫(kù)中查詢到相應(yīng)的模板模塊，并根據(jù)詳細(xì)的設(shè)計(jì)參數(shù)確定模板模塊中的所有結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而快速設(shè)計(jì)出知足要求的主結(jié)構(gòu)機(jī)架。
但是液壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)隨工藝、工況的不同而變化范圍較大，形式復(fù)雜而 液壓機(jī)多樣，且要知足一定的強(qiáng)度、剛度要求，載荷是其主要的功能要求，因此，現(xiàn)有的一般的模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)不能知足其設(shè)計(jì)要求。
為了使模板模塊不但能夠按照要求快速結(jié)構(gòu)成形，而且要保證模型知足強(qiáng)度、剛度等要求。
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