模块化设计的步骤
模块化设计分为两个不同层次，第一个层次为系列模块化产品研制过程，需要根据市场调研结果对整个系列进行模块化设计，本质上是系列产品研制过程，如图3-14所示。第二个层次为单个产品的模块化设计，需要根据用户的具体要求对模块进行选择和组合，并加以必要的设计计算和校核计算，本质上是选择及组合过程，如图3-15所示。
总的说来，模块化设计遵循一般技术系统的设计步骤，但比后者更复杂，花费更高，要每个零部件都 能实现更多的部分功能。
图3-14 模块化系列产品研制过程 图3-15 模块化产品设计过程
1.市场调查与分析
模块化设计成功的前提。必须注意市场对同类产品的需求量、市场对同类产品基型和各种变型的需求比例，分析来自用户的要求，分析模块化设计的可行性等。对市场需求量很少而 又需要付出很大的设计与制造花费的产品，不应在模块化系统设计的总功能之中。
2.进行产品功能分析，拟定产品系列型谱
合理确定模块化设计所覆盖的产品种类和规格，种类和规格过多，虽对市场应变能力强，有利于占领市场，但设计难度大，工作量大；反之，则对市场应变能力减弱，但设计容易，易于提高产品性能和针对性。表3-1为某机床厂的产品系列型谱。
表3-1 无心磨床产品系列型谱
W5 模块系列
基本分系列
MG1050A高精度无心磨床
MS1080高速无心磨床
MZ1050A/2针阀自动无心磨床（专机系列）
MZ1050A/2A型
MZ1050A/2B型
MZ1050A/2C型
扩展分系列
变型
WX-1006球头销球体自动无心磨床
WX-1007球头销锥体自动无心磨床
WX-1008扭杆自动无心磨床
WX-1009水泵轴双沟无心磨床
WX-1010针阀自动无心磨床
WX-1050A/3针阀自动无心磨床（带金刚滚轮修整）
3.确定参数范围和主参数
产品参数有尺寸参数、运动参数和动力参数（功率、转矩、电压等），须合理确定，过高过宽造成浪费，过低过窄不能满足要求。另外，参数数值大小和数值在参数范围内的分布也很重要，最大、最小值应依使用要求而定。主参数是表示产品主要性能、规格大小的参数，参数数值的分布一般用等比或等差数列。
4.确定模块化设计类型，划分模块
只有少数方案用到的特殊功能，可由非模块实现：若干部分功能相结合，可由一个模块实现（对于调整功能尤其如此）。
5.模块结构设计，形成模块库
由于模块要具有多种可能的组合方式，因此设计时要考虑到一个模块的较多接合部位，应做到加工合理、装配合理；应尽量采用标准化的结构；尽量用多工位组合机床同时加工，否则模块的加工成本将非常可观；还应保证模块寿命相当，维修及更换方便。
6.编写技术文件
由于模块化设计建立的模块常不直接与产品联系，因此必须注意其技术文件的编制，才能将不同功能的模块有机联系起来，指导制造、检查和使用。技术文件主要包括以下内容：
1）编制模块组合与配置各产品的关系表。其中应包括全系列的模块种类及各产品使用的模块种类和数量。
2）编制所有产品的模块组和模块目录表，标明各产品和模块组的组成。
3）编制系列通用的制造与验收条件、合格证明书及装箱单。
4）编制模块式的使用说明，以适应不同产品、不同模块的需要。
模块化设计的关键
1.模块标准化
它是指模块结构标准化，尤其是模块接口标准化。模块化设计所依赖的是模块的组合，即联接或啮合，又称为接口。显然，为了保证不同功能模块的组合和相同功能模块的互换，模块应具有可组合性和可互换性两个特征，而这两个特征主要体现在接口上，必须提高其标准化、通用化、规格化的程度。例如，具有相同功能、不同性能的单元一定要具有相同的安装基面和相同的安装尺寸，才能保证模块的有效组合。在计算机行业中，由于采用了标准的总线结构，来自不同国家和地区厂家的模块均能组成计算机系统并协调工作，使这些厂家可以集中精力，大量生产某些特定的模块，并不断进行精心改进和研究，促使计算机技术达到空前的发展。相比之下，机械行业针对模块化设计所做的标准化工作就逊色一些。机械产品中模块化设计仅应用于为数不多的机床行业。
2.模块的划分
模块化设计的原则是力求以少数模块组成尽可能多的产品，并在满足要求的基础上使产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉，且模块结构应尽量简单、规范，模块间的联系尽可能简单。因此，如何科学地、有节制地划分模块，是模块化设计中很具有艺术性的一项工作，既要照顾制造管理方便，具有较大的灵活性，避免组合时产生混乱，又要考虑到该模块系列将来的扩展和向专用、变型产品的辐射。划分的好坏直接影响到模块系列设计的成功与否。总的说来，划分前必须对系统进行仔细的、系统的功能分析和结构分析，并要注意以
下各点：
l）模块在整个系统中的作用及其更换的可能性和必要性。
2）保持模块在功能及结构方面有一定的独立性和完整性。
3）模块间的接合要素要便于联接与分离。
4）模块的划分不能影响系统的主要功能。
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