试析壳体结构的模块化设计方法

发表时间:2018/7/25   来源:《基层建设》2018年第17期   作者:黄智坤
[导读] 摘要:本文主要以壳体结构模块化的设计意义为切入点,对壳体结构模块化的设计方法,进行了积极地探索及研究。
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        摘要:本文主要以壳体结构模块化的设计意义为切入点,对壳体结构模块化的设计方法,进行了积极地探索及研究。从而能够切实地满足于广大客户的现实需求,择取最佳的壳体结构模块化的设计方法,设计出最具客户满意度的产品。
        关键词:壳体;结构;模块化;设计;方法;
        前言
        壳体结构(Shell structure),一般是指层状结构,其主要受力特征为外力作用于结构体表面为准,例如贝壳、摩托车的头盔等。壳体结构,它主要是由加边缘性构件或空间的曲面型板所构成。由于壳体厚度通常小于其壳体其它尺寸,因而,壳体结构有着空间传力这一性能,可以相对较小的相关构件厚度进而形成刚度性与承载性较强的一种承重式结构,可维护或覆盖于较大跨度的空间,且无需空间支柱作用,可兼维围护结构及承重结构双重的作用,最终达到结构材料节约的效果。那么,伴随着广大客户对产品的设计要求不断提升,广大设计人员急需探索出最具客户满意度的产品设计方法,壳体结构模块化的设计就是最为有效的突破路径,需广大设计者以壳体结构模块化的设计为切入点,积极摸索出最佳的壳体结构模块化的设计方法,以设计出客户所需要的多功能化产品。
        1、设计意义分析
        1.1 实现产品的多样性
        壳体结构模块化,对于实现多样化的产品来说有着一定积极作用,能够满足于广大客户个性化想需求。例如时尚手表Swatch品牌研发了全新制表的工艺,把手表只划分为石英机芯与表壳两个模块。塑料表则利用相同底座,标准化机芯没有做大改动。由塑料所制成的表壳,则是可为客户提供多种颜色款式的选择,给予广大客户以新鲜感,增加了购买力。因而,可以说通过壳体结构模块化的设计,可实现产品的多样化,对于相关加工制造业的持续性发展有着一定的积极作用。
        1.2 实现产品的人性化
        针对于结构与功能近似相同的产品,它们在外部结构设计方面有着可供参考性,例如胰岛素的注射笔,它就是把胰岛素的注射器与钢笔的外型相结合,便于众多糖尿病患者日常的携带及应用,可极大地防止糖尿病病患在利用玻璃的注射器进行胰岛素注射期间,会出现针筒破损的情况。因此,这种具有着人性化设计特色的产品,一经问世就颇受好评。
        1.3 实现产品的多功能化
        在一定程度上,任何产品若在功能作用上过于单一化,则必将无法受到广大客户的喜爱,购买力也必然会逐渐下降,最终会走入到发展死角当中无法自拔。那么,壳体结构模块化的设计,不仅能够挣脱出这一发展死角,且还会走入到一片打好的发展之路。通过模块化的设计,可赋予产品以多功能化,可满足广大客户所需,让客户心有所动地自由切换各种功能模块。因此,对于壳体结构设计来说,模块化的设计这一要素尤为重要,可引领壳体结构设计进步发展的新时代,积极作用较为明显。
        1.4 实现产品的简约化
        基于产品的外观设计,通常都是以具体的结构借助下才可实现的。那么,对于广大的设计人员来说,略有复杂性的产品设计难度性就越大,需广大设计人员绞尽脑汁,耗费较多的时间与精力。而模块化的设计,它就可以弥补这一缺陷,它不仅可以进行产品的复杂化设计,还可大大降低其实际设计操作的难度性,以最短的时间设计出最具复杂性的产品。例如由BUG Labs所自制的一款数码产品,它由一个公用底座把不同模块拼凑于一起,可实现需什么插什么,无论是GPS,还是音乐的播放器、手机、数码相机等,客户可随心所欲的把不同模块分别安插于其中,即可满足于他们的实际需求。
        2、设计方法分析
        2.1 常见模块化的设计法
        模块化的产品,一般是由变型的模块(可变动)与基型的模块(不可变动)所构成。那么,通过选择所需要的各种功能性模块,可利用少量模块改型及新模块的设计,而后进行接口设计,即可组装为一个全新产品。通常情况下,综合不同的组合模块化的设计方法,可将其总结为组合性设计方法、总线型的设计方法、量体裁衣式的设计方法、构件置换性设计方法等。
        2.2 划分壳体模块
        根据功能的分析法,可把壳体划分为若干个单元,这些单元模块也可称之为有着某种功能性结构的模块。那么,由这些模块化系统,可实现壳体总体的功能。如图1所示,为以功能性为核心系统的分解法,来划分这些模块。
 
        图1功能壳体的模块划分基本流程示图
        2.3 壳体模块接口设计
        针对于壳体结构模块化的设计,模块的组合它主要是利用连接性结构予以实现的,依据模块化的设计根本要求,该接口应为可拆卸的。壳体的模块可拆卸及易拆卸的连接性结构,可便于产品安装、维修、拆卸及更换、回收及升级等,有效地实现产品的多功能化、系列化、多样化及人性化各项功能。那么,针对于不同连接性结构,其对于更换性、回收性、装配性及拆卸性等影响也存在着一定的差异性,如图2所示,为常见的静连接性结构特性具体分析。
 
        图2常用的静连接性结构各种特性的比较分析示图
        2.4 壳体结构模块化的设计
        任何壳体,它都有着包容性这一功能特性,只是有一部分是应用在盛装其它类别产品且兼顾于美观效果方面,例如器皿类的壳体。但是,这些壳体的结构相对简单,在此并不做出相应的论述。有些应用于定位及支撑的产品,其自身内部组建与人际交流等,会增加了壳体结构整体的复杂性。针对于这种类型的壳体结构,壳体功能的模块确定及其内部组件复杂性、实际的布置状况等,它们之间有着必然的联系。如遥控器、手机等手持类电子茶农,它们内部组件为高度的集成,主要安装于电路板上面,层次感较为明朗,并无较为固定性的位置,且壳体的外形主要是扁平;料理机、吸尘器等这些小型的家电,多数是由支撑性驱动装置、包容性驱动的装置、执行的装置等单元的壳体所构成。那么,如图3所示,从产品不同类型特征为角度,在确定了所应用模块化的设计目标之后,择取最忌设计方法,即可实现对产品的多功能化、简洁化、人性化及多样化的设计。
 
        图3不同产品模块化的设计方法实际应用示图
        3.结语
        综上所述,基于壳体结构自身所具体的复杂性特征,为了能够更好的满足于广大客户的多样化需求,生产出最具个性化的产品,就需要广大设计者对壳体结构模块化的设计所能够彰显出的现实意义,进行有效性的研究,进而探索出最佳的设计方法,以择取最为优质的设计方法,提升壳体结构模块化的设计水准,设计出最具工匠精神的产品,为我国相关加工制造业的长期发展提供动力之源。
        参考文献:
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