基于Solidworks的FOG邦定机模块化设计研究

马增刚

(中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原030024)

随着科学技术的发展，企业信息化程度越来越高，对产品设计的质量、效率要求也是越来越高，同时企业必须提供多元化的产品选择以满足客户多样化的需求，模块化设计已逐渐被各国工程技术人员所重视，其目的在于简化设计程序和制造过程，缩短产品研制时间，降低产品成本，快速响应市场。

FOG邦定机是液晶模组及触摸屏生产中的关键设备，用于将FPC（柔性电路板）与ITO玻璃之间建立稳定的机械和电气连接的生产设备，主要功能是ACF贴附、FPC对位、预压、本压。由于不同用户对该类设备结构要求不尽相同，造成该类设备品种型号繁多，在FPC邦定机的设计中，利用模块化设计技术可以大大减少设计人员的数量，提高设计效率和质量。

1 模块化设计

所谓模块化设计，就是对一定范围内的不同功能或相同功能但不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过对模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场的不同需求。采用模块化设计技术可以有效地满足顾客多样化的需求，快速响应市场并降低产品成本。

模块化设计可分为以下几类：

（1）横系列模块化设计。它是指在同一规格的基础上在变形产品范围内进行模块化设计；

（2）纵系列模块化设计。它是指在同一类型产品中，在某一规格的基型产品的基础上，对不同规格的产品进行模块化设计；

（3）跨系列模块化设计。它是指产品在横（纵）系列模块化的基础上兼顾部分纵（横）系列模块化的设计；

（4）全系列模块化设计。它是指产品在全部纵、横系列范围内的模块化设计；

在模块化设计中，同一功能的单元不是单一的部件，而是若干个可互换的模块，从而使所组成的产品在结构和性能上更为协调合理。同一功能模块可以在基型、变型、甚至跨系列、跨类产品的使用，因而它具有较大范围内通用化的特征。此外，尽量将功能单元设计成较小型的标准模块，并使其和与其直接相关的模块之间的连接型式及结构要素一致，或使其标准化，便于装配与互换，因此模块化设计能较为经济地用于多品种小批量生产。模块化设计是在传统设计基础上发展起来的，并融入了先进制造技术和现代设计方法，因而，它属于现代设计方法的范畴。

2 模块的划分

模块化设计首先需将产品划分为若干模块，然后以模块为基本单元进行设计，模块划分的合理性对产品的性能、外观、成本和模块的通用化程度均有很大影响，从功能、生产、运输等不同角度，模块可以有不同的分法和层次。模块可以不断地分层（级），依次分层。分层愈多，模块越简单，通用化程度愈容易提高，但产品制造、装配、管理也愈复杂。传统的机械设计将模块设计的功能化产品结构分为四级，产品——功能组成（部件）——主要功能组件——功能元件，多以部件、组件做为模块，系列化程度高的产品以组件作为模块，可扩大模块的通用规范，反之以部件作为模块。模块与部（组）件划分的差别在于：前者以功能独立化为前提，而后者则注重结构的完整性。

模块划分是模块化设计的关键一步，如划分不当，会在将来进行模块化设计时大大降低其使用效果，在模块划分时需在模块功能性要求、经济性要求、外观造型要求、工艺性要求、可维修性要求等方面加以注意，这几个方面的要求也是相互关联的，具体设计时应综合权衡、统筹处理，正确处理好主与次、先与后的关系。此外模块设计时还应对其功能扩展方面的要求有一定的考虑，以使该模块在整体产品系列开发中发挥更大的作用。

3 模块的建立

模块建立的过程包括模块功能设计和结构设计两个阶段，这两个阶段交替循环进行，直到模块创建成功为止。模块创建过程如下：

（1）建立整机功能模型，抽象出总功能；

（2）将总功能分解成不同级别、不同层次的子功能；

（3）设计各子功能模块，并对模块进行优化、修改和标准化，形成标准模块；

（4）建立模块管理系统，实现模块的统一管理，形成标准模块库。

模块建立的基础是设计库，SolidWorks提供了完美的设计库功能，基于SolidWorks的设计库包括：

（1）常用注释（技术要求等）；

（2）特征库（一些常用的特征）；

（3）常用外购件库；

（4）基础件库（典型零件的几个最基础特征的组合）；

（5）零件库（使用率很高的系列零件，通过配置技术建模）；

（6）部件库（使用率很高的系列部件，通过配置技术建模）。

模块的建立需注意以下几点：

（1）要充分利用三维软件的配置设计功能；

（2）符合PDM的要求，标准将通过PDM系统管理和调用，一方面要符合PDM的要求，另一方面注意要发挥PDM的优势；

（3）建立企业系列技术标准（包括设计标准、工艺标准），标准化工作是模块化设计的基础；

（4）模块建立的好坏关系到后续模块化设计的实施效果，需要抽调有经验的工程师来进行。

4 FOG邦定机的模块化设计

基于设计库的FOG邦定机模块化设计技术的核心是根据模块化设计思想，在SolidWorks环境下利用SolidWorks的布局草图技术、设计库技术和搜索技术，实现FOG邦定机的快速设计。

FOG邦定机主要由结构系统和电气系统组成。针对FOG邦定机的特点，根据其使用功能、制造合理和加工容易性等条件，模块创建过程如下：

（1）认真分析不同用户对FOG邦定机的要求，建立基于设计库的FOG邦定机整机功能设计模型（如图1所示）；

（2）将FOG邦定机总功能分解成机架、ACF部件、工作台、压头、图像系统、辅助部件六大部件；

（3）FOG邦定机的六大部件根据不同功能要求，每部分又可分为不同的子部件。

（4）设计人员利用SolidWorks设计各部件模型，并在实践过程在不断对其进行优化（如图2所示）。

（5）建立FOG模块管理系统，实现模块的统一管理，形成标准模块库。

图1 FOG邦定机整机功能设计模型

图2 FOG邦定机各部件模型

在建立FOG邦定机模块库的基础上，设计人员可根据客户需求，从模块库中调用所需的模块，装配成整机。其具体的设计流程如下：

5 总 结

现在由于模块化设计的优势和特点，已经越来越多的被设计制造行业所采用。在进行结构设计时为了快速响应市场，简化开发工作，提升企业标准化水平，采用模块化设计是产品设计的发展趋势。FOG邦定机采用模块化设计后，大大地提高了产品的设计水平和开发速度，降低了产品开发成本，更快更好的满足了市场的需要，使公司在市场竞争中保持领先的地位。

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