ICS 25.040.40 L 67
中华人民共和国国家标准
GB/T 31982-2015
机械产品模块化设计规范
Modular design specification of mechanical products
2015-09-11 发布
2016-04-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T 31982—2015
目 次
前言 1 范围 2 规范性引用文件 3
II
术语和定义机械产品模块化设计基本原则 4.1 独立性原则 4.2 简单化原则 4.3 通用性原则 4.4 整体优化原则 5 机械产品模块化设计典型过程模型 5.1 概述 5.2 新产品模块化平台构建过程 5.3 已有产品模块化平台构建过程 5.4 模块化产品平台维护过程 5.5定制产品模块化设计过程 6　机械产品模块化设计的主要方法 6.1 新产品模块化平台构建方法 6.2 已有产品模块化平台构建方法 6.3模块化产品平台维护方法 6.4　定制产品模块化设计方法附录A（资料性附录） 模块分类常用方法· 附录B(资料性附录) 产品主结构和配置设计示意、模块主模型和变型设计示例参考文献
4
.·
量量
..
10 12 12 14
15 17 GB/T 31982—2015
前言
本标准按照 GB/T 1.1一2009 给出的规则起草。 本标准由中国标准化研究院提出并归口。 本标准起草单位：浙江大学、中国标准化研究院、机械科学研究总院、杭州汽轮机股份有限公司、中
国计量学院、三一重工股份有限公司、北京北重汽轮电机有限责任公司。
本标准主要起草人：顾新建、杨青海、吴向亮、祁国宁、纪杨建、刘守华、洪岩、王志强、毛汉忠、 刘宏洋、迟国华、叶钟、顾巧祥、陈熙、刘曦泽。
= GB/T 31982—2015
机械产品模块化设计规范
1范围
本标准规定了机械产品模块化设计的基本原则、典型过程和主要方法。 本标准适用于机械产品以及机电一体化产品中机械结构部分的模块化设计过程。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 321优先数和优先数系 GB/T 10091.1　事物特性表　定义和原理
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
模块 module 组成系统的、具有确定功能和标准接口的典型的通用独立单元。 ［GB/T 30438—2013,定义 3.1] 注：模块分类常用方法参见附录 A。
3.2
整机模块 equipment module 具有完整功能、可独立使用的产品或组成成套装置(或装备)的、具有独立功能和标准接口的单元。
3.3
部件模块 assembly module 组成上层部件(或整机)的、具有独立功能和标准接口的单元。 注：复杂产品由多层部件组成，可通过递归设计的方法逐级实现模块化。
3.4
零件模块 part module 组成部件(或整机)的、具有独立功能和标准接口的、无法再分解为独立实体的单元。
3.5
特征单元模块 feature unit module 组成复杂零件的特征单元。 注：特征单元模块是零件结构的组成部分，不是独立实体。
3.6
结构模块 structure module 按照产品结构划分的模块。 GB/T 31982-2015
3.19
模块接口module interface 模块间进行组合或配合的标准化特征要素。 注：模块接口通过一系列具有一定几何形状、尺寸和精度的边界结合面，实现模块与其他模块的物质、能量、信息交
换及空间的定位。
3.20
模块化设计modularity design 将产品的某些要素组合在一一起,构成一些具有特定功能的模块,将这些模块作为通用性的模块与其
他产品要素进行多种组合,构成新的系统,产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品的设计方法。
［GB/T 30438—2013,定义3.4] 3.21
产品技术对象product technical object 与产品关联的各层次的模块、接口、模型、文档等的统称。 注：简称技术对象。
3.22
产品配置设计product configuration design 基于产品主结构,按一定的配置规则,选择必选模块和可选模块组合成客户所需产品的设计方法。 注：配置设计又称组合(化)设计、积木块设计等。配置设计案例参见附录B。
3.23
模块变型设计modular variant design 基于模块主模型和模块主文档,按一定变型规则对基础模块进行修改,得到新的变型模块，以满足
客户新需求的设计方法。
注：模块变型设计示例参见附录 B。
4机械产品模块化设计基本原则
4.1独立性原则
产品模块化设计应使模块间的信息、功能、结构等耦合度尽可能小，以利于提高模块的互换性、可维修性、可重用性和可回收性等，
注：该原则不适用于特征单元模块。
4.2简单化原则
通过产品模块化，应尽量减少产品中的模块层次、数量和结构复杂性。 4.3通用性原则
识别和分析各种相似模块，进行适当的归并处理，设计为通用模块，以尽可能少的模块组合满足尽可能多的个性化需求。 4.4整体优化原则
在产品模块化中，将产品族中各产品的生命周期的总体最优作为主要优化目标。
3 GB/T 31982—2015
5机械产品模块化设计典型过程模型
5.1概述
机械产品模块化设计的典型过程用“Y”模型表示，见图1。可根据具体需要选择其中全部或部分功能块开展产品模块化设计。该过程一般需要经过多次循环反复，每个过程功能块完成后，应组织评审，根据评审结果前进或返回相应的步骤（即过程功能块）。确保尽早发现和纠正错误，降低产品模块化的成本和风险。
已有产品模块化平台构建过程
新产品模块化平台构建过程
市场分析和确定需求
A
阐明任务和确定需求
确定功能结构和功能参数系列化规划
零部件ABC 分析
产品模块划分
产品功能参数系列化和模块化规划茶
确定原理方案及总体结构规划
版
结构模块划分
结构模块优化
模块化产品平台构建
建立产品编码和名称字典
产品模块建模
基型模块设计和模块接口定义模块化产品平台总体构建
前进/ 返回到相应的
G
步骤
H
产品结构系列化设计
模块化产品
模块化产台维护
苹谷维护
产品配置设计
定制产品
模块花设计
模块变型设计
图1机械产品模块化设计典型过程模型("Y"模型)
机械产品模块化设计可分为以下主要过程：
模块化产品平台构建；模块化产品平台维护；定制产品模块化设计。
其中“模块化产品平台构建”又可按产品对象分成两类：
新产品模块化平台构建过程；已有产品模块化平台构建过程。
每个过程可细分为多个步骤(即过程功能块）)。
4 GB/T 31982—2015
5.2新产品模块化平台构建过程
新产品模块化平台构建主要是一个自上而下的演绎过程。 通过对未来市场、技术和产品发展的需求预测和分析，参考类似产品模块化平台，进行产品功能模
块和结构模块划分,建立新产品模块化平台。见图1"Y”模型的左上部（A～D,E～H功能块）。 5.3已有产品模块化平台构建过程
已有产品模块化平台构建主要是一个自下而上的归纳过程。 在充分分析已有客户需求信息和已有产品设计数据的基础上，对未来市场趋势进行预测，进行产品
的功能模块和结构模块划分，建立产品模块化平台。见图 1Y”模型的右上部(I～L，E～H功能块）。
注：该过程适用于企业已有成熟产品，市场发展对已有产品提出模块化需求，或需要对模块化进行改善的场合。 5.4模块化产品平台维护过程
在模块化产品平台的使用过程中，一方面将增加大量的模块化设计实例；另一方面会发现模块化产品平台中存在的一些新问题。因此需要不断地对模块化产品平台中的各项内容进行充实、更新和优化，以保证模块化产品平台内信息的时效性、可靠性和完整性。见图1“Y"模型的中部(M功能块）。 5.5定制产品模块化设计过程
企业针对订单给出的任务，利用模块化产品平台，重用模块资源，开展产品配置设计和模块变型设计。见图1“Y"模型的下部(N、O功能块）。
6机械产品模块化设计的主要方法
6.1新产品模块化平台构建方法 6.1.1市场分析和确定需求
见图1 中的 A功能块。 目的：明确新产品研发的方向、可行性以及功能需求。 阶段成果：产品市场分析报告、新产品研发需求任务书、产品市场规划书、新产品技术路线图等。
6.1.2确定功能结构和功能参数系列化规划 6.1.2.1概述
见图1中的B功能块。 目的：将客户需求转变为产品功能，确定满足需求的产品功能结构；建立产品功能树、确定产品的功
能模块；进行产品系列化总体规划。
阶段成果：质量功能配置矩阵、产品功能树、产品功能结构图、产品功能参数系列化规划书等。 6.1.2.2产品功能结构确定方法
确定产品功能结构可采用以下方法： a）质量功能配置
一种将客户功能需求转变为产品功能的方法,采用矩阵形式描述产品客户需求和产品功能中各种因素间的相互关系；
b）产品功能分解
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