模塊化設(shè)計(jì)在點(diǎn)鈔機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

林峰

【摘要】本文在簡介模塊化設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，論述了模塊化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵特點(diǎn)和步驟，并結(jié)合點(diǎn)鈔機(jī)結(jié)構(gòu)組成，討論了點(diǎn)鈔機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)要求，特別是傳感檢測(cè)模塊、捻鈔模塊、出鈔模塊、接鈔模塊的模塊化設(shè)計(jì)和安裝，提出盡可能采用卡扣連接完成點(diǎn)鈔機(jī)各個(gè)模塊的固定和安裝，為點(diǎn)鈔機(jī)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】模塊化設(shè)計(jì) 點(diǎn)鈔機(jī) 傳感檢測(cè)模塊 卡扣連接

一、前言

點(diǎn)鈔機(jī)是重要的金融機(jī)具之一。近年來我國點(diǎn)鈔機(jī)行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，點(diǎn)鈔機(jī)制造企業(yè)在100家左右，大部分在廣州、浙江、上海、遼寧等省市，而規(guī)模以上的企業(yè)不到20家，其余均為中小型企業(yè)[1]。當(dāng)前，我國點(diǎn)鈔機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)逐步飽和，點(diǎn)鈔機(jī)制造企業(yè)存在利潤水平低，關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)缺乏，“價(jià)格戰(zhàn)、渠道戰(zhàn)”盛行等問題[1]。近期我國勞動(dòng)力成本顯著上漲，作為勞動(dòng)密集型行業(yè)，點(diǎn)鈔機(jī)制造企業(yè)生產(chǎn)支出也不斷上升，迫切需要采用新技術(shù)和新方法降低勞動(dòng)力需求和人工成本。

另一方面，已有的點(diǎn)鈔機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都采用傳統(tǒng)方法，其捻鈔機(jī)構(gòu)、出鈔機(jī)構(gòu)、接鈔機(jī)構(gòu)都是由相對(duì)獨(dú)立的不同部件組成，并通過螺栓或螺釘與點(diǎn)鈔機(jī)機(jī)架連接，利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)和同步帶或繩輪實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)；點(diǎn)鈔機(jī)的各類檢測(cè)傳感器分散安裝于點(diǎn)鈔機(jī)不同位置，接線盒和固定安裝步驟繁瑣；不同點(diǎn)鈔機(jī)的零部件經(jīng)常不通用，裝配位置不同，互換性差。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局造成點(diǎn)鈔機(jī)加工裝配工作量大，難度高，對(duì)安裝工人的熟練程度和技術(shù)要求較高，而目前點(diǎn)鈔機(jī)制造企業(yè)普遍工人流動(dòng)性大，造成點(diǎn)鈔機(jī)質(zhì)量無法進(jìn)一步提高。因此，有必要對(duì)當(dāng)前點(diǎn)鈔機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到提高產(chǎn)品可靠性、降低裝配工作量和技術(shù)要求的目標(biāo)。

二、模塊化設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟

“模塊化設(shè)計(jì)”是指在對(duì)一類相同功能的設(shè)備或產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，給出組成改設(shè)備或產(chǎn)品的一系列功能模塊的劃分結(jié)果，可以通過選擇模塊或者通過模塊組合實(shí)現(xiàn)構(gòu)成不同產(chǎn)品的目標(biāo)，從而滿足市場(chǎng)和用戶的不同需求[2，3]。

基于模塊化設(shè)計(jì)的點(diǎn)鈔機(jī)產(chǎn)品是由一組特定的模塊在一定范圍內(nèi)，組成多種不同功能或相同功能不同性能的點(diǎn)鈔機(jī)，其中模塊是指具有一定的功能的要素結(jié)合。采用模塊化方法設(shè)計(jì)點(diǎn)鈔機(jī)，可以使得點(diǎn)鈔機(jī)由一些相對(duì)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)化模塊集合而成，而不是由分散的零部件組成。這些標(biāo)準(zhǔn)化模塊具有良好互換性，從而有效簡化點(diǎn)鈔機(jī)的結(jié)構(gòu)，在點(diǎn)鈔機(jī)流水線生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)裝配標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，有效降低生產(chǎn)成本并提高點(diǎn)鈔機(jī)質(zhì)量。

一般情況下，模塊化設(shè)計(jì)方法采用自頂向下的思路，以功能分析、模塊劃分作為關(guān)鍵，其步驟如下：

（1）市場(chǎng)調(diào)研和用戶需求分析；

（2）產(chǎn)品功能分析和確定產(chǎn)品系列；

（3）確定產(chǎn)品參數(shù)；

（4）給定產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)類型，劃分模塊；

（5）完成產(chǎn)品各模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

（6）編寫技術(shù)文件；

（7）產(chǎn)品試制、模塊組裝和設(shè)計(jì)改進(jìn)。

模塊化設(shè)計(jì)過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)充分考慮應(yīng)用成組技術(shù)，即以零件在形狀、工藝上的相似性作為依據(jù)，并把相似的問題和部件歸類成組，通過對(duì)相似零件、部件或子系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化處理，使批量較小的產(chǎn)品也具備流水作業(yè)生產(chǎn)的條件。通過成組技術(shù)，使得模塊化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品更加規(guī)范化和通用化，可以極大簡化生產(chǎn)裝配工序，降低生產(chǎn)作業(yè)復(fù)雜度。

三、點(diǎn)鈔機(jī)的模塊設(shè)計(jì)

點(diǎn)鈔機(jī)的模塊劃分必須注意其中的模塊要實(shí)現(xiàn)一定功能，明確整個(gè)產(chǎn)品系列的功能和相應(yīng)模塊，其中臺(tái)式點(diǎn)鈔機(jī)類型作為示例如圖1所示。劃分模塊的依據(jù)是模塊化設(shè)計(jì)方法思想核心，其中應(yīng)當(dāng)考慮模塊組合變化規(guī)則。模塊劃分的正確性是點(diǎn)鈔機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的關(guān)鍵。

從臺(tái)式點(diǎn)鈔機(jī)的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)樣式和功能要求出發(fā)，遵循的模塊劃分原則是：盡可能以獨(dú)立的功能單元或者部件、組件為模塊，模塊在結(jié)構(gòu)上盡可能獨(dú)立化，使得模塊本體容易制造，模塊之間盡可能方便裝配和定位或連接，從而簡化點(diǎn)鈔機(jī)整機(jī)的裝配和構(gòu)成多種點(diǎn)鈔機(jī)變形產(chǎn)品。

在劃分臺(tái)式點(diǎn)鈔機(jī)的模塊的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)從點(diǎn)鈔機(jī)總功能出發(fā)，分解成獨(dú)立的分功能。如有必要，分功能則可以進(jìn)一步劃分為子功能。如圖2所示，由于點(diǎn)鈔機(jī)本身不是十分復(fù)雜，其模塊的劃分依據(jù)主要按照分功能進(jìn)行歸類。與傳統(tǒng)臺(tái)式點(diǎn)鈔機(jī)不同是的，本文提出的模塊化點(diǎn)鈔機(jī)設(shè)計(jì)中的磁檢測(cè)、紅外檢測(cè)和熒光檢測(cè)等檢測(cè)功能，由統(tǒng)一的傳感檢測(cè)模塊完成。除體積較大的冠字號(hào)圖像傳感器之外，所有的檢測(cè)傳感器和相關(guān)處理電路均集成安裝于傳感檢測(cè)模塊內(nèi)部和表面，傳感檢測(cè)模塊通過精確合理的卡位和卡扣固定在點(diǎn)鈔機(jī)機(jī)架上。這種設(shè)計(jì)方式可以有效簡化點(diǎn)鈔機(jī)生產(chǎn)當(dāng)中的裝配工作量，降低對(duì)裝配工人的技術(shù)要求，并提高傳感器裝配位置精度，提高點(diǎn)鈔機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量。

除傳感檢測(cè)模塊之外，臺(tái)式點(diǎn)鈔機(jī)的其余模塊，例如電源模塊、接鈔模塊、冠字號(hào)檢測(cè)模塊、導(dǎo)鈔模塊、顯示按鍵模塊等，設(shè)計(jì)中也盡可能在裝配前完成模塊自身的組裝后，多利用卡接類卡扣連接，實(shí)現(xiàn)模塊與模塊之間或者模塊與機(jī)架之間的固定連接。目前已有的點(diǎn)鈔機(jī)中，卡扣連接仍然很少使用，主要還是通過螺栓螺釘連接。本文引入的卡扣連接已經(jīng)成為機(jī)電產(chǎn)品裝配中重要連接方式，這種方式不需要增加連接零件并且具有裝配簡單等優(yōu)點(diǎn)；卡扣連接在汽車、打印機(jī)、電腦等眾多產(chǎn)品中已經(jīng)逐漸取代螺釘成為最主要的連接方法[4]，將來也必然成為點(diǎn)鈔機(jī)的主要連接方式。

四、結(jié)論

結(jié)合卡扣連接的模塊化設(shè)計(jì)是我國點(diǎn)鈔機(jī)制造企業(yè)產(chǎn)品升級(jí)的必由之路，為點(diǎn)鈔機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)裝配的簡單化、標(biāo)準(zhǔn)化以及通用化提供保障。簡單方便的卡扣連接，以及易于裝配的組件式模塊有利于點(diǎn)鈔機(jī)企業(yè)提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，降低人工成本，有利于我國點(diǎn)鈔機(jī)制造企業(yè)競爭力的提高。

參考文獻(xiàn)

[1]王同軸.對(duì)點(diǎn)鈔機(jī)行業(yè)發(fā)展的幾點(diǎn)思考——以蒼南為例[J].蒼南縣金融設(shè)備行業(yè)協(xié)會(huì)論壇，2013，http：//www.cfeia.cn/Association Journal View.asp SortID=27&ID=123.

[2]蔡業(yè)彬.模塊化設(shè)計(jì)方法及其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2005，（8）：154-156.

[3]蔡燕華.分析模塊化設(shè)計(jì)方法及其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技傳播，2014，（2）：160，154.

[4]陳燕.塑料卡扣設(shè)計(jì)研究及CAD應(yīng)用模塊開發(fā)，2006，江南大學(xué).