模塊化設計方法及其在機械設計中的應用

陳亞凈

承德華遠自動化設備有限公司

模塊化設計方法及其在機械設計中的應用

陳亞凈

承德華遠自動化設備有限公司

隨著我國經濟的快速發展，用戶群體的有原來的集中式變為個體戶，這樣就要求機械制造商在制造的時候要減少成本，然而傳統的機械包裝的方法已經不再適用于現在要求。從設計層面上看，模塊化在技術上的轉變已經基本完成了。通過對劃分和組合來完成不同的種類的機械包裝，這樣就可以縮短工期，這樣能夠減少制造需要的成本。所以說模塊化從設計上還是制造上都是機械制造商最后的選擇。

模塊化設計；方法；應用；機械設計

模塊化設計方法在機械設計中的應用越來越廣泛。本文首先對模塊化設計方法進行了闡述，然后又對其的特點進行了分析，最后分析了模塊化機械設計中的應用。希望以此為以后的模塊化的應用提供參考數據。使模塊化能夠在機械設計中得到更好的應用。

一、模塊設計的內涵及特點

1 模塊化設計內涵

模塊化包裝的機械產品，是指由特定的模塊在一定的范圍內，組成不同種類和不同功能的包裝機械。在對模塊化進行設計的時候，有以下幾種內涵：

1)縱向設計；2)橫向設計。也就是在保證參數的情況下，通過不同的模塊之間的轉換完成產品的變化；3)全系列的設計。其包括以上兩種設計方式。

2設計的特點

1)便于維修。在使用模塊化設計的時候，由于模塊具有可更換的特點，所以如果在機械包裝的過程中發生故障的話，只需要將不合適的模塊更換就可以。

2)簡化包裝設計。在過去的包裝中，進行設計的人主要根據產品的特點進行指定的包裝，所以設計出來的包裝只能使用于相同系列的產品，而對其他系列的產品不能夠應用。采用模塊化設計之后，可以使一種設計滿足許多的系列的產品，只要在客戶提貨的時候進行模塊之間的更換即可在對傳統的機械化包裝進行設計的時候要對每一個零件的設計進行考慮，這樣就需要人員掌握的知識面廣，這樣不單單浪費時間，同時也消耗了人員的精力，這樣就導致機械的生產周期短，然而，在采用了模塊化之后，技術人員不用再考慮每一個零件的設計，只需要使用現有的模塊即可；

3)模塊化包裝的成本低。在進行模塊化包裝的時候，可以根據模塊特有的功能進行。同時也可以通過對模塊的不斷研究，不斷的完善其質量和性能，以此來增加模塊化產品的數量。這樣就可以用較少的模塊組合成最多的機械包裝。在減少設計時候的同時，也減少了設計成本。

二、模塊化設計定義及目的

模塊化設計的界定是從產品設計以及生產的不斷發展中逐步形成的，它指的是在某一范圍內為滿足市場的不同需求，根據功能分析為基礎，對功能相同或者相同功能而性能、規格各異的產品進行劃分，并以功能模塊形式進行系列設計，以期達到變通對模塊的選擇和組合，即可構成顧客定制的個性化產品。其內容包括創建和組合，其中模塊是具有一定功能的零件、組件或部件，一般為批量生產。鑒于不同模塊可組合成差異化產品，設計的重用率因而得以提升，使設計成本大大降低，實現了機械產品設計速度的提升及定制設計規模化。

模塊化設計的宗旨為用設計上的少變去滿足客戶需求的多變；以設計時間的最少投入、加工速度的專業化來提高設計生產效率、縮短產品生產周期，應對市場中交貨期的日益縮短；采用最有效的方式取得最快速的產品創新；設計方法從組合上求創新、并從功能角度出發，達到產品通用化和標準化，使其可靠性及質量得以提升，通過平臺的建立、共享產品通用模塊，滿足產品大量定制下的經濟效益規模化。

三、模塊化設計機械設計中的應用

3.1 模塊化技術和成組技術在對機械的包裝處理上有著一定的共同點。

它們提出的依據都是現代產品的多樣化。進行成組的時候都是依據零件特點等因素，主要是利用物體之間的相似性，并且將這些相似的事物進行組合，通過對相似零件規范化的處理，達到小批產品也具有流水作業的情況。而模塊化追求的是小產品和中產品以及大批量零件之間的效果，也是利用它們之間的相似度，把一些零件劃分，最后制成模塊。它們之間的共同點主要表現是，對相似的零件進行集中處理。

3.2 模塊化技術的應用

數控機床對模塊化的劃分是指對機床運動分析和結構分析得出的結構，將具有同樣功能的結構進行合理的劃分。所以說，模塊化劃分的好壞之間影響著模塊化設計的成敗。

3.3 數控機床在進行模塊劃分時的原則

首先應該根據現有的結構上的要求進行劃分，其主要原則如下：

3.3.1 將具有獨立功能的單位作為模塊，也就是說對已經分解的單元結構上的劃分盡可能的做到其獨立性，這樣方便不同模塊之間的進行組合，能夠拼湊出多種產品。

3.3.2 部件作為模塊。在進行劃分的時候，以部件作為模塊，這樣能夠保證模塊的完整性，而且也能夠保證拼湊的產品的質量。

3.3.3 利用組件的方式作模塊。設計人員對模塊分解之后，還可以將模塊進行組件，通過不斷的試驗更換某些零件，可以使部件的用途增加，這樣比更換整個零件更具有經濟效益。

3.3.4 在進行模塊劃分的時候，還要考慮到機床中大件的劃分，保證其規范性，還要使其便于分離和結合。同時也要考慮到模塊的發展空間，定時的進行升級。

3.4 數控機床的功能分解。

在對模塊進行劃分的時候，必須要考慮到整個車床的功能。把數控車床的總功能進行模塊的劃分，使其成為一個個獨立的功能，接著設計人員就可以進行模塊的劃分。

結束語：

總之，模塊化設計方法是實現機械產品大規模定制、使產品越加符合當前市場需求的有效方法之一，在提高效率、降低成本、保證質量等方面具有很大優勢。但模塊化設計也有帶來不利影響的可能性，在機械設計中還需加強分析，對其進行合理應用。

[1]趙勃.機械設計中模塊化設計方法的運用分析[J].科技經濟市場，2015(6)：194.

[2]諶炎輝.復雜機電產品模塊化設計若干關鍵技術及應用研究[D].西安：西安電子科技大學，2013.