模塊化設計方法及其在機械設計中的運用

摘 要：機械設計中運用到模塊化設計的案例較多，隨著技術的發展傳統的機械組裝方法的弊端日益顯現不能適應現代化制造需要的弊端，運用模塊化設計方法，在進行機械化組裝、運行的過程中，按照組合的方式完成所有的工作，不僅提高設計的科學性，也提高了設計的效果，降低機械設計成本，對促進機械設計的順利進行具有重要的作用。

關鍵詞：模塊化設計；機械設計；機械制造

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0266-02

模塊化設計方法是機械設計的一種重要方法，它對每個模塊的設計進行全面的考慮，在進行機械設計的時候，將不同的組成部分劃分為相應的模塊，在設計，對模塊的劃分、可互換性等方面加以考慮，完成機械設計的所有內容。在確保每個模塊功能的獨立性的同時，將各個模塊加以相應的更換，促進系統功能的升級。

1 模塊化設計方法的特點

模塊化設計方法是一種新的設計理念和設計方法，具有自身顯著的特點。采用模塊化設計方法，可以對模塊加以更換，還能夠方便維修，具體運用中，當機械設備發生故障的時候，通過檢查和分析，將出現故障的模塊進行更換即可。而且機械制造的包裝過程，可以根據產品特點，進行指定包裝，設計出來的包裝，再就是運用模塊化設計方法可以大大節約成本。在包裝的時候，能夠根據模塊特有的功能進行，通過對各個模塊的研究，可以用較少的模塊完成更多的機械，還可以完善其功能，提高其質量，有利于節約設計成本[1]。

2 模塊化設計方法的操作步驟

在設計的時候，相應的方法和步驟是模塊化設計方法要遵循的，確保模塊的完整性和獨立性，方便模塊連接能夠達到保證性能的穩定、結構的精度的要求，首先應該考慮機械設備的具體需要，確保模塊之間能夠進行合理的劃分、便捷的組合，確保模塊相互依存的同時又能夠獨立。然后將不同的模塊組合起來，實現機械設計所需要的功能。例如數控立式車床設計中，將該模塊功能劃分為輔助、執行、傳動、支承、監測，模塊，根據數控立式車床設計和具體工作的需要，促進機械設備功能的有效發揮。再例如刀具監測裝置模塊，包括旋轉功能，每個模塊單獨行使某項功能。象工作臺、卡爪模塊都具有工作定位功能，有的還具有多種功能。通過運用模塊化的設計方法，不僅順利完成了設計任務，有效劃分各個模塊的功能需求，以及數控立式車床實際工作的需要。

3 模塊化設計方法的實際運用

以對動車組模塊設計和組裝為例，預組裝指的是將動車大部件結構等進行分解，形成分系統，各個系統模塊相互獨立又相互聯系，再將這些模塊進行組裝，完成各個模塊整體運送到車內部的安裝工作。動車組的模塊化預組裝包括了動車組內部的玻璃鋼衛生間端部、拉門、間壁等部件、動車組車底架等大型部件結構的預組裝等施工工藝和技術。通過模擬預組裝安裝系統進行一體化組裝的工作。安裝過程包括模塊整體通過車體端的活門將模塊搬進車內完成組件的組裝。

（1）將模塊化組件搬進盒子間平臺后，使用模擬的車體底板僅作為預組裝的平臺，所有的組裝和定位均在平臺完成。

使用到的儀器包括激光經緯儀等。用戶對于車內立體空間進行各種尺寸線的模擬定位。

為了保證模塊化的組裝順利完成，應建立檢測樣板，對預組裝的門和間壁的弧度等現行進行檢測和制作，包括樣板的弧度，盒子間的垂直度等等，用來對盒子間的部件質量進行控制。

其他工具包括直角拐尺、鋼直尺、卷尺等。

預組裝平臺通過激光經緯儀確定基準線定位工作，將平臺作為基準平面的定位平臺，使用各種工具對車上的空間進行定位，并將定位測量出的尺寸線作為車下的參考數據[2]。

（2）整個預組裝的工藝流程為：確定基準線，調整盒子間位置，將盒子間的眼孔進行預開，固定門前小間壁，安裝護指壓條，將錢門框壓條等進行安裝，吊掛上滑軌，安裝前門擋膠條，預裝門板的下滑軌，調整門口賤婢，拆除廁所拉門，固定門后間壁。安裝橫壓條，然后安裝拉門罩，如果是殘疾人廁所，換為拉門?；謴蛶T后安裝廁所門上頭[1]。

基準線是將二位外端墻與車體縱向中心線予以固定，將動車組盒子間模塊的定位基準作為車上狀態的模擬基準進行車上預組裝。組裝時要先使用車體的縱向中心線進行垂直的直線與二位外端墻的劃分。然后調整盒子間車上對應車體的定位尺寸，幫助縱向中心線和二位外端墻進行定位。固定門前小間壁要制作一定厚度的底板墊塊放置在預組的平臺上，將地板面作為間壁下沿的定位基準，門前小間壁放置地板墊塊，保證裝飾面與外端基準線的距離與車體縱向中心的距離保持上下均勻一致。調整完畢后，將小間壁與盒子間的翻邊處用螺釘和螺母進行緊固。

（3）門板的預組裝和下滑軌的安裝，應保持門板預組裝的開度。將廁所的拉門內表面與廁所的側護等保持外表面的距離相當。然后安裝門板下沿、盒子間門檻表面，安裝完成后檢查鎖閉是否順暢，定位有無偏移等。將門板下沿與下滑軌的表面保持一定距離，確保移動是平滑的，而且沒有噪音，阻力保證運動的要求。門板前沿與錢門框的橡膠對中要根據門板的距離進行密封處理，需要調整下滑軌道，不允許出現透光。

門后壁進行調整，要將門后間壁的位置安裝山底板墊塊，對門口的寬度的尺寸等進行調整，保證護指壓條與門板間隙正確，并且調整車體兩端的縱向中心線的安裝符合圖紙要求。按照上沿和側邊的鉆孔攻絲的未知進行間壁預固定。

對于廁所門上頭的安裝，要按照廁所門上頭和安裝梁的要求，將門上頭表面和兩側的間壁的弧度順接保持勻直和流程，門上頭的兩側調整完畢后將盒子間的量固定骨架上。

根據門上頭的安裝確定門的安裝位置以及固定位置，沿著角鐵的未知將門上頭的外露門框上下一致，使用螺絲釘將角鐵固定，保持門框的補強板能夠在緊固螺釘脫件后，兩側角鐵依然保持固定[2]。

（4）為了提高生產效率，采用預組裝的工藝方式來完成底架的組裝施工。首先要進行設備以及電纜的布線等工作。主要底架設備不能直接與鋼結構連接，要安裝統一的支撐梁。另外將底架線槽和電纜與設備布線進行安裝后，再進行空氣管路等的安裝，空氣管路路徑裝在底架模塊上。將底架模塊預組裝后，整體移動到車下進行位置的調整[4]。

按照施工圖紙的安裝要求，根據車輛的朝向，沿著C型滑倒將支撐立柱移動到相應的位置，使用螺栓將底板進行固定。

使用安裝梁吊裝技術將隔板和U型支撐座進行安裝?？紤]到支撐座的定位銷要，應先將車體的連接面和U形支撐座加以連接，背面進行連接后，隔板的作用是將U形支撐座與車體的連接面進行定位安裝，將梁進行安裝，隔板起到的作用是保證電氣設備的散熱。

梁安裝完畢后，將底架設備進行吊裝。吊裝的位置在安裝梁的支座上。保證間隙不能超過1mm，安裝支撐面的墊片要調整到設備的支撐點的水平面上[3]。

按照工藝要求，將所有設備的安裝放在車上最重的牽引變壓器上，減緩運行過程中的振動，增加橡膠減振器的目的就是減少變壓器和安裝量的連接部分的振動。

在線槽和管路的安裝上，要注意在預組裝過程中，將線槽與空氣管路的前道工序進行組裝，線槽分為動力和信號線槽兩種，在兩種線槽的側面都要固定，空氣管路線槽的吊裝分為兩組線槽吊裝，最后使用電纜加以固定和管路連接[4]。

4 結 語

為了取得良好的效果，模塊化設計方法有利于指導機械設備的加工制造，從機械設計的需要角度上看，模塊化設計，在機械設計的具體運用中取得良好的效果是有目共睹的。提高設計水平的同時也縮短了設計的時間，功能劃分應嚴格按照規定進行模塊組裝等各項工作，注重提高設計人員的綜合素質和技術水平，不斷優化模塊化設計方法，得到更好的運用策略，促進機械設計水平的不斷提高。

參考文獻

[1]袁海英，于曉昆.關于煤焦油加氫裝置中往復壓縮機模塊化設計的思路[J].壓縮機技術，2018（3）：27～30.

[2]劉光錄，張旭東，劉保金，等.輪式裝載機模塊化設計方法[J].工程機械，2018（4）：33～37.

[3]莫淑茹.淺談模塊化設計在住宅室內空間設計中的運用[J].經貿實踐，2018（13）.

[4]杜 綱，張鐵斌，繆琛璐，等.產品族模塊化設計與平臺配置的主從關聯優化[J].計算機集成制造系統，2018（2）：455～463，339～340.

收稿日期：2018-9-8

作者簡介：蘇長林（1985-），男，漢族，廣西南寧人，助理工程師，本科，從事機械設計工作。