模塊化設計方法在機械設計中的運用探討

夏凡

（中國原子能科學研究院，北京 102413）

我國經濟社會的迅猛發展使經濟體制由集中式體戶變成了個體戶，同時也減低了資金的成本。現在，傳統的機械制造已經滿足不了當今社會發展以及消費者的相關需求。模塊化設計方法與舊的設計方法相比，一方面，舊的機械制造會增加勞動成本和資本輸出，不具有靈活性和個性化，另一方面，模塊化設計則不同于舊機械設計，它擁有可以減少工作人員的工作時長和投入更少的成本得到更多更大的效益的優點，其優點使其在設計方面得到社會的認可，同時也被大面積地使用在機械設計中。綜上所述，模塊化設計是機械制造商的最優選擇，它在設計上和理念上都能滿足其生產需求。

1 模塊化設計的概念與特點

1.1 模塊化設計方法的概念

在機械設計中模塊化設計方法成為一種重要的方式，模塊化設計是在機械設計中，將各部分原有的東西通過整理與概括將其插入相應的模塊中去，讓人們對于這些模塊有全方面的不同認識，最后完成全部機械設計的概念與內容。我們同時需要將這些模塊進行必要的劃分并且做好規劃，保證了解并知曉各個模塊的功能和連在一起時的使用方法。同時，確保每個模塊能夠獨立的使用而且組合之前能夠完美的互換而不產生副作用，只有這樣，才能確保系統的升級。模塊化設計是一個不同于舊的機械設計法的形成的新式理想觀念。

1.2 模塊化設計的方法

模塊化設計方法有以下四個方面：橫向式的模塊化設計方式，是比較容易實現和操作的，也是容易推廣的，它是在原來的產品基礎上根據模塊化設計產生出的產品進行推廣；縱向式的模塊化設計方式，在不對原有的產品進行改變的基礎上，對同一形式中的不同類型的產品進行有效地設計；橫向式與跨向式的綜合模塊化設計，在橫向式設計的基礎上更改了某個模塊的設計使得原產品發生了不同部分的改變，這種方式可以運用到橫向式與跨向式的設計方法的運用；全種系類的模塊化設計主要是縱向形式與橫向形式，它是在其基礎上制造出跨系列的產品設計。

1.3 模塊化設計方便了維修

模塊化設計方法讓維護變得方便，同時可以讓人們通過較少數據達到大量數據的要求，只需要投入較少的成本就可以達到較高的利潤，這種比較新式的最有價值的方法滿足如今社會的需求。因為模塊化設計的各個模塊之間具有可以替代的方式，那么如果出現了一個故障可以通過排查的方式進行有效地控制，增加了資源的利用率。

1.4 模塊化設計節約成本

模塊化設計通過簡化一定的包裝費用減少了成本的輸出，舊的機械制造商在包裝中只能通過自身對產品的理解對其進行包裝。舊的機械制造商的方式過于刻板，不能夠靈活地運用只適合運用到一種特定的模式中去，這樣就需要對其他的產品制造出不一樣的新式包裝。不同的是，模塊化設計能夠節約成本通過更少的資源去完成更多的包裝，節省了時間、物資和資源的使用。

2 模塊化設計與其他現代化技術的融合

2.1 模塊化與成組設計的共同特點

模塊化的組成技術對于如今生產出來的產品是具有多樣性的。成組技術的方式是運用零件的外形和其相關的工藝作為理論指導，通過相關的數據做出簡要的概括和總結歸納，最后通過一系列的標準形式使小批量的產品變成流水線生產的方式。規范化技術也是利用機床上某些零件對相似的特點進行歸納總結進行的生產出有需要的各種批量的產品。其兩者共同點是相似的事物進行規范的處理。

2.2 模塊化與柔韌性制造的技術

柔韌性制造技術是多變的、多樣化和快節奏的。而模塊化的技術剛好符合柔韌性技術的特點，能夠解決在機床上零件的相似性質又能解決單個性質，能夠解決以少量模塊達到組成最大機床的思想上的多樣性，能夠解決舊機械制造的傳統性特點，更好地解決資源浪費問題和多樣化運用問題，這樣能夠更好地使整個模塊之間更好的拆除和組合。

2.3 模塊化與高科技輔助技術

模塊化與高科技輔助技術相結合讓人類無法完成的任務的已完成一定程度上使人民的生活水平更上一個臺階，也可以說是開創了另一個新時代。例如，將高科技輔助系統和數據庫里的技術運用到模塊化技術中，在一定程度上取代了人類無法完成的復雜的工作量，在保持穩定的方面上超越了人類。通過模擬化的方式將比較復雜的系統做了技術分析，使其充分發揮高科技的人為無法替換的強大功能。

3 模塊化技術在機械設計中的合理運用

3.1 機械設計的理念

機械設計是需要滿足當今社會的經濟指標和技術條件下，具備關于產品的功能有著綜合性質的方案，而機械設計本身具有綜合性、相似性和多層性的特點。然而，這些特點也成為了新機械產品必不可少的特點，解決了產品的性能、質量和特征的問題。而廣大用戶對其要求也逐漸增大，要求產品應該具有多樣化、高品質、高質量的要求。當然，這也是一種挑戰。機械的設計比人工具有穩定性，雖然不具備個性化的發展，但是也可以完成在人類一定時間內無法完成的任務。保證了產品的高質量、少量的成本和大批量的制造。

3.2 對模塊進行劃別區分

在產品的模塊進行有效劃分時，每個模塊確保具有獨立功能，這樣可以對已經劃分的模塊在功能上具有獨立的特征使其容易拼接、組合和搭配使用，形成了多樣的變形產品，使整個模塊具有完整性確保高質量的完成。從組成上來看，每個模塊的功能通過了解后，可以通過將某些成分模塊化或是丟掉或者更改一些模塊，讓某些部分產生不同的功能和作用。當然這比替換全部要節約一些，而參照原有的模板，同時需要對客戶的產品需求進行劃分。要在客戶需求的基礎上對產品進行功能上的劃分，又要在產品的功能基礎上對所處結構進行區分。將有同種功能的部分進行總的區分。總的來說，模塊劃分的優劣決定著模塊設計的失敗與質量。但是也要對模版的發展前景留有一定空間，這樣就可以引入更加新型的想法但不會阻礙模塊化的設計，新型的想法可以使體系長期處于多樣化更加能夠滿足顧客的需要，而且通過模板化的設計方式可以使產品能夠劃分和整合，同時還能夠投入大批量的生產中去，一定程度上降低了生產的成本。

3.3 對現有的模塊進行編碼

對已經擁有的模塊進行編碼，可以確保一定程度的高質量和標準化，同時減少了人員成本和資金成本。各個模塊需要進行整理歸納并編寫相對應的名單，這樣有利于對產品之間進行區分和管理，進而創造出一份規范的標準化的生產方式。讓模塊化設計具有個性化和完整的特征，從而實現產品被更多人認識、使用和宣傳。

3.4 進行有效率的模塊組裝

對產品進行有效地組裝，這需要對產品的相關性能有所掌握后，再對所有的模塊進行組裝，這樣有效的保障了其產品設計的規范性。只有確保了組織的這些特點，才能夠更好地組裝產品同時注意整體布局的綜合實力和模塊之間的合理分配。由于模塊之間存在著可以相互變化的功能，所以在不影響產品的性能方面可以對整個組合中進行有效地替換和組合。

3.5 完成設計本職工作

在完成以上所有的模塊整合與產品功能的設計之前，需要完成全部的工作。當模塊化設計運用到機械式機床上去，則需要完成機床上的所有工作才算完成所有的工作。需要完成傳送室的模塊、執行的模塊和輔助的模塊之后才算真正完成了所有設計的本職工作。

4 結語

總的來說，模塊化設計成為了我國機械設計能夠產生出大規模產品的保障，使產品能夠滿足各方面的需求，機械制造商在研究機床時增大其效率的同時，也可以使它的資金成本得到控制和滿足客戶高質量的要求。懂得把握重要點的切入和設計人員的深入培養讓其經受起實踐的理解和概括，使它的利用率穩步上升。模塊化設計方法使機械設計更加滿足顧客對產品的需求，它已經不只是能夠使時間的成本得到控制，也讓我國的機械設計水平得到了穩步提升。應該在此基礎上讓模塊設計上更加具有標準化、個性化和各模塊之間的轉化性持續增加，只有這樣，才能保證我國的機械化水平遠超其他國家。