模塊化設計方法及其在機械設計中的運用探討

方占萍

(酒泉職業技術學院，甘肅 酒泉 735000)

0 引言

伴隨現代經濟、科學技術的飛快發展，先進的生產也越來越多樣化。以前的機械設計現已無法達到社會要求，便應運而生了模塊化設計新方法。這種方法一經出現，便以其獨特的優勢，及時響應當前市場上的需求，并可以在現代機械設計及制造業起到很重要的作用?，F階段，在機械設計領域，模塊化設計已經在實踐上加以運用，并且獲得了充分的認可。

1 模塊化設計優勢

1.1 基本概念

當前的模塊化設計是指基于市場的需求，研究在某種范圍，不同功能或者同種功能規格產品的性能特點，再按結果來劃分功能模塊，并利用選擇、組合各種模塊的方法，產生不一樣的產品設計的過程。面臨市場持續變化的需求，在機械設計過程通過模塊化設計新方法，便可從固定范圍模塊做出選擇，再組合而成各種功能的機械產品，從而有效縮短機械生產周期，以便通過更低的投入來獲得最可觀的利潤。在模塊化設計領域，主要涉及縱橫設計模式。在參數不變的條件下，利用相互轉換模塊的模式，來得到功能不同的全新產品。在這個過程當中，通過組合縱橫設計，便可以獲得整個系列的靈活設計成效。

1.2 優勢特點

(1)縮短設計周期?；谑袌觥⒖蛻粢?，通過選用適宜的模塊，來優化設計產品，力爭以更少的投入，贏取最可觀的效益，特別是在小型生產廠內具有更加明顯的效果。在開始設計前，應注意整合市場內部需求，并準確判斷出產品基礎功能，再做好科學的設計，并有效組合模塊，得到特定類型的產品。在這個過程當中，還可按需求隨時調整模塊系統，在專業技術層次上，創新供給模塊系統，以更新模塊設計思想觀念，得到更完好的結構、更豐富功能的產品。(2)性能穩定的產品。基于模塊化設計產生的產品，在前期都有細化需求、篩選功能，相應的模塊組合也更加科學嚴謹，并且與市場及客戶基本需求更加貼合，所以使用率更高。采用這一方法，機械制造專業技術便提升了應用效率，并獲得了更穩定的產品功能。此外，通過模塊化設計，獲得了更明確的產品功能，并大幅減小了內部多樣化水平，還從更高水平上達到用戶個性化的基本需求，而后期維修也會更加便捷，降低生產過程成本。(3)有機集成知識管理。就模塊化設計而言，就是一個由淺入深的過程，整體系統性很強，且規范了設計產品結構的全程，建立起有機模塊結構和知識產品信息，促進模塊設計實現基礎目標。在實現模塊化設計新方法的應用中，應貫徹至產品設計和整個管理全程，使相關產品及模塊得到持續優化、改進，并進一步完善生產時效性。

2 機械設計

當前的機械設計指的就是按使用要求，構思、研究、運算機械的基礎原理、整體結構、傳遞能量的方法等，并逐步轉化成細化描述，形成匹配合理的機械產品的過程。作為機械工程領域的關鍵性組成，機械設計是機械制造的首個步驟，是機械性能的決定性步驟，具有很強的綜合性，能夠實現用戶在機械產品整體設計品質方面的需求。

3 模塊化設計融合其它先進技術

3.1 模塊化和成組專業技術

現階段，模塊化和成組專業技術均是從現代產品出發，提出來的豐富多樣化技術。其中的成組技術一般就是通過零件形狀和工藝的某種相似性，再基于相關數據信息和事物關聯性，來歸類問題，并利用零件相似特點采用標準化模式，做好規范處理，進而實現少量產品生產的流水線作業。規模化專業技術也通過加工大量零件、中量模塊、少量產品的方法，有效發揮機械部件類似性和利用率，并統一歸為類似部件以形成模塊。它們的共同點就是歸一和集中處理類似事物。

3.2 模塊化和輔助高新技術

在模塊化技術中，高新科技輔助體系與數據庫技術，在很大程度上代替了設計人員來完成大量的難以完成的復雜多變、重復性之類的工作，并在穩定性等方面超過了人工工作。同時，利用模擬技術將復雜體系化為簡單體系，并從簡單化的體系出發，分導高新科技，以充分利用高新科技輔助體系的強大功能性。

4 在機械設計中運用模塊化設計法

4.1 在數控車床上應用的功能分解

在立式數控車床中，應用的模塊化設計主要就是分解功能。在劃分模塊時，便應充分思考車床整體化，并基于整體性分解和設計模塊化應用。一直到繼續分解功能并且達到無法分解為止，才能最大效率地展現出模塊化設計的整體優點及基礎作用。在分解功能中，還要注意考慮以下幾方面：(1)顧及用戶需求，按用戶需求，靈活調整模塊，以達到用戶想要的功能要求。(2)顧及功能實現，車削就是數控車床主要功能，所以在具體的劃分中，需要從車削旋轉面、溝槽等來實施。(3)顧及數控車床的基礎功能與準確檢測功能，控制好數控車床的整體質量及具體使用狀況。

4.2 應用在柔性生產中

伴隨日常生活生產節奏的持續加快，傳統單一化且硬性的設計與機械生產技術，逐漸不適合新時代下的新市場，并且在逐步被淘汰。所以，應運而生了快捷、柔性、高效的柔性生產技術，而在柔性生產中則很適合使用模塊化設計新方法。(1)通過模塊化設計的可變與靈活，在很大程度上，令柔性生產技術達到設計工藝上的需要，并在投入較少成本的條件下變換加工風格，形成系列各異的產品，能同步縮短設計生產時間，減少加工成本。(2)通過模塊化設計新方法，還能基于通用模型，處理機床共性缺陷，并基于模塊特性，達到一機、一模多用的目的，滿足現實中的生產需求，并重新組合機床模塊，實現體系內部柔性要求。所以，應用模塊化設計新方法，柔性生產業定能引領先進制造業的發展。

4.3 應用在立式數控機床中

在立式數控機床應用中，應分析、了解既有機床的既有功能，按照有關基礎理論與基礎劃分原則來展開設計工作，基于劃分的主要結果，分析以下方面：一是技術人員基于功能獨立的單元類型模塊，便可準確劃分立式數控機床的特殊化功能，并在控制機床功能整體獨立性的條件下，進一步便捷搭配，秉持模塊化設計基礎原則，建立起多種設計規劃的產品。二是在當前的模塊化設計當中，機械零部件本就屬于模塊形式之一，這就是有效控制模塊完整性的關鍵性渠道，并且還可以提高裝配立式數控機床的整體質量。此外，通過整體模塊，變更機械零部件。在規劃機床模塊之時，作為技術人員，便應注意保留模塊化空間。而在快速發展技術的過程中，模塊設計也融入了許多新專業技術，并且穩步提升模塊規劃工作效率。

綜上所述，在機械設計中，國內模塊化設計新方法起到的作用也越來越重要。所以，就機械設計而言，應靈活運用好模塊設計新方法，并且注意貫徹先進的模塊化設計思想，綜合運用模塊設計中的專業技術方法，并融入部件與車床這兩種模塊化方法，以更加靈活地做好模塊設計工作，最終設計出性能穩定的產品。

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