模块化设计方法及其在机械设计中的运用探讨

方占萍

(酒泉职业技术学院，甘肃 酒泉 735000)

0 引言

伴随现代经济、科学技术的飞快发展，先进的生产也越来越多样化。以前的机械设计现已无法达到社会要求，便应运而生了模块化设计新方法。这种方法一经出现，便以其独特的优势，及时响应当前市场上的需求，并可以在现代机械设计及制造业起到很重要的作用。现阶段，在机械设计领域，模块化设计已经在实践上加以运用，并且获得了充分的认可。

1 模块化设计优势

1.1 基本概念

当前的模块化设计是指基于市场的需求，研究在某种范围，不同功能或者同种功能规格产品的性能特点，再按结果来划分功能模块，并利用选择、组合各种模块的方法，产生不一样的产品设计的过程。面临市场持续变化的需求，在机械设计过程通过模块化设计新方法，便可从固定范围模块做出选择，再组合而成各种功能的机械产品，从而有效缩短机械生产周期，以便通过更低的投入来获得最可观的利润。在模块化设计领域，主要涉及纵横设计模式。在参数不变的条件下，利用相互转换模块的模式，来得到功能不同的全新产品。在这个过程当中，通过组合纵横设计，便可以获得整个系列的灵活设计成效。

1.2 优势特点

(1)缩短设计周期。基于市场、客户要求，通过选用适宜的模块，来优化设计产品，力争以更少的投入，赢取最可观的效益，特别是在小型生产厂内具有更加明显的效果。在开始设计前，应注意整合市场内部需求，并准确判断出产品基础功能，再做好科学的设计，并有效组合模块，得到特定类型的产品。在这个过程当中，还可按需求随时调整模块系统，在专业技术层次上，创新供给模块系统，以更新模块设计思想观念，得到更完好的结构、更丰富功能的产品。(2)性能稳定的产品。基于模块化设计产生的产品，在前期都有细化需求、筛选功能，相应的模块组合也更加科学严谨，并且与市场及客户基本需求更加贴合，所以使用率更高。采用这一方法，机械制造专业技术便提升了应用效率，并获得了更稳定的产品功能。此外，通过模块化设计，获得了更明确的产品功能，并大幅减小了内部多样化水平，还从更高水平上达到用户个性化的基本需求，而后期维修也会更加便捷，降低生产过程成本。(3)有机集成知识管理。就模块化设计而言，就是一个由浅入深的过程，整体系统性很强，且规范了设计产品结构的全程，建立起有机模块结构和知识产品信息，促进模块设计实现基础目标。在实现模块化设计新方法的应用中，应贯彻至产品设计和整个管理全程，使相关产品及模块得到持续优化、改进，并进一步完善生产时效性。

2 机械设计

当前的机械设计指的就是按使用要求，构思、研究、运算机械的基础原理、整体结构、传递能量的方法等，并逐步转化成细化描述，形成匹配合理的机械产品的过程。作为机械工程领域的关键性组成，机械设计是机械制造的首个步骤，是机械性能的决定性步骤，具有很强的综合性，能够实现用户在机械产品整体设计品质方面的需求。

3 模块化设计融合其它先进技术

3.1 模块化和成组专业技术

现阶段，模块化和成组专业技术均是从现代产品出发，提出来的丰富多样化技术。其中的成组技术一般就是通过零件形状和工艺的某种相似性，再基于相关数据信息和事物关联性，来归类问题，并利用零件相似特点采用标准化模式，做好规范处理，进而实现少量产品生产的流水线作业。规模化专业技术也通过加工大量零件、中量模块、少量产品的方法，有效发挥机械部件类似性和利用率，并统一归为类似部件以形成模块。它们的共同点就是归一和集中处理类似事物。

3.2 模块化和辅助高新技术

在模块化技术中，高新科技辅助体系与数据库技术，在很大程度上代替了设计人员来完成大量的难以完成的复杂多变、重复性之类的工作，并在稳定性等方面超过了人工工作。同时，利用模拟技术将复杂体系化为简单体系，并从简单化的体系出发，分导高新科技，以充分利用高新科技辅助体系的强大功能性。

4 在机械设计中运用模块化设计法

4.1 在数控车床上应用的功能分解

在立式数控车床中，应用的模块化设计主要就是分解功能。在划分模块时，便应充分思考车床整体化，并基于整体性分解和设计模块化应用。一直到继续分解功能并且达到无法分解为止，才能最大效率地展现出模块化设计的整体优点及基础作用。在分解功能中，还要注意考虑以下几方面：(1)顾及用户需求，按用户需求，灵活调整模块，以达到用户想要的功能要求。(2)顾及功能实现，车削就是数控车床主要功能，所以在具体的划分中，需要从车削旋转面、沟槽等来实施。(3)顾及数控车床的基础功能与准确检测功能，控制好数控车床的整体质量及具体使用状况。

4.2 应用在柔性生产中

伴随日常生活生产节奏的持续加快，传统单一化且硬性的设计与机械生产技术，逐渐不适合新时代下的新市场，并且在逐步被淘汰。所以，应运而生了快捷、柔性、高效的柔性生产技术，而在柔性生产中则很适合使用模块化设计新方法。(1)通过模块化设计的可变与灵活，在很大程度上，令柔性生产技术达到设计工艺上的需要，并在投入较少成本的条件下变换加工风格，形成系列各异的产品，能同步缩短设计生产时间，减少加工成本。(2)通过模块化设计新方法，还能基于通用模型，处理机床共性缺陷，并基于模块特性，达到一机、一模多用的目的，满足现实中的生产需求，并重新组合机床模块，实现体系内部柔性要求。所以，应用模块化设计新方法，柔性生产业定能引领先进制造业的发展。

4.3 应用在立式数控机床中

在立式数控机床应用中，应分析、了解既有机床的既有功能，按照有关基础理论与基础划分原则来展开设计工作，基于划分的主要结果，分析以下方面：一是技术人员基于功能独立的单元类型模块，便可准确划分立式数控机床的特殊化功能，并在控制机床功能整体独立性的条件下，进一步便捷搭配，秉持模块化设计基础原则，建立起多种设计规划的产品。二是在当前的模块化设计当中，机械零部件本就属于模块形式之一，这就是有效控制模块完整性的关键性渠道，并且还可以提高装配立式数控机床的整体质量。此外，通过整体模块，变更机械零部件。在规划机床模块之时，作为技术人员，便应注意保留模块化空间。而在快速发展技术的过程中，模块设计也融入了许多新专业技术，并且稳步提升模块规划工作效率。

综上所述，在机械设计中，国内模块化设计新方法起到的作用也越来越重要。所以，就机械设计而言，应灵活运用好模块设计新方法，并且注意贯彻先进的模块化设计思想，综合运用模块设计中的专业技术方法，并融入部件与车床这两种模块化方法，以更加灵活地做好模块设计工作，最终设计出性能稳定的产品。

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