模块化设计方法及其在机械设计中的应用

模块化设计方法及其在机械设计中的应用

张文彬

上海烟草机械有限责任公司上海201206

摘要：模块化设计方法应用可以有效提升机械设计的实际工作效率，促进机械设计工作有序开展。本文主要就模块化设计的步骤及机械模块化设计的作用加以分析，然后对机械设计中模块化设计的方法和具体应用详细探究。

关键词：模块化；机械设计；生产效率

引言

随着时代的发展和社会的不断进步，对于各项生产生活资料的需求与日俱增，无疑给众多的机械企业提出了更多的生产设计上的要求，倒逼其能更加高效的生产出有质量的工艺产品，但由于传统的设计方法无法有效的提升机械设计的效率和质量，因此关于模块化设计方法的研究逐渐成为社会的热门课题。本文即试从模块化设计方法的内涵及特点出发，阐述其在机械设计中的应用优势和作用，希望能促进机械化产业的发展。

1模块化设计方法的内涵及特点

1.1主要分为横向设计和纵向设计两种设计方式

模块化的设计方法主要分为横向设计和纵向设计两种，剩下的都是以这两种基本的设计方法为框架而展开的。对于机械产业而言，横向的设计方法具有容易实现、成本较低和推广简单的优势，它是指不改变所要设计产品的主要参数，通过建立一系列的简单模型来进行产品的设计和变形；纵向的设计方法是指对相同类型的产品的基础型构建进行简单的模块化设计之后再进行具体的操作实践，同样具有非常强的实用性。

1.2便于进行机械包装的维修和管理

对于机械设计而言，模块化设计的其中一个主要优势便是便于维修和管理、因为其设计的基础是建立在模块的构造之下，属于一种固定的设计框架，在进行具体的管理和修改、维护时，只需要对其中或部分模块进行管理和改变即可实现目的，如在机械包装之时模块化设计的程序出现问题，只需要对出问题的那一部分进行更换即可再一次正常运转，而不需要对所有的模块进行维修，节省了大量的时间和财力。

1.3简化包装设计

在过去的模块化设计中，主要是结合产品特点进行包装设计，但是设计出来的包装只能运用相同系列的产品，在其他产品中没有良好的应用效果。在采用模块化设计方法后，确保了一种设计与许多产品设计方法相适应，需要在客户提货的时候进行模块之间的更换即可，技术人员不需要考虑每一个零件的设计方法，只需要在现有模块的基础上进行设计即可。

1.4有效降低包装成本

通常情况下一种系列的包装只适用于同一种系列的产品，但对于社会生产和生活而言，单一的产品结构并不能有效地满足其要求，因此众多无意义的重复设计成为机械产业的诟病，而模块化设计方法有效地改善了这一问题，可以适用于变化不大的同类型的不同系列的产品包装设计，避免了无意义劳动，节省了包装成本。同时，通过设计模块的不断优化，还能不断地减少模块组合，用最少的成本达成最佳的目的，从原料方面也降低了生产包装的成本。

2机械设计中模块化设计的方法和具体应用

2.1机械设计中模块化设计的方法分析

机械设计过程中，应用模块化的设计方法，要注重科学化选择。所谓的模块化设计，就是把产品要素进行综合从而形成模块，然后通过模块的组成最终形成产品。在具体的设计中，会有诸多功能模块。选择组合模块，就能形成多样化的产品，以满足实际的不同需求。模块化设计过程中需要进行模块划分，需要在功能上进行分解，从而有效降低模块间的耦合性，保障模块功能的独立性等。

2.2合理划分模块，明确模块分工

模块划分时数控立式车床合理有效设计的保证，需要做好科学的规划和设计，严格按照模块的生产工艺要求进行合理的分工，确保模块化设计方法能够与科学合理的构造相适应，确保机械建设工作的合理性。模块的合理划分是模块安排过程中的一项重要工作内容，对提升模块的生产效率，提升模块设计效果具有重要作用。同时，还需要加大对模块生产技术内容的支持力度，确保各项生产技术工作内容的合理性，促进模块实际生产效率的提升。同时，还需要对生产模块进行合理有效的划分，明确模块的相关生产工艺要求，结合模块的生产功能特征，进行合理的分类，以便能够达到生产技术要求，确保对各项生产技术环节的合理有效划分。同时，还需要加大对各生产环节中的生产工作技术进行有效的调度，确保了功能模块的完善性，实现了对各功能模块之间生产调度的合理性，提高了模块的生产效率，为后期各项生产模块的应用提供了参考。

2.3模块功能确定

当模块划分工作完成之后，就需要对模块功能实施进一步明确了。通常情况下，部分模块所具有的功能是相对单一的，还有一部分模块的功能却是多样化的。比如，工件监测装置所对应的模块功能为工件监测，而刀具监测装置功能则为刀具监测功能，相应的机内对刀装置所具有的功能为机内对刀功能，上述模块当中，每个模块所行使的功能是比较单一的。而一些功能却是由多个模块共同完成的，比如，工作台模块以及卡爪模块等都具有相应的定位功能，与此同时，主变速箱模块、工作台模块与卡爪模块的功能还包括工件旋转功能[3]。还有部分模块具备多种功能，比如，刀架模块的功能有刀具松开、刀具定位以及刀具夹紧等功能。模块设计方法在设计应用中，不仅要明确模块功能，而且要明确功能任务，从而为模块组织奠定良好基础。

2.4模块功能分解，合理组织模块

在对模块进行划分后，需要明确每一个模块的具体功能，涉及到的模块较多，每个模块的功能都存在着较大的差异，有的模块只具备单一的功能装置，有的模块则具有多种功能。例如，工件监测装置模块，自身具有较强的监测功能。，主要是对工件进行监测。刀具监测装置模块主要是对刀具的实际使用情况进行监测。每个模块所对应的功能都存在一定的差异。要想充分展现出模块的功能，需要同时应用多个模块共同来完成。再如，在卡爪模块和工作台模块下，模块展现出了较强的工件旋转功能和定位功能，需要充分利用刀具模块中的夹紧、松开及定位功能，明确功能任务，对模块进行优化组织，提升模块使用效果。

2.5设计任务的完成

在机械设计期间，相关工作人员在设计以及组装环节完成之后就能够实现数控立式车床全方位设计工作的顺利完成。具体来说，该数控立式车床一般情况下包括传动模块、监测模块、执行模块以及支承模块等多个模块，而传动模块又包括了主传动轴、横梁升降箱、水平进给箱以及垂直进给箱等，相关的执行模块由刀架以及工作台等组成。

2.6模块设计应用效果

机械设计实际工作期间，借助模块化设计可以在完成设计任务的基础上，就相关模块功能实施科学划分，进一步满足设计需求。当设计工作完成之后，还必须要进行质量检验以及验收，从而保证每项指标都可以符合相关的设计要求，提升设计水平，保证各项工作的合理化操作，从根本上降低设计成本，提升设备运行效率，获得更好的设计与运行效果。

结语

将模块化设计方法应用到机械生产中，对提升机械应用效果和生产效率具有重要作用。模块化机械设计方法改变了传统的产品生产过程，使机械产品的设计方法更具标准化和开放化特点，对提升机械行业的市场竞争力和机械化水平具有重要作用。因此，在进行机械设计时，需要合理划分模块，明确模块的分工方法，对模块进行优化设计，提升模块组装效果，意识到模块功能的合理性，对模块的功能进行合理分解，确保组织模块运用的合理性，使模块化设计方法取得良好的应用效果。

参考文献

[1]刘吉宝.模块化设计方法及其在机械设计中的运用探讨[J].科技展望，2017（4）：125-127.

[2]许军.模块化设计方法在机械设计中的应用[J].中国高新技术企业，2016（23）：57-58.

[3]吕虹霖.模块化设计方法在机械设计中的应用探析[J].科技创新导报，2015（25）：41-42.