模块化设计方法及其在机械设计中的运用探讨 荆俊雅

模块化设计方法及其在机械设计中的运用探讨荆俊雅

发表时间：2018-03-16T14:40:16.343Z 来源：《防护工程》2017年第31期作者：荆俊雅

[导读] 机械设计是工业发展的重要组成部分，在机械设计中，模块化的设计方法是提升设计效率的重要方式。

郑州宇通客车股份有限公司河南郑州 450001

摘要：机械设计是工业发展的重要组成部分，在机械设计中，模块化的设计方法是提升设计效率的重要方式。但是在实际设计与应用中，依然存在较多的缺陷，且随着科技的不断发展，模块化设计方式必然会随着科技的进步而不断创新。在此情况下，加强对模块化设计方法的研究，并且探究其在机械设计中的应用具有重要的意义。

关键词：模块设计；机械设计；应用

一、模块设计的内涵及特点

1模块化设计内涵

模块化包装的机械产品，是指由特定的模块在一定的范围内，组成不同种类和不同功能的包装机械。在对模块化进行设计的时候，有以下几种内涵：

1）纵向设计；2）横向设计。也就是在保证参数的情况下，通过不同的模块之间的转换完成产品的变化；3）全系列的设计。其包括以上两种设计方式。

2设计的特点

1）便于维修。模块化设计理念与传统设计方法相比较，拥有很多新的特点。首先是使用阶段发生故障更便于维修，修理任务也可以在局部进行，节省时间的同时在维修效率上也有明显提升。各模块均可灵活拆卸，故障严重时，通过调试很难使之恢复正常，此时直接将木块更换，快速完成维修任务。由此可见，无论是设计还是使用，该种设计理念都有很多突破，解决了机械设备使用中遇到的问题。 2）简化包装设计。在过去的包装中，进行设计的人主要根据产品的特点进行指定的包装，所以设计出来的包装只能使用于相同系列的产品，而对其他系列的产品不能够应用。采用模块化设计之后，可以使一种设计满足许多的系列的产品，只要在客户提货的时候进行模块之间的更换即可在对传统的机械化包装进行设计的时候要对每一个零件的设计进行考虑，这样就需要人员掌握的知识面广，这样不单单浪费时间，同时也消耗了人员的精力，这样就导致机械的生产周期短，然而，在采用了模块化之后，技术人员不用再考虑每一个零件的设计，只需要使用现有的模块即可；

3）模块化包装的成本低。应用模块化设计方法后，在机械生产包装流程中有明显的简化，同时成本支出也得到有效控制。传统的设计理念中，存在很多不确定因素，因此预算的成本支出也很容易发生变化，在工作任务开展过程中，包装所用材料通过计算可以得到准确结果。这样管理人员更明确不必要的成本支出，严格控制资金使用，这也是模块化设计理念中节约成本的依据。虽然资金支出得到了控制，但产品使用质量并不会因此受到影响。

二、模块化设计定义及目的

模块化设计的界定是从产品设计以及生产的不断发展中逐步形成的，它指的是在某一范围内为满足市场的不同需求，根据功能分析为基础，对功能相同或者相同功能而性能、规格各异的产品进行划分，并以功能模块形式进行系列设计，以期达到变通对模块的选择和组合，即可构成顾客定制的个性化产品。其内容包括创建和组合，其中模块是具有一定功能的零件、组件或部件，一般为批量生产。鉴于不同模块可组合成差异化产品，设计的重用率因而得以提升，使设计成本大大降低，实现了机械产品设计速度的提升及定制设计规模化。

模块化设计的宗旨为用设计上的少变去满足客户需求的多变；以设计时间的最少投入、加工速度的专业化来提高设计生产效率、缩短产品生产周期，应对市场中交货期的日益缩短；采用最有效的方式取得最快速的产品创新；设计方法从组合上求创新、并从功能角度出发，达到产品通用化和标准化，使其可靠性及质量得以提升，通过平台的建立、共享产品通用模块，满足产品大量定制下的经济效益规模化。

三、模块化设计方法及其在机械设计中的应用研究

1、模块化设计在数控立式车床中的应用。模块化设计在数控立式车床中的应用主要体现在结构划分上，具体如下：一是将具有独立功能的单位作为模块，以便不同模块之间进行组合，够拼凑出多种产品；二是以部件作为模块进行划分，在尽可能的保证模块完整性的同时保证产品的质量；三是利用组件的方式进行模块化设计，即对模块进行分解之后，通过不断的优化和调整重新对模块进行设计和改造，使其能适合设计上的变化和实际工作中的需求，使模块化设计更具有经济效益，实现更大的价值，四是在进行模块划分的同时，还要考虑机床中大件的划分，保证期规范性，还要使其易于分离和结合，方便以后进行模块化设计的改进优化和升级。

2、模块化设计在数控立式车床的功能分解应用。模块化设计在数控立式车床上的应用体现便是其功能分解作用。在对模块进行划分的时候，必须要充分考虑到车床的整体性，再在整体性的基础上进行分解从而实现模块化的具体应用设计，直至将分功能继续分解为不能在进行分解的功能元为止，如此才可以最大效率的体现模块化设计的优势和作用。功能分解时应从以下几点进行考虑：一是考虑用户需求，根据用户的具体需求进行模块的具体调整，使其能实现用户所希望达成的功能目标；而是应该考虑功能的具体实现，数控车床的总功能是车削，因此在对其进行划分时，主要应从车削的沟槽和旋转面等方面进行；三是要考虑数控车床的执行功能和检测功能，确保数控车床的质量和实际使用情况。

3、模块化设计在柔性制造中的优势和应用。随着生产生活节奏的不断加快，硬性的、功能单一的设计和机械制造技术已经不适应时代和市场的需求，被逐渐淘汰，于是柔性的、快节奏的、效率高的柔性制造技术便应运而生，因此将模块化设计方法应用在柔性制造中极其适合。首先，模块化设计的灵活性和可变性极大程度地满足了柔性制造技术对于设计工艺的要求，能在极少的成本投入下实现不同风格、不同系列产品之间的变换，在降低了生产设计时间的同时也能起到降低生产成本的作用。此外，模块化设计方法还可以利用通用模型解决机床共性的问题，利用模块的特性，实现一机多用、一模多用的现实生产需求，并通过机床模块的重新组合，达到系统的柔性要求。因此，将模块化设计方法应用在柔性制造领域必然是现在乃至未来国内外制造业需要普遍研究和加强的一个重要方向。