模塊化設(shè)計方法及其在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用

解寶鑫

【摘要】文章首先分析了模塊化設(shè)計方法，以及該設(shè)計理念的內(nèi)容與特點，總結(jié)為便于維修、簡化包裝、成本低三方面。其次重點探討模塊化設(shè)計方法在機(jī)械設(shè)計中的具體應(yīng)用，并簡要介紹了有效的控制方法，將其應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計生產(chǎn)中，能夠取得良好效果。

【關(guān)鍵詞】模塊化設(shè)計；機(jī)械設(shè)計；設(shè)計特點

一、模塊化的設(shè)計方法

機(jī)械設(shè)備由眾多零件組成，設(shè)計階段也是分類進(jìn)行的，應(yīng)用模塊化設(shè)計理念，能夠在短時間內(nèi)完成工作任務(wù)，設(shè)計結(jié)果也更具有可行性。模塊化設(shè)計需要考慮各部件投入使用后是否能夠?qū)崿F(xiàn)功能，這與模塊之間的配合有很大聯(lián)系，將設(shè)備主體分開設(shè)計，彼此之間相互獨立又能夠共同配合實現(xiàn)功能。設(shè)計期間要考慮部件如果發(fā)生損壞是否便于更換，以此來保障運行過程穩(wěn)定可靠，此類設(shè)計理念是通過整體細(xì)分來實現(xiàn)的。設(shè)計期間外形也能得到很好的優(yōu)化，擁有完善的設(shè)計流程，并不是逐次完成設(shè)計任務(wù)的，先將主體設(shè)計完成后，再進(jìn)行細(xì)致的劃分，這種設(shè)計理念下，機(jī)械設(shè)備功能更完善，使用期間如果發(fā)生故障，檢修任務(wù)也更容易進(jìn)行。掌握設(shè)計方法才能夠優(yōu)化完成任務(wù)，機(jī)械設(shè)備使用安全性也因此得到了保障。

二、模塊設(shè)計的內(nèi)涵及特點

1、模塊化設(shè)計內(nèi)涵

設(shè)計任務(wù)可以從多個層面共同進(jìn)行，并且這一特征是傳統(tǒng)設(shè)計方法中所不具備的。先對產(chǎn)品的框架進(jìn)行設(shè)計，在逐層開展內(nèi)容完善，這樣機(jī)械設(shè)計任務(wù)開展形式擁有更多的選擇，并且不會出現(xiàn)設(shè)計形式混亂的情況。機(jī)械設(shè)計需要將參數(shù)完善記錄，方便對設(shè)計圖形進(jìn)行審核，完全達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)才能夠投入到生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。通常情況下是同橫向與縱向兩方面來探討設(shè)計形式，將數(shù)據(jù)依次填寫到框架中，對比分析是否存在誤差。設(shè)計期間結(jié)合使用需求可以隨時對模塊進(jìn)行改變，確保工作任務(wù)能夠高效開展。

2、設(shè)計的特點。2.1便于維修。模塊化設(shè)計理念與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比較，擁有很多新的特點。首先是使用階段發(fā)生故障更便于維修，修理任務(wù)也可以在局部進(jìn)行，節(jié)省時間的同時在維修效率上也有明顯提升。各模塊均可靈活拆卸，故障嚴(yán)重時，通過調(diào)試很難使之恢復(fù)正常，此時直接將木塊更換，快速完成維修任務(wù)。由此可見，無論是設(shè)計還是使用，該種設(shè)計理念都有很多突破，解決了機(jī)械設(shè)備使用中遇到的問題。2.2簡化包裝設(shè)計。包裝是設(shè)計工作中的重要內(nèi)容，同時也十分復(fù)雜。要根據(jù)設(shè)備的外形對包裝進(jìn)行設(shè)計，保護(hù)運輸安全也要合理利用空間，這些標(biāo)準(zhǔn)很難同時實現(xiàn)，但通過模塊化設(shè)計，包裝環(huán)節(jié)更簡單便于實施。傳統(tǒng)包裝方法中，工作人員要根據(jù)不用零件的設(shè)計形式探討包裝方案，對基層工作人員相關(guān)專業(yè)知識要求嚴(yán)格，并且在包裝過程中會浪費大量時間，并不利于機(jī)械生產(chǎn)加工高效進(jìn)行。應(yīng)用模塊化設(shè)計理念后，包裝工程中所面對的產(chǎn)品也都是劃分后的，并不需要基層工作人員了解機(jī)械設(shè)計原理，對控制成本支出及提升生產(chǎn)效率都有很大的幫助。加強模塊化設(shè)計理念應(yīng)用后，工作人員可以更高效的完成包裝任務(wù)，為機(jī)械設(shè)備使用階段提供便捷性。2.3模塊化包裝的成本低。應(yīng)用模塊化設(shè)計方法后，在機(jī)械生產(chǎn)包裝流程中有明顯的簡化，同時成本支出也得到有效控制。傳統(tǒng)的設(shè)計理念中，存在很多不確定因素，因此預(yù)算的成本支出也很容易發(fā)生變化，在工作任務(wù)開展過程中，包裝所用材料通過計算可以得到準(zhǔn)確結(jié)果。這樣管理人員更明確不必要的成本支出，嚴(yán)格控制資金使用，這也是模塊化設(shè)計理念中節(jié)約成本的依據(jù)。雖然資金支出得到了控制，但產(chǎn)品使用質(zhì)量并不會因此受到影響。

三、模塊化設(shè)計機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用

1、模塊化技術(shù)和成組技術(shù)的共同點。它們提出的依據(jù)都是現(xiàn)代產(chǎn)品的多樣化。進(jìn)行成組的時候都是依據(jù)零件特點等因素，主要是利用物體之間的相似性，并且將這些相似的事物進(jìn)行組合，通過對相似零件規(guī)范化的處理，達(dá)到小批產(chǎn)品也具有流水作業(yè)的情況。而模塊化追求的是小產(chǎn)品和中產(chǎn)品以及大批量零件之間的效果，也是利用它們之間的相似度，把一些零件劃分，最后制成模塊。它們之間的共同點主要表現(xiàn)是，對相似的零件進(jìn)行集中處理；

2、模塊化技術(shù)的應(yīng)用。模塊化設(shè)計理念需要計算機(jī)設(shè)備支持才能完成設(shè)計任務(wù)，應(yīng)用該技術(shù)也需要全面的方案規(guī)劃，明確機(jī)械生產(chǎn)的使用方向，這樣在模塊劃分時才更具有科學(xué)性。設(shè)計任務(wù)通常是先整體再局部，以實現(xiàn)使用功能為目標(biāo)。不斷完善設(shè)計方案，借助計算機(jī)軟件對使用功能進(jìn)行檢測，確保能夠達(dá)到檢驗標(biāo)準(zhǔn)，才可以投入到生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。數(shù)控機(jī)床對模塊化的劃分是指對機(jī)床運動分析和結(jié)構(gòu)分析得出的結(jié)構(gòu)，將具有同樣功能的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的劃分。模塊化劃分的好壞之間影響著模塊化設(shè)計的成敗。

3、數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行模塊劃分時的原則。（1）將具有獨立功能的單位作為模塊，也就是說對已經(jīng)分解的單元結(jié)構(gòu)上的劃分盡可能的做到其獨立性，這樣方便不同模塊之間的進(jìn)行組合，能夠拼湊出多種產(chǎn)品；（2）部件作為模塊。在進(jìn)行劃分的時候，以部件作為模塊，這樣能夠保證模塊的完整性，而且也能夠保證拼湊的產(chǎn)品的質(zhì)量；（3）利用組件的方式作模塊。設(shè)計人員對模塊分解之后，還可以將模塊進(jìn)行組件，通過不斷的試驗更換某些零件，可以使部件的用途增加，這樣比更換整個零件更具有經(jīng)濟(jì)效益；（4）在進(jìn)行模塊劃分的時候，還要考慮到機(jī)床中大件的劃分，保證其規(guī)范性，還要使其便于分離和結(jié)合。同時也要考慮到模塊的發(fā)展空間，定時的進(jìn)行升級。

4、數(shù)控機(jī)床的功能分解。機(jī)械生產(chǎn)是通過數(shù)控機(jī)床來完成控制任務(wù)的，模塊化設(shè)計理念應(yīng)用后，控制任務(wù)也要細(xì)致劃分，以實現(xiàn)使用功能為目標(biāo)，對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行分層次控制，這樣功能劃分更科學(xué)合理。機(jī)械設(shè)備使用階段的科學(xué)性是對設(shè)計方案最好的評估，如果不能確定方案可行性，可以通過試驗檢測進(jìn)行判斷。當(dāng)然，設(shè)計人員進(jìn)行分解時，首先應(yīng)該考慮的就是用戶需求。由于用戶之間的條件存在差異，所以會所在確定機(jī)床規(guī)格時候也要不同，也就是說在模塊的組成中也會存在差異。對單柱的數(shù)控來說，其總功能是車削。在將其進(jìn)行劃分的時候，可以講車削的溝槽和旋轉(zhuǎn)面等方面進(jìn)行。還要將其的銑鏜功能進(jìn)行劃分，這些功能可以按其的執(zhí)行功能和監(jiān)測等方面進(jìn)行劃分。

小結(jié)

模塊化可以說是迄今為止機(jī)械包裝中最好的設(shè)計方法，其開創(chuàng)了機(jī)械包裝的設(shè)計的開放化和標(biāo)準(zhǔn)化。從而提高了機(jī)械制造商在競爭如此激烈的市場中的競爭力，同時也推進(jìn)了我國機(jī)械化的水平。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡燕華.分析模塊化設(shè)計方法及其在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用[J].科技傳播，2014（02）.

[2]耶建寧.模塊化設(shè)計方法及其在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（06）.