模塊化設(shè)計(jì)方法及其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

摘 要：機(jī)械設(shè)計(jì)中運(yùn)用到模塊化設(shè)計(jì)的案例較多，隨著技術(shù)的發(fā)展傳統(tǒng)的機(jī)械組裝方法的弊端日益顯現(xiàn)不能適應(yīng)現(xiàn)代化制造需要的弊端，運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法，在進(jìn)行機(jī)械化組裝、運(yùn)行的過程中，按照組合的方式完成所有的工作，不僅提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性，也提高了設(shè)計(jì)的效果，降低機(jī)械設(shè)計(jì)成本，對(duì)促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行具有重要的作用。

關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計(jì)；機(jī)械設(shè)計(jì)；機(jī)械制造

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）29-0266-02

模塊化設(shè)計(jì)方法是機(jī)械設(shè)計(jì)的一種重要方法，它對(duì)每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的考慮，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候，將不同的組成部分劃分為相應(yīng)的模塊，在設(shè)計(jì)，對(duì)模塊的劃分、可互換性等方面加以考慮，完成機(jī)械設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容。在確保每個(gè)模塊功能的獨(dú)立性的同時(shí)，將各個(gè)模塊加以相應(yīng)的更換，促進(jìn)系統(tǒng)功能的升級(jí)。

1 模塊化設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)

模塊化設(shè)計(jì)方法是一種新的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法，具有自身顯著的特點(diǎn)。采用模塊化設(shè)計(jì)方法，可以對(duì)模塊加以更換，還能夠方便維修，具體運(yùn)用中，當(dāng)機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)候，通過檢查和分析，將出現(xiàn)故障的模塊進(jìn)行更換即可。而且機(jī)械制造的包裝過程，可以根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，進(jìn)行指定包裝，設(shè)計(jì)出來的包裝，再就是運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法可以大大節(jié)約成本。在包裝的時(shí)候，能夠根據(jù)模塊特有的功能進(jìn)行，通過對(duì)各個(gè)模塊的研究，可以用較少的模塊完成更多的機(jī)械，還可以完善其功能，提高其質(zhì)量，有利于節(jié)約設(shè)計(jì)成本[1]。

2 模塊化設(shè)計(jì)方法的操作步驟

在設(shè)計(jì)的時(shí)候，相應(yīng)的方法和步驟是模塊化設(shè)計(jì)方法要遵循的，確保模塊的完整性和獨(dú)立性，方便模塊連接能夠達(dá)到保證性能的穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)的精度的要求，首先應(yīng)該考慮機(jī)械設(shè)備的具體需要，確保模塊之間能夠進(jìn)行合理的劃分、便捷的組合，確保模塊相互依存的同時(shí)又能夠獨(dú)立。然后將不同的模塊組合起來，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)所需要的功能。例如數(shù)控立式車床設(shè)計(jì)中，將該模塊功能劃分為輔助、執(zhí)行、傳動(dòng)、支承、監(jiān)測(cè)，模塊，根據(jù)數(shù)控立式車床設(shè)計(jì)和具體工作的需要，促進(jìn)機(jī)械設(shè)備功能的有效發(fā)揮。再例如刀具監(jiān)測(cè)裝置模塊，包括旋轉(zhuǎn)功能，每個(gè)模塊單獨(dú)行使某項(xiàng)功能。象工作臺(tái)、卡爪模塊都具有工作定位功能，有的還具有多種功能。通過運(yùn)用模塊化的設(shè)計(jì)方法，不僅順利完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，有效劃分各個(gè)模塊的功能需求，以及數(shù)控立式車床實(shí)際工作的需要。

3 模塊化設(shè)計(jì)方法的實(shí)際運(yùn)用

以對(duì)動(dòng)車組模塊設(shè)計(jì)和組裝為例，預(yù)組裝指的是將動(dòng)車大部件結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分解，形成分系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)模塊相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，再將這些模塊進(jìn)行組裝，完成各個(gè)模塊整體運(yùn)送到車內(nèi)部的安裝工作。動(dòng)車組的模塊化預(yù)組裝包括了動(dòng)車組內(nèi)部的玻璃鋼衛(wèi)生間端部、拉門、間壁等部件、動(dòng)車組車底架等大型部件結(jié)構(gòu)的預(yù)組裝等施工工藝和技術(shù)。通過模擬預(yù)組裝安裝系統(tǒng)進(jìn)行一體化組裝的工作。安裝過程包括模塊整體通過車體端的活門將模塊搬進(jìn)車內(nèi)完成組件的組裝。

（1）將模塊化組件搬進(jìn)盒子間平臺(tái)后，使用模擬的車體底板僅作為預(yù)組裝的平臺(tái)，所有的組裝和定位均在平臺(tái)完成。

使用到的儀器包括激光經(jīng)緯儀等。用戶對(duì)于車內(nèi)立體空間進(jìn)行各種尺寸線的模擬定位。

為了保證模塊化的組裝順利完成，應(yīng)建立檢測(cè)樣板，對(duì)預(yù)組裝的門和間壁的弧度等現(xiàn)行進(jìn)行檢測(cè)和制作，包括樣板的弧度，盒子間的垂直度等等，用來對(duì)盒子間的部件質(zhì)量進(jìn)行控制。

其他工具包括直角拐尺、鋼直尺、卷尺等。

預(yù)組裝平臺(tái)通過激光經(jīng)緯儀確定基準(zhǔn)線定位工作，將平臺(tái)作為基準(zhǔn)平面的定位平臺(tái)，使用各種工具對(duì)車上的空間進(jìn)行定位，并將定位測(cè)量出的尺寸線作為車下的參考數(shù)據(jù)[2]。

（2）整個(gè)預(yù)組裝的工藝流程為：確定基準(zhǔn)線，調(diào)整盒子間位置，將盒子間的眼孔進(jìn)行預(yù)開，固定門前小間壁，安裝護(hù)指壓條，將錢門框壓條等進(jìn)行安裝，吊掛上滑軌，安裝前門擋膠條，預(yù)裝門板的下滑軌，調(diào)整門口賤婢，拆除廁所拉門，固定門后間壁。安裝橫壓條，然后安裝拉門罩，如果是殘疾人廁所，換為拉門?；謴?fù)廁所拉門后安裝廁所門上頭[1]。

基準(zhǔn)線是將二位外端墻與車體縱向中心線予以固定，將動(dòng)車組盒子間模塊的定位基準(zhǔn)作為車上狀態(tài)的模擬基準(zhǔn)進(jìn)行車上預(yù)組裝。組裝時(shí)要先使用車體的縱向中心線進(jìn)行垂直的直線與二位外端墻的劃分。然后調(diào)整盒子間車上對(duì)應(yīng)車體的定位尺寸，幫助縱向中心線和二位外端墻進(jìn)行定位。固定門前小間壁要制作一定厚度的底板墊塊放置在預(yù)組的平臺(tái)上，將地板面作為間壁下沿的定位基準(zhǔn)，門前小間壁放置地板墊塊，保證裝飾面與外端基準(zhǔn)線的距離與車體縱向中心的距離保持上下均勻一致。調(diào)整完畢后，將小間壁與盒子間的翻邊處用螺釘和螺母進(jìn)行緊固。

（3）門板的預(yù)組裝和下滑軌的安裝，應(yīng)保持門板預(yù)組裝的開度。將廁所的拉門內(nèi)表面與廁所的側(cè)護(hù)等保持外表面的距離相當(dāng)。然后安裝門板下沿、盒子間門檻表面，安裝完成后檢查鎖閉是否順暢，定位有無偏移等。將門板下沿與下滑軌的表面保持一定距離，確保移動(dòng)是平滑的，而且沒有噪音，阻力保證運(yùn)動(dòng)的要求。門板前沿與錢門框的橡膠對(duì)中要根據(jù)門板的距離進(jìn)行密封處理，需要調(diào)整下滑軌道，不允許出現(xiàn)透光。

門后壁進(jìn)行調(diào)整，要將門后間壁的位置安裝山底板墊塊，對(duì)門口的寬度的尺寸等進(jìn)行調(diào)整，保證護(hù)指壓條與門板間隙正確，并且調(diào)整車體兩端的縱向中心線的安裝符合圖紙要求。按照上沿和側(cè)邊的鉆孔攻絲的未知進(jìn)行間壁預(yù)固定。

對(duì)于廁所門上頭的安裝，要按照廁所門上頭和安裝梁的要求，將門上頭表面和兩側(cè)的間壁的弧度順接保持勻直和流程，門上頭的兩側(cè)調(diào)整完畢后將盒子間的量固定骨架上。

根據(jù)門上頭的安裝確定門的安裝位置以及固定位置，沿著角鐵的未知將門上頭的外露門框上下一致，使用螺絲釘將角鐵固定，保持門框的補(bǔ)強(qiáng)板能夠在緊固螺釘脫件后，兩側(cè)角鐵依然保持固定[2]。

（4）為了提高生產(chǎn)效率，采用預(yù)組裝的工藝方式來完成底架的組裝施工。首先要進(jìn)行設(shè)備以及電纜的布線等工作。主要底架設(shè)備不能直接與鋼結(jié)構(gòu)連接，要安裝統(tǒng)一的支撐梁。另外將底架線槽和電纜與設(shè)備布線進(jìn)行安裝后，再進(jìn)行空氣管路等的安裝，空氣管路路徑裝在底架模塊上。將底架模塊預(yù)組裝后，整體移動(dòng)到車下進(jìn)行位置的調(diào)整[4]。

按照施工圖紙的安裝要求，根據(jù)車輛的朝向，沿著C型滑倒將支撐立柱移動(dòng)到相應(yīng)的位置，使用螺栓將底板進(jìn)行固定。

使用安裝梁吊裝技術(shù)將隔板和U型支撐座進(jìn)行安裝。考慮到支撐座的定位銷要，應(yīng)先將車體的連接面和U形支撐座加以連接，背面進(jìn)行連接后，隔板的作用是將U形支撐座與車體的連接面進(jìn)行定位安裝，將梁進(jìn)行安裝，隔板起到的作用是保證電氣設(shè)備的散熱。

梁安裝完畢后，將底架設(shè)備進(jìn)行吊裝。吊裝的位置在安裝梁的支座上。保證間隙不能超過1mm，安裝支撐面的墊片要調(diào)整到設(shè)備的支撐點(diǎn)的水平面上[3]。

按照工藝要求，將所有設(shè)備的安裝放在車上最重的牽引變壓器上，減緩運(yùn)行過程中的振動(dòng)，增加橡膠減振器的目的就是減少變壓器和安裝量的連接部分的振動(dòng)。

在線槽和管路的安裝上，要注意在預(yù)組裝過程中，將線槽與空氣管路的前道工序進(jìn)行組裝，線槽分為動(dòng)力和信號(hào)線槽兩種，在兩種線槽的側(cè)面都要固定，空氣管路線槽的吊裝分為兩組線槽吊裝，最后使用電纜加以固定和管路連接[4]。

4 結(jié) 語

為了取得良好的效果，模塊化設(shè)計(jì)方法有利于指導(dǎo)機(jī)械設(shè)備的加工制造，從機(jī)械設(shè)計(jì)的需要角度上看，模塊化設(shè)計(jì)，在機(jī)械設(shè)計(jì)的具體運(yùn)用中取得良好的效果是有目共睹的。提高設(shè)計(jì)水平的同時(shí)也縮短了設(shè)計(jì)的時(shí)間，功能劃分應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行模塊組裝等各項(xiàng)工作，注重提高設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì)和技術(shù)水平，不斷優(yōu)化模塊化設(shè)計(jì)方法，得到更好的運(yùn)用策略，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)水平的不斷提高。

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收稿日期：2018-9-8

作者簡介：蘇長林（1985-），男，漢族，廣西南寧人，助理工程師，本科，從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作。