模塊化設(shè)計在機械設(shè)計上地運用

張純

摘 要：模塊化設(shè)計技術(shù)可為企業(yè)提高生產(chǎn)效率提供有效途徑，可促使企業(yè)在構(gòu)思產(chǎn)品、設(shè)計產(chǎn)品以及生產(chǎn)產(chǎn)品時，各部門之間的溝通效能更高，使各部門設(shè)計人員的設(shè)計思路更清晰，從而在保障企業(yè)機械加工產(chǎn)品質(zhì)量和性能的基礎(chǔ)上，促使企業(yè)可更快地完成產(chǎn)品的生產(chǎn)和產(chǎn)出工作，為企業(yè)整體經(jīng)濟效益的增長提供有力支持。有鑒于此，下文通過對相關(guān)文獻查閱以及結(jié)合自己多年工作實踐經(jīng)驗情況下，針對模塊化設(shè)計在機械設(shè)計上地運用展開探討，希望可以給廣大同行參考。

關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計;機械設(shè)計;運用

1 模塊化設(shè)計分析

在機械設(shè)計中，模塊化設(shè)計的基本概念可概括為依據(jù)產(chǎn)品的功能定位以及性能要求，在選擇了規(guī)格參數(shù)合理的機械零部件后，使用合理的辦法將機械零部件集成為不同的功能實現(xiàn)單元，并通過合理的連接結(jié)構(gòu)將不同的功能單元連接起來，從而實現(xiàn)產(chǎn)品的整體功能。在模塊化設(shè)計的過程中，設(shè)計人員需以產(chǎn)品的功能作為設(shè)計基礎(chǔ)，對產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模塊進行科學(xué)劃分，同時依據(jù)不同模塊的體積、功能和性能要求，選擇合適的模塊連接形式。在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員還應(yīng)為不同模塊預(yù)留充足的后續(xù)改造和更換空間，尤其在模塊發(fā)生損壞時，設(shè)計人員應(yīng)確保技術(shù)人員可非常方便地更換產(chǎn)品中受損傷的模塊，從而在確保其他零部件可繼續(xù)使用的基礎(chǔ)上，提高機械產(chǎn)品整體的運用效能，發(fā)揮模塊化產(chǎn)品的升級和維護優(yōu)勢，將其產(chǎn)品后續(xù)維護和保養(yǎng)的成本，同時也在一定程度上提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的安全性，并為產(chǎn)品功能的進一步完善提供合理有效的結(jié)構(gòu)化空間。

2 模塊化設(shè)計在機械設(shè)計上地運用

2.1 明確機械設(shè)計理念

明確機械設(shè)計理念是開展模塊化設(shè)計工作的第一步，也是開展機械設(shè)計工作的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。此間，設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合新時期企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的具體要求和用戶對產(chǎn)品形態(tài)、功能的期待，合理選擇機械設(shè)計的系統(tǒng)性分析方法。例如，在設(shè)計內(nèi)燃機中曲柄連桿機構(gòu)時，設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合同類型產(chǎn)品的市場定位以及功能性定位，合理選擇設(shè)計此類產(chǎn)品的原始資源，包括結(jié)構(gòu)形式、材料物理性質(zhì)以及產(chǎn)品整體功能實現(xiàn)形式和后期維護保養(yǎng)要求等，從而在選擇機體組、活塞連桿組好曲軸飛輪組時，可在適應(yīng)內(nèi)燃機功能的基礎(chǔ)上，進一步保障內(nèi)燃機能量轉(zhuǎn)化過程的安全性。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計人員應(yīng)站在用戶的角度思考機械產(chǎn)品運用的便捷性，以用戶的實際需求為基礎(chǔ)，并結(jié)合用戶的產(chǎn)品使用能力，合理選擇內(nèi)燃機燃料供給功能和潤滑功能的具體實現(xiàn)形式，避免出現(xiàn)產(chǎn)品運用門檻過高的情況。此外，設(shè)計人員務(wù)必要注意機械產(chǎn)品設(shè)計過程的特點，包括產(chǎn)品設(shè)計綜合性特點、產(chǎn)品功能實現(xiàn)形式相似性特點以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計多層次特點等。更為關(guān)鍵的是，設(shè)計人員應(yīng)依據(jù)機械設(shè)計過程盡量簡潔、功能實現(xiàn)方式盡量簡潔的理念，合理控制內(nèi)燃機產(chǎn)品設(shè)計的成本，使內(nèi)燃機各部分組件可具有較好的功能性表現(xiàn)以及質(zhì)量表現(xiàn)的同時，也更符合消費者的消費需求。

2.2 合理劃分產(chǎn)品模塊，細化模塊功能

設(shè)計人員在運用模塊化設(shè)計方法時，首先，應(yīng)結(jié)合機械產(chǎn)品的功能要求，合理選擇其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模塊化數(shù)量和不同功能模塊之間的組合以及連接形式，利用橫向模塊設(shè)計的辦法，促使機械結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空間可得到有效利用;其次，在設(shè)計模塊的功能時，設(shè)計人員應(yīng)以實現(xiàn)產(chǎn)品的主體功能為基礎(chǔ)，利用分層設(shè)計法設(shè)計機械產(chǎn)品功能實現(xiàn)體系，針對不同的產(chǎn)品功能層級，選擇不同的模塊化功能，進而將產(chǎn)品的功能以模塊化的形式落實到具體的模塊中;再者，在設(shè)計具體模塊的物理結(jié)構(gòu)時，設(shè)計人員也應(yīng)注意模塊本身的結(jié)構(gòu)特點，利用縱向化的模塊設(shè)計方法，為模塊選擇合理的物理結(jié)構(gòu)和功能實現(xiàn)方式。為了滿足模塊的升級和更換要求，設(shè)計人員應(yīng)為產(chǎn)品預(yù)留模塊升級的空間，從物理空間和功能空間兩個層面對模塊進行設(shè)計;最后，設(shè)計人員在利用模塊化設(shè)計方法設(shè)計產(chǎn)品時，還應(yīng)及時關(guān)注市場環(huán)境變化的大趨勢，適應(yīng)人們的新要求，并結(jié)合產(chǎn)品的特性，選擇合適的時機，并利用合理的形式升級模塊的功能。

2.3 結(jié)合模塊化結(jié)構(gòu)形式，對模塊進行編碼

設(shè)計人員在制定了模塊設(shè)計的物理形式和功能特性之后，應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的設(shè)計要求和后期維護以及保養(yǎng)的要求，按照一定的規(guī)律將產(chǎn)品內(nèi)部的模塊進行編碼。具體而言，產(chǎn)品的功能實現(xiàn)方式越復(fù)雜，產(chǎn)品內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)的集成程度就越高，但集成程度高，并不代表產(chǎn)品各模塊之間“沒有距離”，而是表現(xiàn)為距離更小、層次結(jié)構(gòu)更緊密。因此，設(shè)計人員在按照設(shè)計要求完成產(chǎn)品模塊化結(jié)構(gòu)的設(shè)計之后，應(yīng)結(jié)合模塊的功能特性和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點，對模塊進行編碼標記，使用激光刻印技術(shù)對不同的模塊進行編碼。此間，為了使模塊編碼安全高效，技術(shù)人員可以功能實現(xiàn)方式為模塊編碼的依據(jù)，使用相同的英文字母作為類別標記字母對同一功能實現(xiàn)模組進行標記，并做好標記記錄，編制模組編碼手冊，以便于維修人員對模塊進行維修和更換。另外，對于一些比較精密、價格比較昂貴的模塊組件，設(shè)計人員可使用不同色彩對其進行標記，將此類零部件的編碼標記在比較顯眼的位置，從而確保在模塊組合的過程中，此類零部件不會受到損壞。

2.4 裝配過程模塊化，優(yōu)化模塊連接形式

模塊化設(shè)計工作主要包括模塊功能結(jié)構(gòu)設(shè)計工作和模塊組裝形式設(shè)計工作，其中，模塊組裝形式對模塊功能實現(xiàn)的具體效果具有較為關(guān)鍵的影響。在模塊化設(shè)計的過程中，設(shè)計人員在完成模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式和功能的設(shè)計工作后，需結(jié)合模塊的實際物理形態(tài)，合理選擇模塊之間的連接形式，并優(yōu)化模塊之間的連接強度。在一些電路板運用面積較大的模塊基礎(chǔ)組織中，設(shè)計人員還需結(jié)合電路板的實際位置，為模塊選擇合理的分層排布方式，確保模塊可在橫向和縱向均可獲得較好的排布空間，進而嚴格控制產(chǎn)品的功耗。在組裝模塊的過程中，設(shè)計人員應(yīng)注意模塊的整體布置，確保其可在實現(xiàn)具體功能的基礎(chǔ)上，也應(yīng)具有一定的美觀特性。如果在組裝的過程中，模塊的大小對機械結(jié)構(gòu)整體的空間利用率產(chǎn)生了影響，則此時，設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合模塊的功能實現(xiàn)要求，對模塊的物理形態(tài)進行再設(shè)計，或者依據(jù)產(chǎn)品的功能實現(xiàn)要求，對模塊進行更換，切不可為了美觀或者提升產(chǎn)品內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)的集成度而在產(chǎn)品功能或者安全性上采取讓步或者妥協(xié)的辦法。

3 結(jié)束語

總之，本文在分析了機械設(shè)計中模塊化設(shè)計方法基本內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，進一步分析了機械設(shè)計中模塊化設(shè)計技術(shù)的運用辦法，主要包括明確機械設(shè)計理念、合理劃分產(chǎn)品模塊，細化模塊功能、結(jié)合模塊化結(jié)構(gòu)形式，對模塊進行編碼以及提升機械結(jié)構(gòu)模塊的應(yīng)力強度。希望廣大從業(yè)技術(shù)人員可結(jié)合機械設(shè)計的具體要求和產(chǎn)品功能實現(xiàn)的具體形式，合理選擇模塊化設(shè)計技術(shù)的運用辦法，進而切實提高機械設(shè)計的實際效能，優(yōu)化模塊化產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻

[1]邱洪輝.模塊化設(shè)計方式在機械設(shè)計中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機，2020，v.51;No.350（10）：138-138.

[2]李靜.機械設(shè)計中模塊化設(shè)計方法的應(yīng)用[J].湖北農(nóng)機化，2020（13）.

[3]慶燕飛.試論模塊化設(shè)計方法及其在機械設(shè)計中的運用[J].南方農(nóng)機，2019（15）：121-121.

[4]王剛.模塊化設(shè)計方法及其在機械設(shè)計中的應(yīng)用[J].汽車世界，2019，000（017）：P.130-130.

[5]莫塵.機械設(shè)計中模塊化理念的應(yīng)用分析[J].內(nèi)燃機與配件，2020（1）：225-226.