機(jī)械設(shè)計(jì)中模塊化設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用研究

【摘要】為了更好的提高生產(chǎn)效率，機(jī)械設(shè)計(jì)屬于一項(xiàng)比較重要的工具?，F(xiàn)如今市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)變得越來(lái)越激烈，需要企業(yè)快速適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的日新月異。模塊化的設(shè)計(jì)方法就是運(yùn)用對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)過(guò)程的重新組合，來(lái)對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)成本之下的個(gè)性化產(chǎn)品展開(kāi)生產(chǎn)，讓企業(yè)通過(guò)轉(zhuǎn)變一些產(chǎn)品零部件，提高產(chǎn)品性能。模塊化設(shè)計(jì)方法作為工業(yè)社會(huì)的一大產(chǎn)物，是一個(gè)能夠整合市場(chǎng)生產(chǎn)、對(duì)產(chǎn)品實(shí)施優(yōu)化的重要工具。文章從模塊化設(shè)計(jì)的概述出發(fā)，提出了機(jī)械設(shè)計(jì)中模塊化設(shè)計(jì)的應(yīng)用方法，探討了機(jī)械設(shè)計(jì)中模塊化設(shè)計(jì)方法的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì);模塊化設(shè)計(jì);方法;應(yīng)用策略

當(dāng)前，不同行業(yè)的生產(chǎn)生活開(kāi)始越來(lái)越關(guān)注質(zhì)量以及效率，高質(zhì)量、高效率現(xiàn)象的出現(xiàn)，成為了大部分公司實(shí)施內(nèi)部治理活動(dòng)的重要目標(biāo)。模塊化設(shè)計(jì)方法的出現(xiàn)，能夠良好的保證機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，可在具體運(yùn)用中會(huì)不可避免的出現(xiàn)部分問(wèn)題，嚴(yán)重威脅到整個(gè)的機(jī)械設(shè)計(jì)工作的展開(kāi)。近些年來(lái)，我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)處在高速發(fā)展的重要階段，科學(xué)技術(shù)水平隨之提高，模塊化的設(shè)計(jì)方法實(shí)際運(yùn)用出現(xiàn)了較大的變化，對(duì)其展開(kāi)對(duì)應(yīng)的分析顯得很重要。

一、模塊化設(shè)計(jì)概述

（一）模塊化設(shè)計(jì)方法的基本概念

事實(shí)上，模塊化設(shè)計(jì)方法就是能夠在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息處理系統(tǒng)的幫助之下，所產(chǎn)生的一種新型的技術(shù)設(shè)計(jì)方案。通過(guò)運(yùn)用這一新型的應(yīng)用模式，綜合運(yùn)用于機(jī)械化的生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作中，事實(shí)上就是指利用具有指向性的功能板塊，面對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)銷(xiāo)售，最終面向市場(chǎng)，展開(kāi)不同的功能形式的包裝。在機(jī)械化設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中的專(zhuān)業(yè)人員，在機(jī)械設(shè)計(jì)流程中運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法的概念，將其劃分為三種不同的構(gòu)架模式。第一種，通過(guò)劃分應(yīng)用功能板塊，實(shí)現(xiàn)縱向?qū)C(jī)械產(chǎn)品展開(kāi)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。第二種，利用全新的功能劃分技術(shù)手段，對(duì)機(jī)械生產(chǎn)對(duì)象展開(kāi)橫向設(shè)計(jì)。對(duì)于運(yùn)用機(jī)械產(chǎn)品的縱向設(shè)計(jì)方法，橫向設(shè)計(jì)要求技術(shù)工作者的整個(gè)設(shè)計(jì)流程種，不同功能模塊間功能轉(zhuǎn)換，需要嚴(yán)格按照不同大小的參數(shù)信息。第三種，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程種采用較高頻率的全系列設(shè)計(jì)方法，縱向和橫向設(shè)計(jì)方法的使用，包含在全系列基礎(chǔ)設(shè)計(jì)模式的范圍種。對(duì)比傳統(tǒng)機(jī)械人工設(shè)計(jì)方法的使用，模塊化設(shè)計(jì)方案在實(shí)際運(yùn)用種，維修難度低，包裝設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)捷，企業(yè)所需要投入的成本低，優(yōu)勢(shì)顯著。有的技術(shù)人員表示，模塊化設(shè)計(jì)方法主要是依靠計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)方法，繼承發(fā)展傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)手段。

（二）模塊化設(shè)計(jì)的原則

模塊化設(shè)計(jì)重點(diǎn)是通過(guò)劃分總體設(shè)計(jì)目標(biāo)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌驅(qū)崿F(xiàn)的具體模塊，減輕設(shè)計(jì)困難程度，提高設(shè)計(jì)有效性。所以，模塊劃分成為了模塊化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。在模塊劃分過(guò)程種，重點(diǎn)要堅(jiān)持做好下面幾個(gè)方面的原則：第一，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單的原則，通過(guò)最為簡(jiǎn)單的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械所要求的功能目標(biāo)。第二，整體性能的原則。通過(guò)構(gòu)建起模塊體系的方式，設(shè)計(jì)總體的設(shè)計(jì)目標(biāo)。第三，結(jié)構(gòu)獨(dú)立的原則，能夠針對(duì)所劃分出來(lái)的模塊實(shí)施單獨(dú)設(shè)計(jì)，在功能維護(hù)升級(jí)過(guò)程種，要將對(duì)應(yīng)模塊展開(kāi)操作，其他模塊不會(huì)受到影響。第四，功能完整性的原則，利用模塊化的設(shè)計(jì)防范，逐步將不同分項(xiàng)功能目標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)。第五，合理連接性的原則，要保證能夠科學(xué)合理進(jìn)行連接，讓模塊之間進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。第六，控制模塊數(shù)量的原則，嚴(yán)控模塊數(shù)量，確保模塊體系的科學(xué)合理性。第七，成本控制的原則，在能夠充分滿(mǎn)足性能需要的同時(shí)，節(jié)省成本。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)中模塊化設(shè)計(jì)的應(yīng)用方法

（一）明確機(jī)械設(shè)計(jì)理念

模塊化設(shè)計(jì)工作的第一個(gè)步驟就是要明確機(jī)械設(shè)計(jì)理念，還是展開(kāi)機(jī)械設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員要綜合新時(shí)代企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)際要求和用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品形態(tài)、功能的期待，科學(xué)合理選擇機(jī)械設(shè)計(jì)的系統(tǒng)分析法。

如針對(duì)內(nèi)燃機(jī)當(dāng)中曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程種，設(shè)計(jì)工作人員要綜合同一類(lèi)型產(chǎn)品的市場(chǎng)定位以及功能定位的情況，科學(xué)合理選擇出設(shè)計(jì)這一類(lèi)型產(chǎn)品的資源，其中包含結(jié)構(gòu)形式、材料、產(chǎn)品整體功能實(shí)現(xiàn)方法、后期維修保養(yǎng)等，在選擇機(jī)組體當(dāng)中，要保證符合內(nèi)燃機(jī)功能的基礎(chǔ)，保證內(nèi)燃機(jī)能量轉(zhuǎn)化的安全性能。在這樣的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)工作人員要從用戶(hù)的角度思索機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)用的方便快捷性，保持用戶(hù)的實(shí)際需求作為基礎(chǔ)條件，綜合用戶(hù)使用產(chǎn)品的能力，科學(xué)合理選擇出內(nèi)燃機(jī)燃料供給功能、潤(rùn)滑功能的實(shí)現(xiàn)形式，防止出現(xiàn)產(chǎn)品運(yùn)用門(mén)檻過(guò)高的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)工作人員要高度關(guān)注好機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特征，包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)綜合性特征、產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)形式的相似性特點(diǎn)等。最重要的是，設(shè)計(jì)工作人員要結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)方式盡可能簡(jiǎn)潔的理念，科學(xué)合理對(duì)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成本展開(kāi)控制，讓內(nèi)燃機(jī)不同部分組件具備較好的功能性、質(zhì)量表現(xiàn)時(shí)，滿(mǎn)足消費(fèi)者的消費(fèi)需要。

（二）合理劃分產(chǎn)品模塊

設(shè)計(jì)人員運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法過(guò)程當(dāng)中，第一，綜合機(jī)械產(chǎn)品的功能要求，合理選擇內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模塊化數(shù)量和不同功能模塊間的組合連接形式，采用橫向模塊設(shè)計(jì)的方法，有效對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空間實(shí)施利用。第二，設(shè)計(jì)模塊功能種，設(shè)計(jì)人員要把實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品主體功能作為基礎(chǔ)，通過(guò)分層設(shè)計(jì)的方法來(lái)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)體系展開(kāi)設(shè)計(jì)，結(jié)合不同產(chǎn)品的功能層級(jí)，選擇不同的模塊化功能，將產(chǎn)品的功能通過(guò)模塊化的形式落實(shí)到具體模塊當(dāng)中。第三，在對(duì)具體模塊的物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要注重模塊本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用縱向化的模塊設(shè)計(jì)方法，為模塊挑選適合的物理結(jié)構(gòu)和功能實(shí)現(xiàn)方法。為了更好地滿(mǎn)足模塊升級(jí)換代的要求，設(shè)計(jì)人員要給產(chǎn)品預(yù)留模塊升級(jí)的空間，從物理、功能空間兩個(gè)層面來(lái)對(duì)模塊展開(kāi)設(shè)計(jì)。第四，設(shè)計(jì)人員采用模塊化設(shè)計(jì)方法來(lái)對(duì)產(chǎn)品實(shí)施設(shè)計(jì)中，要及時(shí)關(guān)心市場(chǎng)環(huán)境變化的趨勢(shì)，符合人們的要求，綜合產(chǎn)品特性，挑選適合的機(jī)會(huì)，運(yùn)用科學(xué)的形式對(duì)模塊功能進(jìn)行升級(jí)。

（三）對(duì)模塊進(jìn)行編碼

設(shè)計(jì)人員制定出模塊設(shè)計(jì)的物理形式與功能特性后，要按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求以及后期維護(hù)和保養(yǎng)的要求，結(jié)合一定的規(guī)律對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部模塊實(shí)施編碼。詳細(xì)來(lái)講，產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)方式越復(fù)雜，產(chǎn)品內(nèi)部的零部件結(jié)構(gòu)的集成程度也就越高，但是集成程度越高，但是并不標(biāo)志著產(chǎn)品不同模塊之間沒(méi)有距離，而是距離更小、層次結(jié)構(gòu)保持更加緊密。因而，設(shè)計(jì)工作人員要結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做好產(chǎn)品模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，綜合模塊功能特點(diǎn)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)模塊展開(kāi)編碼標(biāo)記，運(yùn)用激光刻印技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同模塊的編碼。為了保證模塊編碼的安全高效性，技術(shù)工作人員能夠通過(guò)功能實(shí)現(xiàn)的方法當(dāng)作模塊進(jìn)行編碼的參考依據(jù)，運(yùn)用相同英文字母當(dāng)作類(lèi)別標(biāo)記字母，針對(duì)相同功能實(shí)現(xiàn)模塊的標(biāo)記，做好標(biāo)記記錄，編制好模塊的編碼手冊(cè)，方便維修人員及時(shí)對(duì)模塊實(shí)施維修以及更換。此外，較為精密且價(jià)格高的模塊組件，設(shè)計(jì)人員能夠運(yùn)用不同色彩對(duì)其實(shí)施標(biāo)記，這一類(lèi)的零部件編碼要標(biāo)記在較為顯眼的位置上，保證模塊組合中，這一類(lèi)型的零部件的安全性。

（四）模塊的有效組裝

為了保障實(shí)際的機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)效果，要運(yùn)用模塊化的設(shè)計(jì)方法來(lái)合理對(duì)技術(shù)展開(kāi)組裝，有效對(duì)模塊展開(kāi)接卸調(diào)理分配，在保證組間能夠合理布局的同時(shí)，強(qiáng)化不同模塊之間的更換能力，在運(yùn)用中一旦出現(xiàn)問(wèn)題，能夠及時(shí)對(duì)設(shè)備展開(kāi)更換，故障模塊的更換不會(huì)對(duì)其他模塊產(chǎn)生影響，有效展開(kāi)機(jī)械包裝工作，為每一個(gè)數(shù)控立式車(chē)床的運(yùn)轉(zhuǎn)，降低了組件運(yùn)行中的不良影響。另外通過(guò)合理調(diào)試模塊組裝，可以在進(jìn)行組裝當(dāng)中發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中所出現(xiàn)的不合理性，在組裝模塊的構(gòu)成中，有效對(duì)設(shè)備接口展開(kāi)處理，保證接口規(guī)格達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)需求，廣泛適用于機(jī)械生產(chǎn)中，機(jī)械生產(chǎn)的同時(shí)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化處理，讓其在機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)當(dāng)中保證模塊的組裝效果，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)有效搭配的目的。利用有效的設(shè)計(jì)和組裝來(lái)對(duì)整個(gè)的模塊展開(kāi)設(shè)計(jì)處理，有效展開(kāi)實(shí)際的設(shè)計(jì)任務(wù)，讓其可以在數(shù)控機(jī)床工作當(dāng)中展開(kāi)傳動(dòng)工作處理，通過(guò)有效展開(kāi)支撐模塊，讓其可以更加有效地展開(kāi)包裝。利用有效的模塊設(shè)計(jì)工作，可以展開(kāi)有關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)工作，提高工作效率。

三、機(jī)械設(shè)計(jì)中模塊化設(shè)計(jì)方法的具體應(yīng)用

（一）模塊化設(shè)計(jì)方法在數(shù)控立式車(chē)床結(jié)構(gòu)劃分中的應(yīng)用

模塊化設(shè)計(jì)方法運(yùn)用到數(shù)控立式車(chē)床當(dāng)中，表現(xiàn)在對(duì)數(shù)控立式車(chē)床的結(jié)構(gòu)劃分中，重點(diǎn)包含下面幾個(gè)方面的應(yīng)用內(nèi)容：首先，以數(shù)控立式車(chē)床中所具備的獨(dú)立功能部分為主要模塊，經(jīng)過(guò)不同模塊間的互相組合，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)多種類(lèi)型機(jī)械產(chǎn)品的目標(biāo)。其次，通過(guò)對(duì)不同零部件當(dāng)作單一模塊實(shí)施劃分，保障模塊完整性作為前提條件，保證生產(chǎn)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品質(zhì)量。最后，利用組件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)出來(lái)的模塊展開(kāi)對(duì)應(yīng)的分解之后，通過(guò)不斷完善優(yōu)化分散的模塊，重新對(duì)模塊實(shí)施設(shè)計(jì)改造，從而滿(mǎn)足不同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，讓產(chǎn)品靈活運(yùn)用到實(shí)際生活中，滿(mǎn)足工作的實(shí)際需求，讓重新組合的模塊更有作用，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

（二）模塊化設(shè)計(jì)在數(shù)控立式車(chē)床的功能分解應(yīng)用

數(shù)控立式車(chē)床當(dāng)中運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)的方法重點(diǎn)表現(xiàn)在功能分解應(yīng)用方面。在劃分模塊過(guò)程中，要充分對(duì)車(chē)床的整體性進(jìn)行考慮，在整體性的基礎(chǔ)上實(shí)施分解，從而讓模塊化實(shí)現(xiàn)具體的應(yīng)用設(shè)計(jì)目標(biāo)，一直到把分功能繼續(xù)分解成為無(wú)法再繼續(xù)分解的功能元為止，從而最大程度上表現(xiàn)出模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。功能分解要充分對(duì)下面幾點(diǎn)實(shí)施考慮：首先，對(duì)用戶(hù)實(shí)際需求充分考慮，按照用戶(hù)的實(shí)際要求來(lái)對(duì)模塊展開(kāi)調(diào)整，讓其可以順利實(shí)現(xiàn)用戶(hù)所希望達(dá)到的功能目標(biāo);其次，要考慮功能的具體實(shí)現(xiàn)，數(shù)控車(chē)床的總功能是車(chē)削，因此對(duì)其展開(kāi)劃分中，要從車(chē)削的溝槽與旋轉(zhuǎn)面等方面進(jìn)行;最后，對(duì)數(shù)控車(chē)床的執(zhí)行和檢測(cè)功能實(shí)施考慮，保證數(shù)控車(chē)床的質(zhì)量和實(shí)際運(yùn)用情形。

（三）模塊化設(shè)計(jì)方法在柔性制造當(dāng)中的應(yīng)用

伴隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，在機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)與制造當(dāng)中，若是運(yùn)用硬性的、功能單一的技術(shù)設(shè)備是無(wú)法充分滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)計(jì)的要求。對(duì)應(yīng)的柔性制造技術(shù)的產(chǎn)生，提高了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的有效性，把模塊化設(shè)計(jì)以及柔性制造技術(shù)進(jìn)行融合，提高了機(jī)械設(shè)計(jì)的有效性。首先，模塊化設(shè)計(jì)方法具備一定的優(yōu)勢(shì)。模塊化設(shè)計(jì)方法較為靈活多變，與柔性制造技術(shù)相類(lèi)似，滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)計(jì)的要求，采用模塊化、柔性化的技術(shù)分解機(jī)械設(shè)備的整體，讓不同零部件、不同系列實(shí)施轉(zhuǎn)換，節(jié)省機(jī)械制造本身所需要使用的成本，減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的周期。其次，可以滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)計(jì)制造的多重用途。模塊化設(shè)計(jì)的方法能夠把機(jī)械設(shè)備整體展開(kāi)分解，運(yùn)用模塊化自身模型，模擬機(jī)械設(shè)備模型，解決機(jī)床制造當(dāng)中的共性問(wèn)題，提高機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率，這樣采用模塊化設(shè)計(jì)方法的特征，實(shí)現(xiàn)機(jī)床生產(chǎn)制造的多樣功能、多重用途的需求。

綜上所述，模塊化設(shè)計(jì)方法能夠充分滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)計(jì)的需要，在機(jī)械設(shè)計(jì)中具體運(yùn)用獲得良好的效果。在未來(lái)的機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，要關(guān)注運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)的方法，掌握好對(duì)應(yīng)的要點(diǎn)，嚴(yán)格根據(jù)規(guī)定做好模塊劃分、組裝等工作，注重提高設(shè)計(jì)人員素質(zhì)，總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，更好地運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法。

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作者簡(jiǎn)介：涂祖蕾 性別：女，年月：1978年9月，民族：漢族，籍貫：云南昭通，學(xué)歷： 碩士研究生，職稱(chēng)：講師，研究方向：機(jī)械制造及自動(dòng)化。

云南省教育廳科學(xué)研究基金項(xiàng)目 ? ?課題 ?基于AutoCAD標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)研究 ? 項(xiàng)目編號(hào)：2021J1068