模塊化設計方法及其在機械設計中的運用探討

趙奎林

【摘 要】現代化社會的技術水平提升，我國的機械工程制造業在飛速的發展之中，對機械零件的質量要求也在不斷的提升，應用的范圍也越來越廣泛，獲得了國內外的一致好評。機械設計技術在我國雖然發展的年限較短，但是對于設計的創新和發展是與日俱增的，模塊化設計的應用優勢巨大，逐漸成為機械制造商較為青睞的設計方法。本文首先對模塊化設計方法理念及特點簡要概述；其次，對模塊化設計方法及其在機械設計中的應用綜合分析。

【關鍵詞】模塊化設計；機械設計；運用探討

前言：機械應用與人們社會生產、日常生活的聯系都非常的密切，人們的生活質量水平在不斷的提升，工業發展也在進步之中，為了滿足工業發展以及現代化建設的需求，對于機械設計工藝提出了更高的要求，要想我國的機械制造業跟上時代的步伐，在機械設計的過程中如何在節省成本、生態環保的基礎上提升機械設計的創新融合水平，成為重要的研究課題。本文針對模塊化設計方法及其在機械設計中的運用進行深入的探討。

1 模塊化設計方法理念及特點

模塊化設計主要是指在機械設計的過程中通過機械應用的功能、性能、規格等明確區分范圍設計出成套的功能模塊，構成具有特定工程的子系統，將這個子系統作為設計的通用模塊，以此提升機械設計的程序化與標準化程度。模塊化設計理念不僅具有標準化的特點，同時可以不斷豐富其綠色設計思想，保障設計的過程中既滿足機械的實用功能，又滿足生態環境功能，一方面，縮短產品的設計周期，提升產品設計的系列化發展，提升產品的最終質量，以最快的速度保障設計程序與市場的適配性；另一方面，加強產品制造可回收以及再利用可能性，便于機械零件的重組、重復使用的可能性，融入循環使用的技術理念，加強機械制造的可持續發展能力。

模塊化設計的特點主要是：（1）系列化，機械制造業與各行各業的聯系性都相當緊密，無論是社會生產還是日常生活都離不開對機械制造的應用，伴隨著現代化社會的水平不斷提升，對于機械制造的需求規模在不斷的擴大之中，提升其生產的批量化是一直的擴大趨勢，模塊化設計在批量生產的基礎上可以提升對功能、性能、形態的系列化變動能力，在擴大生產的過程中，提升設計品類；（2）通用化，模塊設計的過程中具有一定程度的通用性，處于少部分的專用部件，大多數運用模塊化設計的機械設計產品都可以實現產品交互，對其尺寸參數實現對接處理，加強產品的通用程度；（3）組合化，模塊化設計的應用設計是進行機械零件的分部位制造設計，通過模塊化的通用參數調整，可以在最大程度上提升不同產品之間的組合能力，滿足更多的產品設計需求，實現跨產品的組合應用；（4）標準化，在模塊化的設計中每一個模塊單獨設計、制造、修改、調整，便于生產規模的標準化升級，提升不同制造產業的專業化能力[1]。

2 模塊化設計方法及其在機械設計中的運用

2.1 明確操作步驟

模塊化設計在機械設計中的優勢發展，最為基礎的是更加明確的操作步驟，模塊化設計的流程是基于市場調查與分析，進行模塊化總體設計，進行模塊的劃分與分模塊建立，獨立模塊建設后進行模塊的選擇與組合，投入到模塊的生產實施之中，通過專業標準化的機械生產進行模塊的組裝，完成工藝生產的整體流程。模塊化應用下的機械設計，需要充分明確各部分的操作步驟，總體設計中不僅要考慮到單一產品設計，要進行全面化的系列縱向與橫向考察，為模塊化生產的系列化預留出靈活可操作性空間，加強各模塊產品之間的靈活調換組合型，加強模塊化設計的規范化程度。明確操作步驟的過程中需要明確的是模塊化的產品設計與產品制造處于兩個不同的生產環節，濟寧流程化的設計應用中需要加強對其進行不同模型之間加強對機械理念的參數科學設計，提升模塊的應用范圍，例如在切割分排機的模塊設計應用中，需要對其進行分排架、折疊機構、機架等多種零件都存在接口，對其接口進行統一規劃，促進模塊化設計的系列化保障能力，提升其總體設計的規劃能力，對其各部分模塊設計進行綜合規劃配置，在多次制造的過程中可以只進行細節微調，減少傳統機械設計的繁瑣、復雜程度[2]。

2.2 合理劃分模塊

模塊設計的過程中較為重要的是對設計模塊進行合理的劃分，模塊的劃分過程中既要遵循機械設計的整體性，又要保障模塊設計的獨立性，以此保障運用最少的模塊進行最多的機械產品設計制造，從設計的實用性進行技術的合理劃分保障。在合理劃分模塊中主要包括以下3個步驟：（1）劃分模塊，進行初步劃分的過程中根據機械設計的原始層次進行數據參數整理，根據機械零件的特點、需求、結構以及實用功能進行模塊的劃分，不同的機械設計產品對于模塊的劃分具有不同的特點，需要進行數據的集合、分散，多次的科學計算才能得出最佳的合理化數據模塊劃分標準；（2）對模塊編碼，劃分模塊的過程中需要對不同的模塊進行編碼標注，根據模塊之間不同的關聯性與屬性進行整體管理設計，便于在模塊設計中形成整體性的管理與產品優化研發，對于機械設計的系列化優化也具有重要的意義，根據機械零件的特點調整進行針對性的零件優化，促進模塊化的作用發揮程度；（3）模塊數字化設計應用，數字化的設計應用需要運用數字化的編碼方式、數字化的計算方式進行模塊的合理性劃分，在模塊設計劃分的過程中深入的融合計算機的設計能力，減少人工模塊劃分的主觀臆斷性，提升機械設計與制造的現代化應用能力，迎合社會現代化設計的市場需求[3]。

2.3 模塊組裝

模塊的組裝工作是在模塊設計的合理性功能劃分之后，為保障整體機械設計的合理性，需要進行模塊的組合調節，確保整體的協調合理程度，加強對各個模塊之間的對接能力進行優化處理，確保各模塊之間具有及時更換的功能，減少機械生產時各模塊之間過于依賴的可能性，提升其各部分的獨立性，避免因為單個模塊的出現問題從而影響整體的機械設計。模塊組裝的過程中，應簡要其包裝設計，在傳統的機械設計之中，是根據不同的產品設計進行獨立的保障設計，在機械設計中融入模塊化應用，簡化其包裝的繁瑣復雜性，節約部分生產時間與勞動力投入，優化模塊組裝的標準流程。模塊的組裝數據模塊應用機械設計的最后步驟，在這一部分工作中，要進行整體機械設計的驗收，進行模塊設計的檢測，提升整體機械設計的完整性，加強其后續制造程序的專業性，確保模塊在投入生產的過程中具有合理配置的能力。在數控機床的模塊化機械制造過程中，具有單功能監測與多功能監測，在模塊組裝的過程中充分對其進行明確化的管理與設計，可以在很大程度上加強數控機床機械制造的系統化能力，提升機械制造的工作效率，減少制作結束后零件組裝的復雜性，完善基礎工作的應用能力，促進機械設計制造的整體現代化水平[4]。

結束語

綜上所述，模塊化設計方法在機械設計中的應用屬于大勢所趨，符合時代的發展潮流，符合市場的進步需求。機械制造業的現代化發展不僅體現在工業生產制造之中，對于機械設計的應用也有重要推動作用，綜合考慮市場需求，對其進行設計上的創新與工藝優化，促進機械設計在設計上更加專業，在使用上更加安全，才能進一步發展并擴大適用范圍。機械設計和制造都代表中國形象，需要將中國制造和中國創造完全結合，才能將我國的機械制造推向世界市場。

參考文獻：

[1]劉雙龍，王兵.模塊化設計方法在機械設計中的應用探析[J].裝備制造技術，2018（09）：168-171.

[2]鐘龍.機械設計中的模塊化設計方法探討[J].設備管理與維修，2018（16）：178-179.

[3]徐曉偉.淺談模塊化設計方法及其在機械設計中的應用[J].民營科技，2018（09）：54.

[4]于飛.試析模塊化設計方法在機械設計中的應用[J].南方農機，2018，49（15）：146.

（作者單位：鄭州飛機裝備有限責任公司）