模塊化設計在機械設計上地運用

張純

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

關鍵詞：模塊化設計;機械設計;運用

1 模塊化設計分析

在機械設計中，模塊化設計的基本概念可概括為依據產品的功能定位以及性能要求，在選擇了規格參數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單元，并通過合理的連接結構將不同的功能單元連接起來，從而實現產品的整體功能。在模塊化設計的過程中，設計人員需以產品的功能作為設計基礎，對產品內部結構的模塊進行科學劃分，同時依據不同模塊的體積、功能和性能要求，選擇合適的模塊連接形式。在此基礎上，技術人員還應為不同模塊預留充足的后續改造和更換空間，尤其在模塊發生損壞時，設計人員應確保技術人員可非常方便地更換產品中受損傷的模塊，從而在確保其他零部件可繼續使用的基礎上，提高機械產品整體的運用效能，發揮模塊化產品的升級和維護優勢，將其產品后續維護和保養的成本，同時也在一定程度上提高產品結構的安全性，并為產品功能的進一步完善提供合理有效的結構化空間。

2 模塊化設計在機械設計上地運用

2.1 明確機械設計理念

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

2.2 合理劃分產品模塊，細化模塊功能

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

2.3 結合模塊化結構形式，對模塊進行編碼

設計人員在制定了模塊設計的物理形式和功能特性之后，應結合產品的設計要求和后期維護以及保養的要求，按照一定的規律將產品內部的模塊進行編碼。具體而言，產品的功能實現方式越復雜，產品內部零件結構的集成程度就越高，但集成程度高，并不代表產品各模塊之間“沒有距離”，而是表現為距離更小、層次結構更緊密。因此，設計人員在按照設計要求完成產品模塊化結構的設計之后，應結合模塊的功能特性和產品結構的特點，對模塊進行編碼標記，使用激光刻印技術對不同的模塊進行編碼。此間，為了使模塊編碼安全高效，技術人員可以功能實現方式為模塊編碼的依據，使用相同的英文字母作為類別標記字母對同一功能實現模組進行標記，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，優化模塊連接形式

模塊化設計工作主要包括模塊功能結構設計工作和模塊組裝形式設計工作，其中，模塊組裝形式對模塊功能實現的具體效果具有較為關鍵的影響。在模塊化設計的過程中，設計人員在完成模塊內部結構形式和功能的設計工作后，需結合模塊的實際物理形態，合理選擇模塊之間的連接形式，并優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組織中，設計人員還需結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，進而嚴格控制產品的功耗。在組裝模塊的過程中，設計人員應注意模塊的整體布置，確保其可在實現具體功能的基礎上，也應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構整體的空間利用率產生了影響，則此時，設計人員應結合模塊的功能實現要求，對模塊的物理形態進行再設計，或者依據產品的功能實現要求，對模塊進行更換，切不可為了美觀或者提升產品內部機械結構的集成度而在產品功能或者安全性上采取讓步或者妥協的辦法。

3 結束語

總之，本文在分析了機械設計中模塊化設計方法基本內涵的基礎上，進一步分析了機械設計中模塊化設計技術的運用辦法，主要包括明確機械設計理念、合理劃分產品模塊，細化模塊功能、結合模塊化結構形式，對模塊進行編碼以及提升機械結構模塊的應力強度。希望廣大從業技術人員可結合機械設計的具體要求和產品功能實現的具體形式，合理選擇模塊化設計技術的運用辦法，進而切實提高機械設計的實際效能，優化模塊化產品質量。

參考文獻

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

[2]李靜.機械設計中模塊化設計方法的應用[J].湖北農機化，2020（13）.

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

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

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