模块化设计方法及其在机械设计中的运用探讨

赵奎林

【摘 要】现代化社会的技术水平提升，我国的机械工程制造业在飞速的发展之中，对机械零件的质量要求也在不断的提升，应用的范围也越来越广泛，获得了国内外的一致好评。机械设计技术在我国虽然发展的年限较短，但是对于设计的创新和发展是与日俱增的，模块化设计的应用优势巨大，逐渐成为机械制造商较为青睐的设计方法。本文首先对模块化设计方法理念及特点简要概述；其次，对模块化设计方法及其在机械设计中的应用综合分析。

【关键词】模块化设计；机械设计；运用探讨

前言：机械应用与人们社会生产、日常生活的联系都非常的密切，人们的生活质量水平在不断的提升，工业发展也在进步之中，为了满足工业发展以及现代化建设的需求，对于机械设计工艺提出了更高的要求，要想我国的机械制造业跟上时代的步伐，在机械设计的过程中如何在节省成本、生态环保的基础上提升机械设计的创新融合水平，成为重要的研究课题。本文针对模块化设计方法及其在机械设计中的运用进行深入的探讨。

1 模块化设计方法理念及特点

模块化设计主要是指在机械设计的过程中通过机械应用的功能、性能、规格等明确区分范围设计出成套的功能模块，构成具有特定工程的子系统，将这个子系统作为设计的通用模块，以此提升机械设计的程序化与标准化程度。模块化设计理念不仅具有标准化的特点，同时可以不断丰富其绿色设计思想，保障设计的过程中既满足机械的实用功能，又满足生态环境功能，一方面，缩短产品的设计周期，提升产品设计的系列化发展，提升产品的最終质量，以最快的速度保障设计程序与市场的适配性；另一方面，加强产品制造可回收以及再利用可能性，便于机械零件的重组、重复使用的可能性，融入循环使用的技术理念，加强机械制造的可持续发展能力。

模块化设计的特点主要是：（1）系列化，机械制造业与各行各业的联系性都相当紧密，无论是社会生产还是日常生活都离不开对机械制造的应用，伴随着现代化社会的水平不断提升，对于机械制造的需求规模在不断的扩大之中，提升其生产的批量化是一直的扩大趋势，模块化设计在批量生产的基础上可以提升对功能、性能、形态的系列化变动能力，在扩大生产的过程中，提升设计品类；（2）通用化，模块设计的过程中具有一定程度的通用性，处于少部分的专用部件，大多数运用模块化设计的机械设计产品都可以实现产品交互，对其尺寸参数实现对接处理，加强产品的通用程度；（3）组合化，模块化设计的应用设计是进行机械零件的分部位制造设计，通过模块化的通用参数调整，可以在最大程度上提升不同产品之间的组合能力，满足更多的产品设计需求，实现跨产品的组合应用；（4）标准化，在模块化的设计中每一个模块单独设计、制造、修改、调整，便于生产规模的标准化升级，提升不同制造产业的专业化能力[1]。

2 模块化设计方法及其在机械设计中的运用

2.1 明确操作步骤

模块化设计在机械设计中的优势发展，最为基础的是更加明确的操作步骤，模块化设计的流程是基于市场调查与分析，进行模块化总体设计，进行模块的划分与分模块建立，独立模块建设后进行模块的选择与组合，投入到模块的生产实施之中，通过专业标准化的机械生产进行模块的组装，完成工艺生产的整体流程。模块化应用下的机械设计，需要充分明确各部分的操作步骤，总体设计中不仅要考虑到单一产品设计，要进行全面化的系列纵向与横向考察，为模块化生产的系列化预留出灵活可操作性空间，加强各模块产品之间的灵活调换组合型，加强模块化设计的规范化程度。明确操作步骤的过程中需要明确的是模块化的产品设计与产品制造处于两个不同的生产环节，济宁流程化的设计应用中需要加强对其进行不同模型之间加强对机械理念的参数科学设计，提升模块的应用范围，例如在切割分排机的模块设计应用中，需要对其进行分排架、折叠机构、机架等多种零件都存在接口，对其接口进行统一规划，促进模块化设计的系列化保障能力，提升其总体设计的规划能力，对其各部分模块设计进行综合规划配置，在多次制造的过程中可以只进行细节微调，减少传统机械设计的繁琐、复杂程度[2]。

2.2 合理划分模块

模块设计的过程中较为重要的是对设计模块进行合理的划分，模块的划分过程中既要遵循机械设计的整体性，又要保障模块设计的独立性，以此保障运用最少的模块进行最多的机械产品设计制造，从设计的实用性进行技术的合理划分保障。在合理划分模块中主要包括以下3个步骤：（1）划分模块，进行初步划分的过程中根据机械设计的原始层次进行数据参数整理，根据机械零件的特点、需求、结构以及实用功能进行模块的划分，不同的机械设计产品对于模块的划分具有不同的特点，需要进行数据的集合、分散，多次的科学计算才能得出最佳的合理化数据模块划分标准；（2）对模块编码，划分模块的过程中需要对不同的模块进行编码标注，根据模块之间不同的关联性与属性进行整体管理设计，便于在模块设计中形成整体性的管理与产品优化研发，对于机械设计的系列化优化也具有重要的意义，根据机械零件的特点调整进行针对性的零件优化，促进模块化的作用发挥程度；（3）模块数字化设计应用，数字化的设计应用需要运用数字化的编码方式、数字化的计算方式进行模块的合理性划分，在模块设计划分的过程中深入的融合计算机的设计能力，减少人工模块划分的主观臆断性，提升机械设计与制造的现代化应用能力，迎合社会现代化设计的市场需求[3]。

2.3 模块组装

模块的组装工作是在模块设计的合理性功能划分之后，为保障整体机械设计的合理性，需要进行模块的组合调节，确保整体的协调合理程度，加强对各个模块之间的对接能力进行优化处理，确保各模块之间具有及时更换的功能，减少机械生产时各模块之间过于依赖的可能性，提升其各部分的独立性，避免因为单个模块的出现问题从而影响整体的机械设计。模块组装的过程中，应简要其包装设计，在传统的机械设计之中，是根据不同的产品设计进行独立的保障设计，在机械设计中融入模块化应用，简化其包装的繁琐复杂性，节约部分生产时间与劳动力投入，优化模块组装的标准流程。模块的组装数据模块应用机械设计的最后步骤，在这一部分工作中，要进行整体机械设计的验收，进行模块设计的检测，提升整体机械设计的完整性，加强其后续制造程序的专业性，确保模块在投入生产的过程中具有合理配置的能力。在数控机床的模块化机械制造过程中，具有单功能监测与多功能监测，在模块组装的过程中充分对其进行明确化的管理与设计，可以在很大程度上加强数控机床机械制造的系统化能力，提升机械制造的工作效率，减少制作结束后零件组装的复杂性，完善基础工作的应用能力，促进机械设计制造的整体现代化水平[4]。

结束语

综上所述，模块化设计方法在机械设计中的应用属于大势所趋，符合时代的发展潮流，符合市场的进步需求。机械制造业的现代化发展不仅体现在工业生产制造之中，对于机械设计的应用也有重要推动作用，综合考虑市场需求，对其进行设计上的创新与工艺优化，促进机械设计在设计上更加专业，在使用上更加安全，才能进一步发展并扩大适用范围。机械设计和制造都代表中国形象，需要将中国制造和中国创造完全结合，才能将我国的机械制造推向世界市场。

参考文献：

[1]刘双龙，王兵.模块化设计方法在机械设计中的应用探析[J].装备制造技术，2018（09）：168-171.

[2]钟龙.机械设计中的模块化设计方法探讨[J].设备管理与维修，2018（16）：178-179.

[3]徐晓伟.浅谈模块化设计方法及其在机械设计中的应用[J].民营科技，2018（09）：54.

[4]于飞.试析模块化设计方法在机械设计中的应用[J].南方农机，2018，49（15）：146.

（作者单位：郑州飞机装备有限责任公司）