張 寬

（四川精通電氣設(shè)備有限公司，四川 廣漢 618300）

伴隨國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、高速、穩(wěn)健化發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品用戶群體從之前的集中式逐漸向個體戶轉(zhuǎn)變，如此一來，便要求機(jī)械制造商在進(jìn)行制造時，盡可能的減少成本，但需要指出的是，傳統(tǒng)的機(jī)械包裝方法已經(jīng)難以滿足當(dāng)前需要；在此背景下，模塊化設(shè)計應(yīng)運(yùn)而生，且在機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，有力推動著此方面的不斷更新與完善。本文結(jié)合當(dāng)前實(shí)況，就模塊化設(shè)計方法在機(jī)械設(shè)計當(dāng)中的具體應(yīng)用作一深層探討。

1 模塊劃分與接口標(biāo)準(zhǔn)化

針對模塊劃分來講，其劃分的優(yōu)劣，會對整個模塊系列設(shè)計產(chǎn)生直接影響。在實(shí)際劃分時，除了要將制造便捷、管理方便等因素考慮在內(nèi)外，還需要防止出現(xiàn)組合混亂情況，最大程度提高其靈活性；還需要結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況，把模塊系列未來的擴(kuò)展趨勢，今后的專用產(chǎn)品散射趨向等內(nèi)容，都需要融入在內(nèi)。所以，需要對系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)展開全面、深入的分析；通常情況下，需將下列問題給解決掉：第一，基于整個系統(tǒng)架構(gòu)，需要對模塊所起到的作用及所發(fā)揮的效能有一清晰了解，并且還需要掌握進(jìn)行更換實(shí)用性及內(nèi)在必要性；第二，針對相關(guān)模塊來講，無論是在結(jié)構(gòu)上，還是在具體的功能上，均需確保其完整，另外，還需保持獨(dú)立；其三，各個模塊之間的接合要素需要方便分離、聯(lián)接。劃分模塊需遵循的基本原則為：①盡量用比較少的模塊組成盡量多的產(chǎn)品；②在具體的模塊結(jié)構(gòu)上，需要盡可能做到規(guī)范化與簡單化，另外，各個模塊之間的聯(lián)系，需盡量做到簡單；③在基礎(chǔ)要求得以滿足的大背景下，需要提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、高精度，此外，結(jié)構(gòu)應(yīng)做到簡單化。

2 模塊化設(shè)計的方式分析

首先，關(guān)于橫向系列的模塊化設(shè)計。在產(chǎn)品的各項(xiàng)參數(shù)不予改變的前提下，借助各種模塊，來進(jìn)行所需要產(chǎn)品的高效研發(fā)。其次，在圍繞縱向系列對其開展嚴(yán)格的模塊化設(shè)計時，需要圍繞特定的架構(gòu)，依據(jù)所給出的各種規(guī)格，來進(jìn)行有目的性、計劃性的設(shè)計。最后，綜合化模塊設(shè)計。不僅要推動橫系列產(chǎn)品的不斷發(fā)展，而且還需要將一些模塊予以改變，從中獲得其它系列或子產(chǎn)品，以此來推動跨、橫向系列的充分融合，最大達(dá)到高效率模塊化設(shè)計效率。

3 模塊化系統(tǒng)的主要劃分及功能分析

依據(jù)產(chǎn)品當(dāng)中不同的模塊使用量，可將模塊化系統(tǒng)劃分成兩種，其一為混合系統(tǒng)，其二是純模塊化系統(tǒng)，但需要指出的是，針對前者而言，其作為一種模塊化系統(tǒng)，主要由非模塊構(gòu)成；而對于后者，主要由各種模塊所構(gòu)成；需強(qiáng)調(diào)的是，針對機(jī)械模塊化系統(tǒng)，以上述類型最為常見。針對基礎(chǔ)功能而言，其乃是整個系統(tǒng)當(dāng)中最基礎(chǔ)且做常用的功能類型，而與之相對應(yīng)的模塊就是基礎(chǔ)模塊。而對于輔助功能而言，就是進(jìn)行聯(lián)接與安裝所需要的功能，與之相對應(yīng)的模塊就是輔助模塊。針對特殊功能來講，實(shí)際就是在表征系統(tǒng)當(dāng)中若干產(chǎn)品所擴(kuò)展的功能，其對應(yīng)模塊被稱之為特殊模塊。

4 模塊化設(shè)計的具體步驟

針對模塊化設(shè)計而言，其層次有兩個，其一，以系列模塊化產(chǎn)品為對象的基本研制過程；其二，圍繞單個產(chǎn)品，以此為操作對象，開展嚴(yán)格化、全面性的模塊化設(shè)計。從根本上來考量，在整個模塊化設(shè)計架構(gòu)中，仍然需要借鑒傳統(tǒng)設(shè)計思路，但也有明顯不同，比如前者更加的復(fù)雜，而且還具有較高的花費(fèi)，使各零部件均能達(dá)成更多功能。在實(shí)際模塊化設(shè)計過程中，需要遵從的步驟為：開始→用戶需求→明確各項(xiàng)參數(shù)→明確系列型譜→選擇模塊→組裝模塊→分析計算→結(jié)束。

5 機(jī)械設(shè)計中模塊化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用

所謂數(shù)控立式車床的模塊劃分，實(shí)際就是圍繞機(jī)床開展結(jié)構(gòu)與功能分析，將那些具有某一功能的結(jié)構(gòu)單元以一種合理方式給劃分出來。所以，模塊劃分是否合理，是整個模塊化設(shè)計能否成功的核心所在。

（1）劃分?jǐn)?shù)控立式車床模塊的基本原則。依據(jù)當(dāng)前的立式車床的模塊化要求及結(jié)構(gòu)形式，模塊劃分的基本原則為：將處于獨(dú)立狀態(tài)的功能單元當(dāng)作模塊，也就是針對那些已經(jīng)被分解的功能單元，在具體結(jié)構(gòu)上，盡量使其獨(dú)立化；針對此種模塊而言，不僅更容易拼組，而且搭配起來也比較方便，因而能夠?yàn)槎喾N變形產(chǎn)品的構(gòu)成提供便利；而如果是將部件當(dāng)作模塊，那么此種模塊的完整性更為突出，因而可以更好的保障裝配質(zhì)量；如果將組件當(dāng)作模塊，當(dāng)對功能進(jìn)行分解與細(xì)化之后，還能根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，以一些組件為對象，展開有目的性的處理。這與對整個部件進(jìn)行更換相比，不僅更加靈活，而且還經(jīng)濟(jì)。在劃分模塊時，還需圍繞機(jī)床大件，做好對此方面的模塊化處理，需要做到規(guī)范、合理，方便分離與連接。

（2）分解數(shù)控立式車床的功能。在劃分模塊過程中，需要著眼于數(shù)控立式車床的功能體系，將功能進(jìn)行分解，使之成為若干處于獨(dú)立狀態(tài)的分功能；而對于分功能來講，還可根據(jù)實(shí)際需要，繼續(xù)進(jìn)行分解，直至不宜再分解，此時便構(gòu)成了功能元。針對功能元來分析，不僅是粉功能的基礎(chǔ)單元，而且還是總功能的重要單元，經(jīng)常與特定的功能模塊處于對應(yīng)狀態(tài)。在分解總功能過程中，需要將用戶要求考慮在內(nèi)，此外，還應(yīng)將能達(dá)成總功能的各分功能考慮在內(nèi)，但需要指出的是，因存在著不同的用戶條件，因此，所明確的機(jī)床功能、規(guī)格也會存在差異，另外，與之相對應(yīng)的模塊構(gòu)成也會存在不同。針對單柱數(shù)控立式車床來考量（CH系列），車削為其總功能，不僅能車削內(nèi)外的圓柱、圓錐，而且還能車削螺紋、溝槽、平面等。而對于CX系列而言，不僅囊括上述車削，而且還具備先進(jìn)的銑鏜功能；還需說明的是，此些功能能夠根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況及需要，按照諸如傳動功能、支承功能、執(zhí)行功能與輔助功能等分功能來分解。

（3）劃分?jǐn)?shù)控立式車床的模塊。在操作過程中，通過對總功能進(jìn)行嚴(yán)格化分解，可知道，在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，無論是某些功能，但是單個功能，均與一些功能模塊處于對立或?qū)?yīng)狀態(tài)。也就是說，如果借用其中的單一模塊，便可實(shí)現(xiàn)或達(dá)成某一功能，那么便是一一對應(yīng)的關(guān)系；如果由若干模塊來達(dá)成某一功能，那么便是單對多的關(guān)系；如果由一個模塊來構(gòu)成某些功能，那么便是多對單的關(guān)系。對于數(shù)控立式車床來考量與研究，可將其進(jìn)行細(xì)致劃分，不僅有監(jiān)測模塊、輔助模塊，而且還有支承模塊、傳動模塊及執(zhí)行模塊等，另外，還能持續(xù)細(xì)分，形成龐大體系的功能模塊。還需要指出的是，通過分析同一功能模塊，因在結(jié)構(gòu)及用途上存在差異，因而可從中獲得接口相同的結(jié)構(gòu)模塊，依據(jù)結(jié)構(gòu)模塊的不同組合，來獲取不同性能或各種用途的數(shù)控立式車床產(chǎn)品。

6 結(jié)語

綜上，伴隨社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、迅猛發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，許多新技術(shù)、新理念在工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，有力推動著工業(yè)行業(yè)的大發(fā)展、大繁榮。機(jī)械設(shè)計作為整個工業(yè)體系中的重要組成部分，其發(fā)展的好壞直接影響著工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。模塊化設(shè)計方法作為當(dāng)前的一種新型設(shè)計方法，在機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域中有著廣泛化的應(yīng)用價值與效能，能夠更好的推動此方面的發(fā)展與更新。