吳財(cái)林

摘 要：目前，伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與時(shí)代的不斷進(jìn)步，我國工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，諸多先進(jìn)的制造技術(shù)與設(shè)計(jì)技術(shù)被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，使得工業(yè)化生產(chǎn)效率得到明顯的提高。在機(jī)械類產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，機(jī)械設(shè)備階段會對機(jī)械制造過程產(chǎn)生很大的影響，因此，怎樣使用合理的設(shè)計(jì)方法來開展機(jī)械設(shè)計(jì)成為工程制造業(yè)面臨的重要問題。對此，本文就機(jī)械設(shè)計(jì)中的模塊化設(shè)計(jì)展開了科學(xué)的分析與研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);模塊化;設(shè)計(jì)方法

模塊化設(shè)計(jì)主要是指把具有不同性能或功能的要素進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而形成整體模塊，然后從模塊角度出發(fā)，和其他模塊進(jìn)行有效的組合，以形成新型的系統(tǒng)，以此為基礎(chǔ)，會產(chǎn)生不同性能或功能的工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法。如今，模塊化已然從以往單純的設(shè)計(jì)理念逐步向具有可視化技術(shù)設(shè)備角度轉(zhuǎn)變，其在機(jī)械制造領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

一、模塊化設(shè)計(jì)的基本概念、方法與特點(diǎn)

1、基本概念

在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，模塊化設(shè)計(jì)屬于一種十分關(guān)鍵的方法，其在機(jī)械設(shè)備中把原本的東西進(jìn)行有效的整理和概括，并將插入到模塊中其，可以讓人們對該模塊產(chǎn)生不同的認(rèn)知。與此同時(shí)，我們應(yīng)對這些模塊進(jìn)行合理的劃分與規(guī)劃，確保能夠知曉各個(gè)模塊的具體功能，還要了解各模塊連接到一起所發(fā)揮的作用。此外，還要確保每塊模塊都能夠獨(dú)立使用，并且在組合前可以實(shí)現(xiàn)互換還不會產(chǎn)生一定的副作用，基于此，才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級[1]。模塊化設(shè)計(jì)屬于一種不同于以往機(jī)械設(shè)計(jì)方法的新型觀念。

2、方法

模塊化設(shè)計(jì)方法主要表現(xiàn)為以下四個(gè)層面：其一，橫向式模塊化設(shè)計(jì)。此種設(shè)計(jì)方法是比較容易操作的，也是比較容易推廣的，其主要是在原本產(chǎn)品條件下結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的產(chǎn)品進(jìn)行有效的推廣。其二，縱向式模塊化設(shè)計(jì)。此種設(shè)計(jì)方法就是在不改變原本產(chǎn)品的條件下對同一種形式不同類型產(chǎn)品進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。其三，橫向式和跨向式綜合模塊化設(shè)計(jì)。此種設(shè)計(jì)方法主要是橫向式設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對某一模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，讓原產(chǎn)品發(fā)生不同程度的改變[2]。其四，全種系類模塊化設(shè)計(jì)是橫向與縱向形式，其主要是在此基礎(chǔ)上制造出跨系列的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

3、特點(diǎn)

1）便于維修

模塊化設(shè)計(jì)會讓整個(gè)維護(hù)工作變得方便而快捷，也能讓人們通過簡單的數(shù)據(jù)即可獲取大量的數(shù)據(jù)，僅需投入較少成本即可獲得較高的利潤。此種方式能夠滿足當(dāng)今社會的發(fā)展需求，由于模塊化設(shè)計(jì)中各個(gè)模塊間能實(shí)現(xiàn)互相替代，若出現(xiàn)某一故障，可采取排查方式予以控制，從而提高資源利用率。

2）節(jié)約成本

模塊化設(shè)計(jì)能夠簡化包裝費(fèi)用，從而減少成本輸出，而一些傳統(tǒng)的制造商在包裝方面僅僅是通過自身機(jī)械產(chǎn)品的理解來進(jìn)行包裝，此種方式相對刻板，無法靈活運(yùn)用，僅僅適用于某種特定模式，在此種狀態(tài)下，就需要研發(fā)新式包裝。而模塊化設(shè)計(jì)可運(yùn)用較低的成本、使用很少的資源來完成新型包裝，包裝形式多種多樣，能大大節(jié)省時(shí)間、成本與物資[3]。因此，將模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)之中能有效提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，這對于企業(yè)的發(fā)展意義重大。

二、模塊化設(shè)計(jì)的基本步驟

模塊化設(shè)計(jì)主要涉及到模塊化產(chǎn)品的研制與單品的模塊化設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。系統(tǒng)模塊化產(chǎn)品研制步驟是：市場調(diào)查→分析產(chǎn)品功能→擬定產(chǎn)品的型譜→確定參數(shù)范圍與技術(shù)參數(shù)→劃分模塊→模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→構(gòu)建模塊庫→編寫技術(shù)[4]。而單品模塊化設(shè)計(jì)步驟是：科學(xué)整理用戶的實(shí)際需求→確定好技術(shù)參數(shù)→確定好型譜→選擇模塊→組裝模塊→分析與計(jì)算。

三、機(jī)械設(shè)計(jì)中的模塊化設(shè)計(jì)方法

為分析模塊化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效果，我們簡單的闡述了模塊化設(shè)計(jì)的幾個(gè)流程，分別對模塊化設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容予以闡述，以便為后續(xù)的模塊化設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用提供一些建設(shè)性的意見。具體的模塊化設(shè)計(jì)方法展示如下：

1、產(chǎn)品模塊劃分

把模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)方面，要先對機(jī)械產(chǎn)品的各個(gè)模塊進(jìn)行合理的劃分，其是整個(gè)設(shè)計(jì)體系的關(guān)鍵。結(jié)合市場與用戶需求的調(diào)查結(jié)果，我們應(yīng)對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行詳細(xì)的分析，以完成功能劃分。以數(shù)控立式車床為例，在開展機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)其生產(chǎn)作業(yè)特點(diǎn)與具體的生產(chǎn)要求，設(shè)備模塊主要為支承模塊、傳動模塊、執(zhí)行模塊與監(jiān)測模塊四個(gè)模塊，且不同的模塊間關(guān)聯(lián)性應(yīng)降至最小，要求各模塊間要實(shí)現(xiàn)個(gè)性化功能設(shè)計(jì)，從而真正的發(fā)揮出機(jī)械設(shè)備的功能。

2、確定好模塊的功能

等到對產(chǎn)品功能模塊劃分之后，要及時(shí)確定好模塊的基本功能。盡管模塊的功能相對單一，但是，也有一些模塊的功能呈現(xiàn)復(fù)雜多樣的特點(diǎn)。例如，刀具監(jiān)測是刀具監(jiān)測裝置對應(yīng)的功能模塊，工件檢測設(shè)備所對應(yīng)的功能模塊，都是單一的功能模塊[5]。然而，也存在著多模塊具有共同的功能。例如，卡爪模塊與工作臺模塊都具備一定的定位功能，而著變速箱、卡爪與工作臺模塊也具備移動的工件旋轉(zhuǎn)功能。此外，還有些模塊兼具多種功能。例如，刀具模塊具備刀具松開、定位與夾緊等功能。因此，在模塊化設(shè)計(jì)時(shí)，既要確定好模塊功能，還要確定模塊的功能任務(wù)，以保證模塊組織得以實(shí)現(xiàn)。

3、功能模塊的組裝

加強(qiáng)對產(chǎn)品各個(gè)功能模塊的合理組裝，能夠保證機(jī)械設(shè)計(jì)整個(gè)階段不同模塊配置的規(guī)范化與合理性。同時(shí)，在實(shí)際操作過程中，作業(yè)人員應(yīng)保證模塊組裝的規(guī)范性與完整度，應(yīng)處理好模塊的結(jié)合面，以增強(qiáng)整體布局的規(guī)范性。此外，不同的模塊間還具備一定的更換功能，若在后期工業(yè)生產(chǎn)過程中某一個(gè)模塊發(fā)生故障，能夠及時(shí)更換，也不會對其他模塊的功能效果產(chǎn)生干擾，能夠確保生產(chǎn)作業(yè)正常開展。在模塊組裝時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照一定的標(biāo)準(zhǔn)與專業(yè)規(guī)范進(jìn)行操作，加強(qiáng)對細(xì)節(jié)的把控，特別是接口位置處理要合理，從而獲得理想的組裝效果。

4、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)任務(wù)

模塊化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，等到完成模塊劃分與組裝后，即可對產(chǎn)品設(shè)備開展科學(xué)的設(shè)計(jì)。從上文可知，數(shù)控立式車撞主要設(shè)置了支承模塊、傳動模塊、執(zhí)行模塊與監(jiān)測模塊，傳動模塊又劃分為水平進(jìn)給箱、垂直進(jìn)給箱、橫梁升降箱與主傳動軸。在生產(chǎn)過程中，可通過工作臺和刀架組合來功能完成操作。

5、設(shè)計(jì)的應(yīng)用效果

將模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)中，要在考慮設(shè)計(jì)任務(wù)的基礎(chǔ)上對產(chǎn)品模塊實(shí)施功能劃分，能有效降低模塊間的關(guān)聯(lián)程度，旨在發(fā)揮出其良好的應(yīng)用功能，防止模塊故障對其他的模塊產(chǎn)生諸多的不良影響，以提高機(jī)械設(shè)備效果。等到完成相關(guān)的設(shè)計(jì)任務(wù)后，還要對產(chǎn)品實(shí)施質(zhì)量檢驗(yàn)和驗(yàn)收，保證設(shè)計(jì)參數(shù)和功能指標(biāo)均能達(dá)到實(shí)際的設(shè)計(jì)要求，保證產(chǎn)品可以滿足具體的應(yīng)用要求，從而滿足市場與用戶的實(shí)際需求。模塊化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可在提高設(shè)備運(yùn)行效率的基礎(chǔ)上，更大程度上降低設(shè)計(jì)成本，從而獲得最為理想的設(shè)計(jì)效果。

結(jié)束語：

綜上所述，伴隨著信息化與工業(yè)化的逐步融合，機(jī)電設(shè)備已然逐步向集成化、智能化與自動化方向發(fā)展，模塊化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍十分廣泛，其所產(chǎn)生的應(yīng)用價(jià)值很高，其在機(jī)械設(shè)計(jì)制造方面的應(yīng)用具有重要意義。模塊化設(shè)計(jì)的應(yīng)用，大大降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，也大大提高了我國機(jī)械自動化技術(shù)，從而推動了我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。

參考問題：

[1]莫塵.機(jī)械設(shè)計(jì)中模塊化理念的應(yīng)用分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（01）：225-226.

[2]張寬.模塊化設(shè)計(jì)方法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討[J].世界有色金屬，2019（15）：213-214.

[3]辛鵬.模塊化設(shè)計(jì)方法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2019（16）：51.

[4]夏凡.模塊化設(shè)計(jì)方法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用探討[J].中國設(shè)備工程，2019（16）：220-222.

[5]慶燕飛.試論模塊化設(shè)計(jì)方法及其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（15）：121.