刘宗添
深圳市易捷通科技股份有限公司
摘要：随着我国城市化进程的不断发展，人们的生活质量得到了显著改善，相应的需求也有所增加，为了更好地满足人们的需求，近几年，我国各类工程都在积极地进行建设。而在工程建设过程中，机械设备等则扮演着重要的角色。所以，针对工程机械产品的设计方面往往深受人们重视，而基于模块化设计理念下的工程机械产品设计方法等就值得人们加以研究，以取得良好的设计效果，满足实际设计的要求。
关键词：模块化工程机械设计
引言
早在上个世纪初，德国就已经产生了模块化设计的雏形，当时只是在家居设计领域进行应用，直到五十年代，模块组成的铣床和车床的出现为机械产品中的模块化设计树立了新的里程碑。模块化设计在上个世纪六十年代在我国取得了显著的成果，随后得到了快速的发展。基于模块化设计的互换性，易于改善以及适用于大批量加工的优势，其在生产设计中起到了越来越重要的作用。本文在第二节中分析了模块化设计的优势，第三节中阐述了设计方法，然后针对当代现代化设计现状，分析模块化设计发展方向。
1模块化设计的基本特点
模块化设计是一种设计理念，同时也是一种设计方法，与以往的设计方法相比，具有很多的优点，使得模块化设计深受人们的重视。就目前而言，模块化设计理念以及方法都已经开始应用在机械以及汽车等制造领域中。当前在工程机械制造领域中应用得比较广泛。通过进行模块化的设计，能够更好地满足人们的设计要求，进而真正地达到预期的模块化设计效果。模块化设计的基本特点主要体现在以下几点：
1.1便于维修
便于维修就是模块化设计的特点之一，同时也是这种设计方法的优势之一，尤其在机械产品的使用阶段，这种优势体现的更为明显。在使用的过程中，一但发生故障问题，就可以进行局部的处理，不仅仅能够有效地节省实践，同时也能进一步提高维修的效率。因为各个模块之间是可以进行灵活拆卸的，而如果故障较为严重，即便通过调试也难以恢复正常的情况下，工作人员就可以考虑直接更换木块，以提高维修水平，满足实际维修工作的要求。所以，模块化设计方法的应用，为有关维修人员增添了一定的便捷性，而且设计理念上有了很大的突破，能够帮助人们更好地解决机械设备使用中遇到的各类故障问题等。
1.2简化包装设计
模块化设计的基本特点还体现在简化包装设计上，众多周知，包装也是设计工作中的基本内容，而且也比较复杂，通过需要有关设计者根据设备的外形进行综合分析，然后再进行包装上的设计，不仅仅要保证运输的安全，同时还要注意合理的利用空间，而这些标准却很难同时实现。为此，这也成为了人们头疼的问题。而模块化设计方法的诞生就正好满足了这一要求，通过加强模块化设计，能够使得机械产品包装环节变得更为简单，能够更好地落实相关设计工作。就以往的包装方法而言，设计人员往往不用零件的设计形式来进行产品包装方案的设计，这就对于基层人员的专业知识以及能力等要求比较严格，而且在实际进行包装的过程中无疑会浪费很大的实践，这就难以真正促进机械生产加工的有效进行。而通过应用模块化设计理念，这些产品都需要进行模块划分，这就不需要基层人员能够了解机械设计的原理等，同时还能进一步提高生产的效率，更好地完成相关包装任务，为机械设备产品的使用也提供了较大的便捷性。
2工程机械模块化设计实践
2.1产品模块设计及管理
2.1.1接口的管理
在模块化产品中，模块间接口的协调与匹配，是组成系统并保证系统正常运行的重要环节，实现接口协调一致的主要问题是接口的标准化，标准的接口是实现模块组合化、互换的基矗这就需要有关人员能够编制产品模块化设计及接口规范，将该模块对应的所有接口信息列举到接口规范中，建立模块与模块之间的接口矩阵表。
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2.1.2模块设计
在模块的具体设计过程中，可以引入了接口骨架模型和模块化三维设计模板两个重要概念。通过接口骨架模型，将设计分成独立可控的且包含模块接口的骨架模型，从而控制模块的接口及参数，保证接口的可控性。同时不同的模块分别采用不同的骨架模型。以确保模块之间能保存充分的独立性及接口的准确性与一致性。通过模块的模板化设计实现模块三维建模的快速化、知识化、标准化、规范化。
2.1.3产品模块化平台应用
在产品模块设计完成之后。需要对设计的模块进行维护和管理，根据模块的层级结构，在相关系统建立了产品模块管理平台，对模块进行维护和管理。模块库的模块与模块型谱表中的模块相对应，并根据用户的需求变化不断进行优化。模块管理平台中的模块亦可根据市场的变化进行不断便研发人员在其中选择所需要的模块，提高检索效率。
2.2侧重功能分解的设计方法
功能分解设计方法是另外一种设计模块化产品的重要方法，主要包括顾客需求分析，产品要求分析，产品概念分解，概念集成以及方案评估等几个方面的内容。模块化产品设计是服务于用户的，以顾客为中心完成的，分析时根据与顾客沟通，结合全球贸易环境和行业现状，设计模块化机械产品。
2.3确定模块功能
完成产品功能模块的科学划分后，需要确定模块功能。虽然模块功能比较单一，但也存在部分模块功能复杂多样。例如，工件监测设备对应的功能模块，刀具监测则为刀具监测装置所对应的功能模块，均为单一功能模块。但也存在多个模块共同实现的功能，例如，工作台模块与卡爪模块等全部具备定位功能，而工作台模块、主变速箱模块以及卡爪模块等均具备工件旋转功能。另外，还存在某些模块同时具备多种功能，例如，道具模块具有刀具定位、刀具松开及刀具夹紧等功能。
3现代设计背景下模块化设计的发展趋势
3.1快速设计
为了快速迎合市场的需求，快速设计这种新的设计理念开始出现，使用这种理念的目的在于保证产品质量的同时，大大减少产品设计的开发周期。和计算机集成、并行工程、敏捷工程和精良工程相比，这种方式的优越性在于，将各个功能模块可以提前设计好，然后根据客户需求进行组合连接，可以实现快速投入生产。目前国内的机械产品的快速设计模式起步较晚，生产水平和其他发达国家相比还存在较大的差距，而且，我国的模块化设计内容多还停留在计算机辅助设计和制造的基础阶段，还达不到智能化设计的要求。除此之外，从机械产品更新速度和要求来看，模块化设计朝着快速设计的方向发展是必然趋势。
3.2与虚拟设计与虚拟制造技术相结合
虚拟设计和虚拟制造技术在计算机技术的带动下现在已经成为机械设计加工领域最热门的研究热点之一。虚拟制造是指利用计算机在虚拟环境中对产品进行模型设计（CAD），然后利用CAE和CAM技术进行评估，并对生产过程进行仿真模拟，尽可能的避免生产加工中的问题，减少零件损坏，达到机械产品设计的最优目标。
结语
模块化设计方法在机械设计中的应用，是市场发展的必然需求，可以更大程度上来满足市场及用户应用要求。基于专业原则，按照设计基本流程，对产品各功能模块进行划分与组装，使其在具有较高运行效率的同时，降低机械设计成本，促使机械设计以及机械制造水平进一步提高。
参考文献
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[4]刘爽.模块化设计方法在机械设计中的应用[J].商情,2017(27).
论文作者:刘宗添
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/27
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