郭家辰 司滕滕 李建华
临沂大学 山东临沂 276000
摘要：社会的不断紧急以及生产生活节奏的不断加快给机械产业的设计理念和设计方法提出了更高的要求，倒逼其能更加高效的生产出有质量的工艺产品，但由于传统的设计方法无法有效的提升机械设计的效率和质量，因此关于模块化设计方法的研究逐渐成为社会的热门课题。
关键词：模块化设计方法；机械设计；应用研究
引言
机械设计是工业发展的重要组成部分，在机械设计中，模块化的设计方法是提升设计效率的重要方式。但是在实际设计与应用中，依然存在较多的缺陷，且随着科技的不断发展，模块化设计方式必然会随着科技的进步而不断创新。在此情况下，加强对模块化设计方法的研究，并且探究其在机械设计中的应用具有重要的意义。
1.模块化设计的概念
模块化设计方法是目前机械设计当中的一种尤为重要的方法，它指的是在进行机械化设计中，将原有得不同的部分规划与想对应的模块里，并对每个模块的设计进行了全方位的思考，然后将其各个部位重新组装在一起，最后完成整个机械设计的所有概念、内容。要保证每个模块之间的独立性能，并且做到能够进行相互的更换，才能促进了系统功能的升级。模块设计方法作为一种新的观点理念，它本身具有显著的特点存在着。
模块化在设计当中的主要方式分为以下几种：①横向式的模块化设计方式，在不改变原产品的基础上，利用到模块化设计成变种形态的产品，而这种模块化设计的形式容易实现操作、更易于广为推出。②纵向式的模块化设计方式，在不改变原产品的基础上，在同一形式当中对不同规格的产品进行统筹的设计。③横向式和跨系式的综合型模块化设计，当然，除了发展横向式系列的产品以为，改变了某种模块的设计还可以得到出了其他不同系类的产品，从而便于横向系类和跨向系类模块的设计。④全种系类的模块化设计包括了纵向形式与横向形式，而全种系类更是在基础之上用于制造出类似于跨系列产品模块化设计。
2.机械模块化设计的作用
相关设计人员在充分的调查和分析市场产品功能的基础上，进行设计，通过组合模块，以形成特定的产品，充分发挥模块化设计的作用。可立足于实际情况变更模块化体系，也可优化模块设计理念。机械设计中的模块化设计方法能使设备运行效率提升，在使设计周期减少的同时，能对产品的性能提供保障，真正实现集成设计和知识管理的目标。对于维修工作而言，利用机械设计模块，能提供很大的便利。无需在进行大面积和大规模的维修任务，实施工作只需要在具体的部位进行。在机械模块化设计中，具有相对简单的模块结构，拆卸和安装都非常方便。在模块化的设计中，更进一步突出了包装设计的简化作用。通过引入模块化技术，不仅能提供了技术支持，还能使设计人员的工作效率进一步提升。模块化设计不单单使包装流程大大简化，还使设计成本有效降低，对于成本支出，发挥有效的促进作用。
3.机械设计中模块化设计方法的运用
模块化设计在机械设计内的各个领域内都有十分广泛的应用，文章以目前应用最为广泛的数控立式车床为例，对模块化设计在机械设计的运用进行详细、具体的分析。
3.1对模块进行区分
在机械设计中模块化设计方法的运用，首先需要对模块进行划分。在数控立式车床机械产品的设计中，模块化设计方法的关键设计内容是对车床的结构和功能进行分析，继而基于数控立式车床的功能需求，对不同结构的功能进行合理的划分，该步骤是保障设计效果的关键所在。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般而言，数控立式车床机械产品在功能划分上分为执行模块、传动模块、辅助模块、支承模块以及监测模块几大模块，每个模块都有自己所独自承担的功能，并且彼此之间又处于相互联系下，在进行整体的数控立式车床设计时，需要将这些模块进行区分，同时又要统一化到机械设计之中，保障最后出的机械产品，各个模块都能具备相应的功能，同时也可以做到彼此间的协作。
3.2确定模块功能
对数控立式车床的不同模块而言，其部分模考的功能十分单一，只具有一种功能，但也存在部分模块功能复杂，具备多种功能，因此在对模块进行区分之后，进一步需要对不同模块的功能进行确定。例如刀具检测装置模块的功能便是单一的对刀具进行检测、工具检测装置模块是对刀具进行检测；刀具模块则具有刀具夹紧、刀具定位、刀具松开等一系列的功能。此外，也存在一个功能由多个模块负责的情况，如工件旋转功能，卡爪模块、工作台模块以及主变速箱木块都具备。
3.3对模块进行编码
对区分出且确定功能的模块进行编码，其意义在于对整个设计模块的参数、属性、规格以及不同功能模块之间的关系进行整合化的管理，同时标注上相应的名称。例如对数控立式车床机械产品的模块进行编码，可建立一个统一化的模块设计标准便于对不同产品之间进行分类化的管理，对数控立式车床产品的研发也具有一定的意义。在模块化设计应用于机械设计中对模块进行编码时，需要特别注意编码的合理性、完整性、独特性以及易操作性。
3.4对模块进行组装
在对不同的模块功能进行划分并进行编码化后，进一步对不同的模块进行组装，在组装的过程中必须保障在整个数控立式车床设计中的各个模块之间都可以得到最佳的配置，继而可在数控立式车床的实际应用过程中，将相应的功能发挥出来。具体而言，在数控立式车床的模块组装的过程中，首先必须保障整个组装的完整性，并且对不同模块间的结合面进行适当处理，保障模块间布局的合理性；其次必须保障各个模块都具备更换功能，和其他模块之间具备紧密的联系，同时有彼此独立，在数控立式车床使用中当某一个模块出现故障更换后，不会对其他模块的使用产生影响；最后在数控立式车床的模块组装的过程中，还需要特别注意对模块的接口处进行标准化的处理，保障接口的规格符合数控立式车床的相关要求，从而保障模块组装完成后的整体效果。
3.5完成设计工作
在在对数控立式车床的不同模块进行区分、功能确定、编码以及组合后便完成了整个数控立式车床机械产品的设计工作。通过模块化的设计将数控立式车床的执行模块、传动模块、辅助模块、支承模块以及监测模块几大模块内的具体装置进行具体设计。例如在执行模块中包括工作台、卡爪、刀具等；在检测模块中，包括机内对刀装置、刀具检测装置以及工件测量装置等；在传动模块中包括水平进给箱、主动传轴、垂直进给箱以及横梁升降箱等；支撑模块包括横梁、立柱以及滑架等；辅助模块包括冷却装置、保护罩、机床电气、刀库以及润滑与液压装置等。在经过以上一系列数控立式车床模块化设计后，通过实践证明，在设计数控立式车床的使用过程中各项性能指标都达到了设计要求，在降低数控立式车床运作成本的基础上还有效降低了设计成本，说明模块化设计方法在数控立式车床设计中起到了切实的作用。
结论
而综上所述，模块化的设计方式是实现我国当代机械设计当中大规模生产产品的主要保障，其在提高自身的效率同时，也降低了机械设计的资金成本，并且在质量占有着相当大的优势。而模块化设计的方法在很大的程度上又满足了机械设计当中的需要，并且在机械设计的具体运作当中又有了良好的效果。它已经不仅仅是作为缩短设计时间的一个重要因素，更是又利于创造出机械设备的一个基础，提高了我国机械设计的水平。
参考文献:
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[2]程禹铭，赵延进.浅析模块化设计方法在机械设计中的应用[J].科技经济导刊，2017，（20）：90.
[3]刘吉宝.模块化设计方法及其在机械设计中的运用探讨[J].科技展望，2017，27（04）：125+127.
论文作者:郭家辰,司滕滕,李建华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2019/1/7
标签：模块论文; 车床论文; 机械设计论文; 数控论文; 功能论文; 方法论文; 产品论文; 《防护工程》2018年第28期论文;