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摘要：桩工机械产品在各类桩基础施工应用中具有专业性强的特点，因而施工效率高、施工质量较好。本文总共分为三部分，第一部分讲述了桩工机械产品概述，第二部分讲述了桩工机械产品模块化设计；第三部分主要讲述了我国桩工机械产品模块化设计研究的发展趋势。
关键词：桩工机械产品；模块化设计；动力头
引言：随着计算机技术的发展，各类设计软件应用而生，为产品的设计提供了基础平台。模块化设计就是通过系统框架将软件的子过程、子程序、主程序等准确描述，使得软件具有模块功能单位的算法描述，在应用该类的软件设计产品时即可通过模块化设计实现更精准的计算、设计、调试、维护等环节，使得设计管理的操作更加简单化。应用模块化设计软件调整和改变产品部分结构或功能时只需要对相应的模块进行调整即可，其软件简化了设计和调试的流程，使得设计过程变得更加简单和使用。因此，在一些复杂的机械产品设计中惯用模块化设计。在桩工机械产品设计中应用模块化设计，可以提高桩工机械产品结构设计的精准度，模块化的设计管理形式有助于随时修改设计方案，提升桩工机械产品设计的质量和效率。
一、桩工机械产品概述
桩工机械产品（如下图1、图2）是指在各种桩基础施工中，用来钻孔、打桩、沉桩的机械。桩工机械一般由桩锤与桩架两部分组成。除专用桩架外，也可以在挖掘机或者起重机上设置桩架，完成打桩任务。从桩工机械产品结构的组成来讲，其设计主要分为桩锤和桩架两部分。桩工机械产品的类型较多，因此桩工机械产品的设计类型较多，难度较大。尤其对于专用的桩工机械产品来讲，专业性强、功能较多，设计结构较为复杂。为了保证桩工机械产品的生产质量，桩工机械产品的设计要求较高。一台大型的专业性桩工机械产品设计要经过多次的调试、维护等设计纠错，才能保证其结构及功能的质量安全，保证桩工机械产品施工应用中质量的可靠性。
图2 不同类型的桩工机械图
二、桩工机械产品模块化设计
（一）动力头系统级模块设计
动力头系统是桩工机械产品的核心设计，动力头系统结构（如下图3）复杂，设计难度较大。它主要包括动力箱、形成减速机、变量液压马达等部件。动力头系统最为桩工机械的输出扭矩，不同型号的动力头差异较大，不同的生产力需要不同类型的动力头，因此对动力头系统采用模块化设计。动力头系统模块化设计周期产整个桩工机械产品设计周期的50%以上，具有设计周期产、难度大、效率低、重复工作量多的特点，不同的类型的动力头通用性较差。采用模块化设计可以通过库管理对不同桩工机械产品动力头的输出扭矩实施分类管理，按照不同吨位级别设置动力头模块，相同吨位级的桩工机械产品动力头结构相差不大，因此动力箱、形成减速机、变量液压马达等部件的数量、信号选择在设计上相差不大，也可按照不同吨位级进行模块化设计，在为不同信号的动力头设计通用动力头箱体和连接盘，可用于连接同吨位级的桩工机械产品部件组合。
图3 动力头系统模块设计结构
（二）产品级模块设计
对于桩工机械产品生产企业来讲，推陈出新是提高市场占有率的关键，为此桩工机械产品生产企业要加强产品创新及研发，及时的推出新的桩工机械产品模块。在产品级模块设计中，要注重提升产品的质量和可靠信，加强模块功能设计的独立性和接口一直性，保证能够与其他产品实现有效的优化组合，满足更多的用户需求。产品级模块设计中需要加强开发设计过程中的调试、检测及功能验证，防止因为设计配置的变更影响产品组合的效果。
（三）部件级模块设计
桩工机械部件级模块设计是为了优化产品性能和功能而开发的，设计原则必须满足与其他模块，尤其是动力头系统模块的一致性。部件级设计的周期相应较短，产品设计结束后需要经过系统模拟验证，在与其他模块及系统可调整性较强的情况下方可进行生产验证，以提高部件及模块与系统模块的组合与互换。
（四）零件级模块
零件级模块是桩工机械产品模块化设计的基础性模块，具有通用性高、设计周期短、批量生产的特点。零件级模块设计的关键在于保证设计参数的准确性。在零件级模块设计中可充分应用数据库管理，设计过程中做好设计记录，不同类型动力头系统设计参数调整记录可作为新产品零件级设计的参考，对通用性强的零件级模块进行统一分类管理，便于部件级、产品级、系统级模块设计的组合设计应用参考。
三、我国桩工机械产品模块化设计研究的发展趋势
模块化设计能够缩短产品开发周期，快速响应市场变化，而且有利于产品的维修、升级和再利用。桩工机械产品模块化设计是为了适应不同生产力的变化需求而发展起来的。现阶段，我国关于桩工机械产品模块化设计已建立了标准化的数据库，保证了我国模块化产品的设计、生产方面的质量和效率。关于桩工机械产品模块化设计，未来桩工机械产品将向模块多样化、组合优化的形式发展，通过系统模块化、产品模块化、部件模块化和零件模块化设计管理，将极大的提高桩工机械产品更新换代和推陈出新的速度，以适应我国生产力的变化和不同客户的生产需求。
结语：综上所述，模块化设计在桩工机械产品中应用较为广泛。桩工机械产品的组合性较强，除除专用桩架外其他桩架可在多种工程机械中组合应用完成打桩工作，一般桩工机械设计需要根据施工作业需要的类型或生产力类型来确定设计类型，在桩工机械产品的设计过程汇总对于设计调试、维护环节较为重要，因此适合模块化设计。桩工机械产品模块化设计的重点在于动力同系统的设计，通过对零部件级、部件级、产品级和系统级按照模块的形式分类设计，确定不同的模块，在新产品设计中即可通过库管理来选择通用程度较高的零部件级、部件级、产品级模块，再对所需要的模块进行组合，即可实现快速的设计。为非模块部件由于通用性，在生产中也可实现批量的生产。因此，模块化设计为桩工机械产品的设计与生产提供了良好的基础。
参考文献：
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[3]贾泽辉.2014上的桩工机械产品[J].建筑机械化，2014，35（12）：40-44.
论文作者:魏智健
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第27期
论文发表时间:2019/7/30
标签：机械论文; 产品论文; 模块论文; 动力论文; 部件论文; 系统论文; 组合论文; 《建筑细部》2018年第27期论文;