周岩
齐齐哈尔皓瑞机械设备制造有限公司 黑龙江省齐齐哈尔市 161005
摘要：近几年随着经济的萧条，用工的费用越来越高，制造业的竞争压力越来越大，所以制造业面临着很大的挑战，同时也面临着机遇，想要成为最终的胜利者首先要增快新产品的上时速度、提高产品的质量、提高生产效率、降低成本、还要满足客户需求。在现今的中国制造业必须跟上时代的步伐，不断地去创新和研发新产品，去吸引消费者的眼球，从而创造更大的经济收益。机械设计制造在未来的发展和生存中面临着很大的难题，那就是周期短，成本高，种类多，产品供不应求等。随着市场的需要模块化设计方法已经逐渐的被人们认可，模块化设计已成为现今机械产品发展的一个趋势。模块化设计可以大大的缩短机械设计制造的周期，还能降低相应的成本。
关键词：模块化设；机械设计；应用；批量生产
引言
在现代化技术发展以及经验积累的背景下，机械设计中已经出现了非常多的设计方法，并得到了较为广泛的应用。在具体工作中，传统形式的机械包装方法自身弊端逐渐凸显，已经难以很好地适应现代化机械设计需求了。模块化设计方法应用于设计工作中的时候，一般会采用划分以及组合方式完成工作，不仅能够提升设计工作的科学性，而且还可以增强设计效果，进一步降低设计成本，促进机械设计工作的顺利进行。
一、模块化的介绍
模块这个词语最早是用在建筑行业，将建筑按照功能分成可以自由组合的建筑单元的概念就已经存在，建筑模块强调在几何尺寸上可以实现连接和互换。后来随着社会的发展模块这个词语被人们引入机械制造业，模块具有了明确的功能定义特征、几何连接接口，以及功能输入、输出接口特征。对模块的划分、和可互换性直接影响模块化的实际使用，随着计算机时代的发展，模块的概念又发生了变化，被用到了非物理产品领域，在软件行业模块的概念被广泛的实践着，大型的软件系统的模块化将代替传统的行业模式。模块化与企业的战略性资源，合理的管理、利用企业的专有知识相结合，对企业的管理和前景是很有好处的！模块用在企业中可以大大的节省时间和资源，从而提高企业的经济收入，来增加企业在竞争中的筹码。模块的演变过程是从单纯的几何结构单元，发展到集成功能单元，又演变成为非物理实体的载体，同种类模块在生产中可以重用和互换，产品的形成是由相关模块的排列组合而成。
二、模块设计的内涵及特点
（一）模块化设计内涵
模块化包装的机械产品，是指由特定的模块在一定的范围内，组成不同种类和不同功能的包装机械。在对模块化进行设计的时候，有以下几种内涵：1）纵向设计；2）横向设计。也就是在保证参数的情况下，通过不同的模块之间的转换完成产品的变化；3）全系列的设计。其包括以上两种设计方式。
（二）设计的特点
1）便于维修在使用模块化设计的时候，由于模块具有可更换的特点，所以如果在机械包装的过程中发生故障的话，只需要将不合适的模块更换就可以。这样省去了在设计的时间，以及方便维修；2）简化包装设计在过去的包装中，进行设计的人主要根据产品的特点进行指定的包装，所以设计出来的包装只能使用于相同系列的产品，而对其他系列的产品不能够应用。采用模块化设计之后，可以使一种设计满足许多的系列的产品，只要在客户提货的时候进行模块之间的更换即可在对传统的机械化包装进行设计的时候要对每一个零件的设计进行考虑，这样就需要人员掌握的知识面广，这样不单单浪费时间，同时也消耗了人员的精力，这样就导致机械的生产周期短，然而，在采用了模块化之后，技术人员不用再考虑每一个零件的设计，只需要使用现有的模块即可；3）模块化包装的成本低在进行模块化包装的时候，可以根据模块特有的功能进行。同时也可以通过对模块的不断研究，不断的完善其质量和性能，以此来增加模块化产品的数量。
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三、模块化设计方法在机械设计中的具体应用
（一）模块划分
数控立式车床机械设计过程中，合理运用专业化的模块化设计方法，最为重要的环节是就功能以及结构进行详细分析，然后结合设计需求，对结构功能情况实施科学划分。具体来说，结合数控立式车床实际设计需求以及实际工作要求，相关工作人员可以将模块功能合理划分成监测模块、传动模块、执行模块以及支承模块等，而且每一个模块都存在个性化功能，并统一纳入机械设计，充分发挥机械设备功能。
（二）模块功能确定
当模块划分工作完成之后，就需要对模块功能实施进一步明确了。通常情况下，部分模块所具有的功能是相对单一的，还有一部分模块的功能却是多样化的。比如，工件监测装置所对应的模块功能为工件监测，而刀具监测装置功能则为刀具监测功能，相应的机内对刀装置所具有的功能为机内对刀功能，上述模块当中，每个模块所行使的功能是比较单一的。而一些功能却是由多个模块共同完成的，比如，工作台模块以及卡爪模块等都具有相应的定位功能，与此同时，主变速箱模块、工作台模块与卡爪模块的功能还包括工件旋转功能。还有部分模块具备多种功能，比如，刀架模块的功能有刀具松开、刀具定位以及刀具夹紧等功能。模块设计方法在设计应用中，不仅要明确模块功能，而且要明确功能任务，从而为模块组织奠定良好基础。
（三）模块组装
模块组装工作的开展，能够在一定程度上保证机械设计全过程的各个模块获得合理化配置，从而在实际工作中发挥重要作用。实际组装期间，相关工作人员必须要保障组装的完整性，有效处理好模块间结合面，重视布局方面的合理性。与此同时，各个模块还具备更换功能，实际使用期间若出现了相关问题，则必须要实施及时更换，而且一个模块的更换坚决不可以影响到其他模块，保证整个车床运行不会受到较大的负面影响。此外，组装期间，相关工作人员必须要注重接口位置的合理处理，保证接口规格可以符合实际要求，并对其实施标准化处理，增强模块组装效果。
（四）设计任务的完成
在机械设计期间，相关工作人员在设计以及组装环节完成之后就能够实现数控立式车床全方位设计工作的顺利完成。具体来说，该数控立式车床一般情况下包括传动模块、监测模块、执行模块以及支承模块等多个模块，而传动模块又包括了主传动轴、横梁升降箱、水平进给箱以及垂直进给箱等，相关的执行模块由刀架以及工作台等组成。
（五）模块设计应用效果
机械设计实际工作期间，借助模块化设计可以在完成设计任务的基础上，就相关模块功能实施科学划分，进一步满足设计需求。当设计工作完成之后，还必须要进行质量检验以及验收，从而保证每项指标都可以符合相关的设计要求，提升设计水平，保证各项工作的合理化操作，从根本上降低设计成本，提升设备运行效率，获得更好的设计与运行效果。
四、结束语
综上所述，机械设计中模块化设计的运用是有很多好处的，它的最终目的就是为了满足人们对多样化的需求和适应激烈的市场竞争，在个体化、多品种的需求中，实现最佳的效益和质量。模块化是为了解决产品或系统最佳构成形式，也就是模块化的合理组合和搭配。模块如何产生，能否有效地组合成产品或系统，产品或系统的分解和组合的技巧和运用水平，是模块化的核心问题。模块化设计到目前为止机械设计中最优良的设计方法之一。能有效降低了设计制造过程中的成本，并且在很大程度上推动我国的机械自动化水平。
参考文献：
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[2] 蔡业彬. 模块化设计方法及其在机械设计中的应用[J]. 机械设计与制造，2005（8）.
[3] 蔡燕华. 分析模块化设计方法及其在机械设计中的应用[J]. 科技传播，2014（4）.
论文作者:周岩
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第28期
论文发表时间:2019/8/26
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