摘要：在机械设计中，不断更新发展应用技术，而且运用模块化设计理念的领域也越来越广泛。本文首先对机械产品模块化基本概念进行了介绍，其次对模块化设计方法进行了介绍，再次对机械模块设计特点进行了阐述，最后对机械设计中模块化设计的具体运用提出。
关键词：模块化；机械；设计；原则
前言：
由于我国经济发展势头良好，使得用户群由群体逐渐向个体转化，这就要求机械制造商要使成本不断降低。但是，传统机械设计已经对市场发展规律无法适应，急需采取新的设计技术，而模块化设计方法使这一问题很好地解决了。
1机械产品模块化概念
在模块化设计方法使用前，首先需要对模块化的基本概念了解，主要包括以下几点。一是功能需求集。主要是以市场和客户为主体，两者对模块化产品的功能都有一定需求存在，集中起这些功能需求，就形成了功能需求集。产品的功能需求是进行模块化处理的关键内容，决定了产品发展方向。二是功能单元，是指模块功能，分析产品整个功能，并以此为基础划分功能。三是功能模块。指的是在产品中，作用在功能单元的组成元素。四是结构模块，指功能模块结构，具体组成分为两部分，即部件和子结构模块。五是模块接口，属于一种结合面，是关于结构模块组合时相互间的几何与物理关系。模块组合受模块接口的制约，通常作为重要依据。六是基础模块。设计中的0型模块具有很强的通用性，且结构也相对完整。
2模块化设计方法
2.1划分原则
模块化的设计理念，是指用少数模块发挥最大能力，组成尽量多的产品，同时产品稳定性要高，精度一定要精确，且结构要简单化，成本要相对低廉。因此，设计开始前，要对模块进行处理，详细划分模块。当前，还没有任何一种标准可以作为模块划分原则。这里，依据不同侧重点，对不同模块进行划分。单从模块自身概念分析，模块是一种典型独立单元，可以组成系统，具有某种特定功能，结构也具有特定性。对产品功能的结构进行分析，要建立三个方面的联系，即总功能、子功能和功能单元之间。以三者的联系为基础，对模块进行划分。
2.2注意问题
模块化设计过程要注意以下问题：一是保持完整性和独立性，特别是模块功能结构方面；二是保证模块接口要素，在模块化过程中便于联系与分离；三是尽量减少各模块间的关联性，同时要使模块处于强耦合状态，以典型性和通用性为原则。
3机械模块设计特点
3.1利于维修
与传统设计方法相比，模块化设计具有很多新特点。如果在使用阶段出现故障，维修设备非常方便，维修任务不再需要大规模、大面积进行，只需要在发生故障的局部地点进行修理，大大节省了维修所消耗的时间，同时明显提升了维修效率。各个模块结构简单，可以进行灵活拆卸。如果故障严重时，采用普通调试方法已经很难解决故障，这时需要直接更换模块，快速高效地完成维修工作。由此可见，不管是设计方面还是使用方面，模块设计理念具有很多实用性突破，对机械设备在运行中出现的问题可以快速有效解决。
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3.2简化包装设计
在过去包装中，设计人员在进行设计时，主要根据产品的特点进行制定包装操作。因此，所设计出来的包装只能用于相同系列的产品，而对其他不同系列的产品却不能使用同一种设计。在引入模块化设计后，同样是一种设计，却能满足不同类型不同系列的产品需要，方法简单。客户提货时，只需将模块进行更换就可以达成目标。传统机械包装设计作业时，需要对每一个零件的每一种特性进行考虑。这对技术人员掌握知识的要求非常高，不仅浪费操作时间，同时也大量消耗技术人员的精力，是造成机械生产周期短的直接原因。引入模块化设计后，技术人员无需过多考虑每一个零件的特性，只需不同系列产品更换模块即可，大大节省了设计时间。
3.3降低成本
引入模块化设计理念，简化了包装流程，有效控制了成本支出。传统设计理念不确定因素较多，因此预算成本不稳定，极易发生变化。在工作任务进行中，包装所用材料尺寸通过相关计算可以得到准确数值。对数值进行分析，可以明确不必要的支出，对资金使用严格把关。虽然成本支出得到控制，但是丝毫不会影响产品质量。
4机械设计中模块化设计的运用
4.1模块化技术及成组技术
现代产品的种类越来越多。根据零件特点进行成组，利用物体之间的相似性对这些相似物体进行组合处理，相似零件要规范化处理，实现小批产品也可以进行流水作业。模块化追求三种物品之间的效果，即小产品、中产品、大批量零件。同样，利用相似性对零件进行划分，最后制成模块。共同点是能够对相似零件进行集中处理。
4.2数控机床划分
在数控机床设计中，利用模块化设计方法最为关键的是要对功能和结构进行分析。依据设计具体要求和需要，对产品结构的功能进行科学化、合理化划分，这样的划分模式决定了设计效果。根据数控机床的设计以及具体工作需要，可以将数控机床模块功能划分成五类，即传动模块、执行模块、支撑模块、辅助模块和监测模块。每个模块都有自身特性，有助于机械设备功能的发挥。
4.3数控机床功能分解
数控机床模块划分后，接下来就要确定每一个模块的具体功能。有的模块只具有单一的某个功能，有的模块却具有多种功能。例如，工件监测装置模块，主要是对工件进行监测；刀具监测装置模块，主要是对刀具进行监测；机内对刀装置模块，主要进行机内对刀工作。这些模块中，每一种模块对应一种功能。同时，有些功能需要多个模块共同完成。例如，工作台模块和卡爪模块不光具有工件定位功能，还具有工件旋转功能。有些模块的功能很多，如刀架模块，具有定位刀具、夹紧刀具、松开刀具功能。确定好每一模块功能后，明确功能任务，合理组织模块。
结术语
模块化是机械生产中应用效果最好、生产效率最高的方法。它改变了传统产品生产过程，使机械产品设计实现了开放化、标准化。在竞争如此激烈的市场环境中，使机械制造企业提高了竞争优势，同时促进我国机械化水平的发展。
参考文献
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[3]赫崇宇.模块化设计研究及其在机床主轴系统中的应用[D].云南：昆明理工大学，2013
论文作者:高俊,权延鑫
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/18
标签：模块论文; 功能论文; 产品论文; 机械论文; 结构论文; 方法论文; 零件论文; 《电力设备》2017年第8期论文;