馬海彥

摘要：機械設備是由眾多零件所組成的，這些零件的設計與機械設備的質量具有密切的聯系。模塊化的設計方法是一種經典的機械設計方法，這種方法是將設備分為若干個模塊進行設計，實現各個部件之間的配合運作。本文將對模塊化設計的內涵進行解釋，歸納這種設計方法的特點，并且介紹這一方法在機械設計當中的具體應用。

關鍵詞：模塊化；設計方法；機械設計

一、前言

機械設備廣泛應用于農業(yè)種植、工業(yè)生產、建筑施工、車船制造等方面，在眾多行業(yè)當中占據重要地位。機械設備的質量如何，與其設計方案和制作過程具有很大關系。模塊化設計方法為了方便機械設備的維修、簡化機械設備的包裝、降低機械設備的制造成本而誕生的一種設計方法。模塊化設計這一理念出自于計算機編程，是設計員先將程序軟件的主要結構和流程描述出來，劃分為一個個子程序和子過程來分別進行設計，通過調節(jié)各個子程序和子過程之間的連接關系，使整個程序軟件能夠穩(wěn)定運行。機械設備的設計當中引入這一理念，大大增強了機械設備的運行穩(wěn)定性和使用安全性。

二、模塊化設計方法的涵義

模塊化設計，就是講所要設計的產品劃分為若干個部件或者子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)各有各的功能，而且能夠相互配合，確保整體產品的正常使用。模塊化設計具有三大特征：首先，各個模塊之間具有相對獨立性，可以單獨進行設計、制造、調試、修改和存儲；其次，模塊之間具有互換性，模塊的參數、結構和尺寸都有統(tǒng)一的標準，容易實現互換；最后，模塊具有通用性，可以在不同產品之間實現共用。在機械設備的設計當中，首先對產品的總體框架進行設計，然后按照各個部件進行展開設計與設計的完善。這一設計方法會讓機械設計更加具有條理，具有多樣的選擇，機械設備的功能也更加完善。另外，采用模塊化的設計方法，如果機械設備的部件發(fā)生損壞，也比較容易進行更換，在機械設備正式投入使用之前，調試工作的難度也會降低。

三、模塊化設計方法的特點

（一）維修方便

模塊化設計方法，相比傳統(tǒng)的設計方法具有很多優(yōu)點，其中之一就是大大方便了機械設備的維修。傳統(tǒng)的機械設計是將機械設備作為一個整體進行設計，如果機械設備的某個部件發(fā)生了故障，需要將整臺機械設備拆開進行維修。這就導致機械設備的維修比較困難。而采用模塊化的設計方法，機械設備的各個模塊可以隨時進行拆卸，在發(fā)生故障時單獨拆下出現問題的模塊進行維修。如果故障比較嚴重，在短時間內難以進行修復，可以直接更換通用的新模塊，避免對機械設備的運行造成過多的干擾。

（二）包裝簡單

機械設備的包裝是設計過程中的重要內容。機械設備的包裝設計需要考慮機械設備的外形，合理地占用空間，還要盡可能地方便機械設備的運輸。在傳統(tǒng)的機械設計當中，想要全面實現這些目標是具有一定難度的。設計人員需要根據零件的尺寸和外形進行包裝，如果零件的外形復雜，就容易浪費一些空間，而且不方便工作人員進行包裝，大大降低了工作效率。而模塊化的設計方法大大簡化了機械設備的包裝環(huán)節(jié)，對包裝工作人員的專業(yè)知識要求大大降低，提高了包裝人員的工作效率。

（三）成本降低

模塊化的設計方法，不僅能夠簡化機械產品的包裝流程，還能夠大大降低機械產品的生產成本。按照以往的機械設計方法，生產成本受到很多不確定因素的影響，產品的生產預算準確性容易降低，容易發(fā)生不必要的成本支出。模塊化的設計方法秉承節(jié)約成本的理念，從各個模塊控制產品的生產成本和資金支出，在不影響機械設備整體質量的情況下，縮減機械設備的生產成本。

四、在機械設計當中的具體應用

（一）與成組設計的共同點

模塊化設計和成組設計是機械設計當中常用的技術方法，這兩者的理念提出都是因為現代社會的機械產品種類、樣式越來越多。成組設計就是根據各個零件的特點和特性，將外形、功能類似的零件劃分為一組，按照一定的標準進行規(guī)范化的處理。這些同組的零件可以通過流水式作業(yè)進行批量生產。而模塊化設計則是按照各個模塊的功能將零件劃分在一起進行生產和處理。與成組設計的共同點是，模塊化設計在各個模塊的內部，也需要將結構、外形相似的零件劃分在一起進行集中生產和規(guī)范化處理。

（二）模塊化設計的應用

模塊化的設計需要依靠計算機設備來提供支持，模塊劃分的好壞對機械設計的優(yōu)劣具有決定性影響。通過計算機設備來進行模塊化設計，能夠對設計方案進行全局規(guī)劃，讓機械設計更加符合機械設備的生產效用，各個模塊的劃分更加具有科學性。模塊化設計采取“先整體、后局部”的設計思路，一切設計都要為了產品的使用功能服務。計算機設備可以檢測設計方案，模擬設備的運行，監(jiān)控機械設備工作參數的變動，發(fā)現機械設計當中存在的問題，從而對設計方案進行完善。

（三）數控機床的模塊劃分

數控機床的模塊劃分具有以下幾項原則：

第一，各個模塊應該具有獨立的功能。這就是說對機械設備的模塊劃分應該以功能的單獨實現為標準，劃分出的每一個模塊都能夠單獨實現某一功能。只有這樣，各個模塊之間才能夠進行不同的組合搭配，形成各有特色、各有用途的機械設備產品，讓機械設備產品更加具有多樣性。

第二，以各個部件作為模塊。在進行模塊劃分的時候，不要將同一部件劃分在不同的模塊當中。保持模塊的完整性，不僅能夠簡化設計的過程，還能夠確保機械設備的產品質量。

第三，模塊之間可以進行組合搭配。設計人員在模塊劃分之后，可以通過大量的實驗進行模塊的組合搭配，從而增加部件的用途，開發(fā)出更加多樣的產品。

第四，注意大部件的劃分。在劃分模塊的時候，可以在確保規(guī)范性的基礎上，對大部件進行分離，還要在模塊的功能發(fā)展的同時，及時進行大部件的升級換代。

（四）數控機床的功能分解

機械設備的生產主要是通過數控機床來完成的。模塊化的設計理念同樣可以應用到機械生產當中，按照不同層次對生產環(huán)節(jié)進行控制。各個用戶對于機械設備的要求也都不同，設計人員要充分考慮到用戶的實際需求，進行模塊的組合和搭配。機械設計要包括設計方案的可行性評估、機械設備的調試檢測等內容，這樣才能夠全方位確保機械設備的科學生產和安全生產。

五、結論

從目前的機械設計發(fā)展現狀來看，模塊化的設計方法是機械設計的最佳方法。模塊化的設計方法從產品的功能實現、運行安全、包裝運輸、調試維修等多個角度入手，通過模塊的劃分、設計、搭配組合來讓機械設備的生產規(guī)范化，同時還能夠降低機械設備的生產成本，提高機械設備的生產水平。（作者單位：陜西機電職業(yè)技術學院）

參考文獻：

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