模块化设计方法在机械设计中的应用探讨

张 宽

（四川精通电气设备有限公司，四川 广汉 618300）

伴随国内经济的持续、高速、稳健化发展，机械产品用户群体从之前的集中式逐渐向个体户转变，如此一来，便要求机械制造商在进行制造时，尽可能的减少成本，但需要指出的是，传统的机械包装方法已经难以满足当前需要；在此背景下，模块化设计应运而生，且在机械设计领域中得到广泛应用，有力推动着此方面的不断更新与完善。本文结合当前实况，就模块化设计方法在机械设计当中的具体应用作一深层探讨。

1 模块划分与接口标准化

针对模块划分来讲，其划分的优劣，会对整个模块系列设计产生直接影响。在实际划分时，除了要将制造便捷、管理方便等因素考虑在内外，还需要防止出现组合混乱情况，最大程度提高其灵活性；还需要结合现实情况，把模块系列未来的扩展趋势，今后的专用产品散射趋向等内容，都需要融入在内。所以，需要对系统功能及结构展开全面、深入的分析；通常情况下，需将下列问题给解决掉：第一，基于整个系统架构，需要对模块所起到的作用及所发挥的效能有一清晰了解，并且还需要掌握进行更换实用性及内在必要性；第二，针对相关模块来讲，无论是在结构上，还是在具体的功能上，均需确保其完整，另外，还需保持独立；其三，各个模块之间的接合要素需要方便分离、联接。划分模块需遵循的基本原则为：①尽量用比较少的模块组成尽量多的产品；②在具体的模块结构上，需要尽可能做到规范化与简单化，另外，各个模块之间的联系，需尽量做到简单；③在基础要求得以满足的大背景下，需要提高产品的稳定性、高精度，此外，结构应做到简单化。

2 模块化设计的方式分析

首先，关于横向系列的模块化设计。在产品的各项参数不予改变的前提下，借助各种模块，来进行所需要产品的高效研发。其次，在围绕纵向系列对其开展严格的模块化设计时，需要围绕特定的架构，依据所给出的各种规格，来进行有目的性、计划性的设计。最后，综合化模块设计。不仅要推动横系列产品的不断发展，而且还需要将一些模块予以改变，从中获得其它系列或子产品，以此来推动跨、横向系列的充分融合，最大达到高效率模块化设计效率。

3 模块化系统的主要划分及功能分析

依据产品当中不同的模块使用量，可将模块化系统划分成两种，其一为混合系统，其二是纯模块化系统，但需要指出的是，针对前者而言，其作为一种模块化系统，主要由非模块构成；而对于后者，主要由各种模块所构成；需强调的是，针对机械模块化系统，以上述类型最为常见。针对基础功能而言，其乃是整个系统当中最基础且做常用的功能类型，而与之相对应的模块就是基础模块。而对于辅助功能而言，就是进行联接与安装所需要的功能，与之相对应的模块就是辅助模块。针对特殊功能来讲，实际就是在表征系统当中若干产品所扩展的功能，其对应模块被称之为特殊模块。

4 模块化设计的具体步骤

针对模块化设计而言，其层次有两个，其一，以系列模块化产品为对象的基本研制过程；其二，围绕单个产品，以此为操作对象，开展严格化、全面性的模块化设计。从根本上来考量，在整个模块化设计架构中，仍然需要借鉴传统设计思路，但也有明显不同，比如前者更加的复杂，而且还具有较高的花费，使各零部件均能达成更多功能。在实际模块化设计过程中，需要遵从的步骤为：开始→用户需求→明确各项参数→明确系列型谱→选择模块→组装模块→分析计算→结束。

5 机械设计中模块化设计技术的应用

所谓数控立式车床的模块划分，实际就是围绕机床开展结构与功能分析，将那些具有某一功能的结构单元以一种合理方式给划分出来。所以，模块划分是否合理，是整个模块化设计能否成功的核心所在。

（1）划分数控立式车床模块的基本原则。依据当前的立式车床的模块化要求及结构形式，模块划分的基本原则为：将处于独立状态的功能单元当作模块，也就是针对那些已经被分解的功能单元，在具体结构上，尽量使其独立化；针对此种模块而言，不仅更容易拼组，而且搭配起来也比较方便，因而能够为多种变形产品的构成提供便利；而如果是将部件当作模块，那么此种模块的完整性更为突出，因而可以更好的保障装配质量；如果将组件当作模块，当对功能进行分解与细化之后，还能根据现实需要，以一些组件为对象，展开有目的性的处理。这与对整个部件进行更换相比，不仅更加灵活，而且还经济。在划分模块时，还需围绕机床大件，做好对此方面的模块化处理，需要做到规范、合理，方便分离与连接。

（2）分解数控立式车床的功能。在划分模块过程中，需要着眼于数控立式车床的功能体系，将功能进行分解，使之成为若干处于独立状态的分功能；而对于分功能来讲，还可根据实际需要，继续进行分解，直至不宜再分解，此时便构成了功能元。针对功能元来分析，不仅是粉功能的基础单元，而且还是总功能的重要单元，经常与特定的功能模块处于对应状态。在分解总功能过程中，需要将用户要求考虑在内，此外，还应将能达成总功能的各分功能考虑在内，但需要指出的是，因存在着不同的用户条件，因此，所明确的机床功能、规格也会存在差异，另外，与之相对应的模块构成也会存在不同。针对单柱数控立式车床来考量（CH系列），车削为其总功能，不仅能车削内外的圆柱、圆锥，而且还能车削螺纹、沟槽、平面等。而对于CX系列而言，不仅囊括上述车削，而且还具备先进的铣镗功能；还需说明的是，此些功能能够根据现实情况及需要，按照诸如传动功能、支承功能、执行功能与辅助功能等分功能来分解。

（3）划分数控立式车床的模块。在操作过程中，通过对总功能进行严格化分解，可知道，在现实当中，无论是某些功能，但是单个功能，均与一些功能模块处于对立或对应状态。也就是说，如果借用其中的单一模块，便可实现或达成某一功能，那么便是一一对应的关系；如果由若干模块来达成某一功能，那么便是单对多的关系；如果由一个模块来构成某些功能，那么便是多对单的关系。对于数控立式车床来考量与研究，可将其进行细致划分，不仅有监测模块、辅助模块，而且还有支承模块、传动模块及执行模块等，另外，还能持续细分，形成庞大体系的功能模块。还需要指出的是，通过分析同一功能模块，因在结构及用途上存在差异，因而可从中获得接口相同的结构模块，依据结构模块的不同组合，来获取不同性能或各种用途的数控立式车床产品。

6 结语

综上，伴随社会经济的持续、迅猛发展，科学技术水平的不断提升，许多新技术、新理念在工业领域中得到广泛应用，有力推动着工业行业的大发展、大繁荣。机械设计作为整个工业体系中的重要组成部分，其发展的好坏直接影响着工业的发展进程。模块化设计方法作为当前的一种新型设计方法，在机械设计领域中有着广泛化的应用价值与效能，能够更好的推动此方面的发展与更新。