模块化设计方法在机械产品设计中的运用探讨

曹银才

摘 要：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，制造业面临着很大的挑战，但与此同时同样面临着很大的机遇。制造企业想要在这种竞赛中跑赢竞争者，必须要解决这样一个难题，即如何通过创新，加快新产品的研发速度，持续为市场提供产品质量越来越好、生产效率越来越高，成本越来越合理的新产品，从而激发消费者的购买欲望，创造更加稳定的市场环境。模块化设计方法就是解决这种难题的一种方法，模块化设计可以满足周期短、品种多、成本合理控制的要求。

关键词：模块化设计;机械设计;应用

我国经济社会的迅猛发展使企业面临着越来越激烈的市场竞争环境，同时客户的需求也越来越个性化。少品种、大批量的傳统机械制造模式已经是过去式，现在式是多品种小批量。模块化设计方法与传统设计模式相比，周期短、设计灵活，可以以更少的人员完成更多的设计任务，且设计的产品制造质量易于控制、成本低。这些突出的优点使其在设计方面得到广泛的认可，在机械设计方面也逐步成为主流的设计方法。综上所述，模块化设计是机械制造企业的最优选择，它在理念上和设计上都能满足其产品制造的需求。

1 模块化设计方法的特点

1.1 根据用户的需求设计

传统的机械设计着眼点在产品个体本身，按照固有的产品设计流程进行，因其设计周期长，成本高不能适应多品种小批量的市场环境。模块化设计着眼点在于客户的需要，通过对市场进行前瞻性规划建立各种基本功能单元，通过调查客户的需求不断丰富各个性功能单元，通过各功能单元的组合设计不断向市场推出新的产品。

1.2 设计的周期短、成本合理

随着产品更新换代的不断加快，灵活性强、效率高的模块化设计方法逐步运用到机械产品设计环节之中。模块化设计中灵活的功能单元组合使得设计周期短，功能单元的机械结构模块化使得产品制造过程适应柔性化制造的要求，推出产品的周期就变得越来变短，成本越来越合理。

1.3 产品生命周期管理简单方便

由于模块化设计是建立在各种不同功能单元模块相互组合的基础之上的，产品的设计过程管理、制造过程管理和产品售后管理易于应用信息化技术实现。当产品出现问题时，制造商可以较为容易的引导客户有效反馈产品的问题，快速锁定问题点（必要时快速准备待更换的零部件），通过电话指导或到达现场快速帮助客户解决问题，让客户的损失最小。

2 模块化技术在机械设计中的运用

2.1 机械产品设计的理念

机械产品必须要满足国家标准法规规定的技术指标、环境指标、安全指标和经济指标等，同时客户对产品的高品质和个性化要求日益拔高。这就使得产品在设计时必须要充分调查市场，了解客户的需求，并结合国家标准法规做前瞻性的技术规划。建立模块化设计的理念成了必须，充分分析已有的技术和厘清需要开发的技术，应用模块化技术建立产品基础技术的研发任务清单，规定各设计人员的设计目标、设计任务内容，设计任务接口和进度要求，做到任务清晰，责任明确。

2.2 产品模块的划分

产品的模块划分，遵循的第一个原则是每个模块要确保具有独立功能，只有通过具有独立特征的功能模块才能组合形成多规格的系列产品。产品的模块划分，遵循的第二个原则是每个独立的功能模块要有可以实现其功能的基础结构模块，功能的实现是建立在机械结构可以实现的基础上的。产品功能模块划分的第三个原则是每个功能模块必须是基于掌握的技术可实现和验证的，也就是划分产品模块的边界条件是可以自己掌握的技术程度，更深层次的技术可以通过合作来实现。产品的模块划分，遵循的第四个原则是在机械结构需要简单和组合需要灵活之间找到平衡点，这个平衡点就是回答要满足客户的高品质个性化需求，产品怎样设计才能实现制造过程的高效。最后需要注意的一点是，产品模块的划分不是一成不变的，它是随着对产品技术的积累和理解的不断深入，以及对客户需求理解的加深而不断优化和丰富。

2.3 产品模块编码

对划分的产品模块要进行编码，产品模块编码是模块化设计和智能制造的基础，现在的设计和制造都应用信息化管理系统，对各个模块进行整理归纳，建立模块编码规则，根据编码规则对每个模块赋予唯一码，这个唯一码就是其在信息管理系统中的身份证，无论是在设计环节、生产环节还是售后环节，都可以通过这个进行识别和管理。

2.4 产品模块的有效组合

对产品模块进行有效地组合，需要先建立基础产品模型。即要先设计出符合国家法律法规的基本型产品，这个产品的主要特点是功能单元模块齐全，性能区间完整，客户的个性化需要不做特别要求。建立基础产品模型后，参照基本型产品模型，解构客户的个性化需求，识别出需要的功能单元和性能要求，选择产品功能单元模块和实现功能单元的结构模块再进一步进行变形变动设计，并通过各种验证试验和主观评价来检测和评审产品的品质。

模块化设计是适应根据用户需求设计的产品设计模式，它具有设计周期短、设计成本较低、可以实现柔性化制造和产品生命周期管理简单方便等特点。是机械产品设计中的一种科学高效的设计方法。机械产品设计人员应当掌握这一设计方法，在不断加深理解用户需求的过程中，在不断积累产品技术丰富产品模块的过程中推陈出新，快速推出顾客青睐的创新产品。

参考文献：

[1]刘若宸，赵静.自动化技术在机械设计制造中的应用研究[J].工程技术：全文版，2017（01）：48.

[2]卢天毅.自动化技术在机械设计制造中的应用探讨[J].当代教育实践与教学研究，2017（02）.

[3]耶建宁.模块化设计方法及其在机械设计中的应用探析[J].科技创新与应用，2018（16）：20.