王宏奇
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摘要：模块化设计方法可直接提升机械设计的设计效率，并可在一定程度上降低机械设计的设计成本，减轻设计部门的设计压力。另外，模块化设计方法可在一定程度上优化机械结构内部的机构特性，促使其更具整体性，有利于节省机械零部件设计的预留空间，并可提升一些特殊机械结构的防水、防尘性能。基于此，首先，本文分析了在机械设计中，机械产品模块化的特点；其次，本文进一步分析了机械设计中模块化设计技术的应用办法，希望可为广大从业技术人员提供有效借鉴和参考。
关键词：机械设计；模块化设计；基本内涵；应用方法
引言
伴随现代经济、科学技术的飞快发展，先进的生产也越来越多样化。以前的机械设计现已无法达到社会要求，便应运而生了模块化设计新方法。这种方法一经出现，便以其独特的优势，及时响应当前市场上的需求，并可以在现代机械设计及制造业起到很重要的作用。现阶段，在机械设计领域，模块化设计已经在实践上加以运用，并且获得了充分的认可。
1机械产品模块化
机械产品模块化具有以下特点：一是可分性，即外部可分和内部可分，其中外部可分性能够将模块化的层次性充分的展现出来，而内部可分性展现的则是产品的价值；二是可变性，即外部可变性和内部可变性，其中内部可变性是产品在进行生产时获取特殊属性不同子集，而外部可变性则为一些定制化的属性；三是功能性，即机械产品系统能够达到某种产品的功能要求；四是整体性，即一个机械产品是由每个不同的子模块和和功能性不同的子系统组成的一个完整系统；五是关联性，即子模块和子系统，个体之间有着一定的关联性，不仅是互补的作用，同时也是相互限制的关系。除此以外，还需要考虑模块化平台的适应性，模块化平台的构建过程中需要考虑功能模型以及理想模型和系统实现模型的建立。通过上述也可以明确模块化产品在生产中也需要经过一定的过程才得以实现。
2设计方式分析
模块化设计方式可简单分为横向模块设计、纵向模块设计以及综合类型的模块化设计。在横向模块化设计的过程中，设计人员需根据产品的基础功能，选择合适的模块数量和模块排布形式，从模块与模块之间的关系层面优化模块设计工作，提升模块化设计工作的整体性。此种模块化设计的形式比较简单，实现难度不高，对产品形态变化的过程比较友好，同时也具有较好的可操作性；在纵向模块化设计的过程中，设计人员更多考虑地是具体模块的具体功能。通过纵向模块设计方法，技术人员可针对同一产品中不同的模块进行功能性设计，使产品在外观等形态不发生改变的情况下，发生功能方面的改变。此种模块化设计工作的技术要求较高，对设计人员的能力要求也比较高。但此种模块化设计的功能适应性好，可有利于机械产品快速实现功能升级。另外，在一些特殊要求下，设计人员可能需要同时使用横向以及纵向模块化设计方法，从而使机械产品在跨系别、跨形态的设计过程中，在物理形态和功能内涵方面，均可实现一定的升级，进而使机械产品完成产品层面的革新。
3机械设计中模块化设计方法的应用
3.1模块划分
模块划分工作是机械产品设计中的重要环节，也是模块化设计的前提条件。在模块化设计中，模块划分需要满足以下条件，即运用更少的模块来完成功能性更多、更加完备的产品，并且需要保证所生产的产品能够最大程度上满足机械产品的质量和精度需求。目前，模块的划分主要包括功能模块和结构模块两大类，其中功能模块主要由基本模块、辅助模块、特殊模块等组成，结构模块以产品零件为基础划分标准模块，要求简化零件加工步骤，提高装配质量。
通过上述划分方法，可以有效的确保模块划分的可行性，满足适用性、继承性等各个指标。如果是在较为复杂的机械产品设计过程中还可以结合多种划分手法来完成模块划分工作。
3.2结合模块化结构形式，对模块进行编码
设计人员在制定了模块设计的物理形式和功能特性之后，应结合产品的设计要求和后期维护以及保养的要求，按照一定的规律将产品内部的模块进行编码。具体而言，产品的功能实现方式越复杂，产品内部零件结构的集成程度就越高，但集成程度高，并不代表产品各模块之间“没有距离”，而是表现为距离更小、层次结构更紧密。因此，设计人员在按照设计要求完成产品模块化结构的设计之后，应结合模块的功能特性和产品结构的特点，对模块进行编码标记，使用激光刻印技术对不同的模块进行编码。此间，为了使模块编码安全高效，技术人员可以功能实现方式为模块编码的依据，使用相同的英文字母作为类别标记字母对同一功能实现模组进行标记，并做好标记记录，编制模组编码手册，以便于维修人员对模块进行维修和更换。另外，对于一些比较精密、价格比较昂贵的模块组件，设计人员可使用不同色彩对其进行标记，将此类零部件的编码标记在比较显眼的位置，从而确保在模块组合的过程中，此类零部件不会受到损坏。
3.3应用在立式数控机床中
在立式数控机床应用中，应分析、了解既有机床的既有功能，按照有关基础理论与基础划分原则来展开设计工作，基于划分的主要结果，分析以下方面：一是技术人员基于功能独立的单元类型模块，便可准确划分立式数控机床的特殊化功能，并在控制机床功能整体独立性的条件下，进一步便捷搭配，秉持模块化设计基础原则，建立起多种设计规划的产品。二是在当前的模块化设计当中，机械零部件本就属于模块形式之一，这就是有效控制模块完整性的关键性渠道，并且还可以提高装配立式数控机床的整体质量。此外，通过整体模块，变更机械零部件。在规划机床模块之时，作为技术人员，便应注意保留模块化空间。而在快速发展技术的过程中，模块设计也融入了许多新专业技术，并且稳步提升模块规划工作效率。
3.4装配过程模块化，优化模块连接形式
模块化设计工作主要包括模块功能结构设计工作和模块组装形式设计工作，其中，模块组装形式对模块功能实现的具体效果具有较为关键的影响。在模块化设计的过程中，设计人员在完成模块内部结构形式和功能的设计工作后，需结合模块的实际物理形态，合理选择模块之间的连接形式，并优化模块之间的连接强度。在一些电路板应用面积较大的模块基础组织中，设计人员还需结合电路板的实际位置，为模块选择合理的分层排布方式，确保模块可在横向和纵向均可获得较好的排布空间，进而严格控制产品的功耗。在组装模块的过程中，设计人员应注意模块的整体布置，确保其可在实现具体功能的基础上，也应具有一定的美观特性。如果在组装的过程中，模块的大小对机械结构整体的空间利用率产生了影响，则此时，设计人员应结合模块的功能实现要求，对模块的物理形态进行再设计，或者依据产品的功能实现要求，对模块进行更换，切不可为了美观或者提升产品内部机械结构的集成度而在产品功能或者安全性上采取让步或者妥协的办法。
结语
综上所述，现代生产技术的普及应用有力的推动了现代生产企业的生产效率，而机械产品的模块化设计更是提高了产品的精度与效率，利用基于结构特征的设计方法和侧重功能分解的设计方法进行机械产品生产工作也是行业进步的表现之一。随着先进信息技术的进步发展，模块化设计过程中也应当融合现代设计方式，从而提高模块化设计的技术水平。
参考文献
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