伍锦龙

摘  要：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。基于此，本文就机械设计中模块化设计方法的应用进行简要探讨。

关键词：机械设计;模块化设计;应用

1 机械模块化概述

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 模块化设计优势

2.1 缩短设计周期

基于市场、客户要求，通过选用适宜的模块，来优化设计产品，力争以更少的投入，赢取最可观的效益，特别是在小型生产厂内具有更加明显的效果。在开始设计前，应注意整合市场内部需求，并准确判断出产品基础功能，再做好科学的设计，并有效组合模块，得到特定类型的产品。在这个过程当中，还可按需求随时调整模块系统，在专业技术层次上，创新供给模块系统，以更新模块设计思想观念，得到更完好的结构、更丰富功能的产品。

2.2 性能稳定的产品

基于模块化设计产生的产品，在前期都有细化需求、筛选功能，相应的模块组合也更加科学严谨，并且与市场及客户基本需求更加贴合，所以使用率更高。采用这一方法，机械制造专业技术便提升了应用效率，并获得了更稳定的产品功能。此外，通过模块化设计，获得了更明确的产品功能，并大幅减小了内部多样化水平，还从更高水平上达到用户个性化的基本需求，而后期維修也会更加便捷，降低生产过程成本。

2.3 有机集成知识管理

就模块化设计而言，就是一个由浅入深的过程，整体系统性很强，且规范了设计产品结构的全程，建立起有机模块结构和知识产品信息，促进模块设计实现基础目标。在实现模块化设计新方法的应用中，应贯彻至产品设计和整个管理全程，使相关产品及模块得到持续优化、改进，并进一步完善生产时效性。

3 机械设计中模块化设计技术的应用办法分析

3.1 明确机械设计理念

明确机械设计理念是开展模块化设计工作的第一步，也是开展机械设计工作的基础环节。此间，设计人员应结合新时期企业产品设计的具体要求和用户对产品形态、功能的期待，合理选择机械设计的系统性分析方法。例如，在设计内燃机中曲柄连杆机构时，设计人员应结合同类型产品的市场定位以及功能性定位，合理选择设计此类产品的原始资源，包括结构形式、材料物理性质以及产品整体功能实现形式和后期维护保养要求等，从而在选择机体组、活塞连杆组好曲轴飞轮组时，可在适应内燃机功能的基础上，进一步保障内燃机能量转化过程的安全性。在此基础上，设计人员应站在用户的角度思考机械产品应用的便捷性，以用户的实际需求为基础，并结合用户的产品使用能力，合理选择内燃机燃料供给功能和润滑功能的具体实现形式，避免出现产品应用门槛过高的情况。

3.2 合理划分产品模块，细化模块功能

首先，应结合机械产品的功能要求，合理选择其内部结构的模块化数量和不同功能模块之间的组合以及连接形式，利用横向模块设计的办法，促使机械结构内部的空间可得到有效利用;其次，在设计模块的功能时，设计人员应以实现产品的主体功能为基础，利用分层设计法设计机械产品功能实现体系，针对不同的产品功能层级，选择不同的模块化功能，进而将产品的功能以模块化的形式落实到具体的模块中。

3.3 结合模块化结构形式，对模块进行编码

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。

3.4 装配过程模块化，优化模块连接形式

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。

3.5 机械结构的模块化设计要符合结构应力强度要求

首先，应合理选择组件材料;其次，应结合组件物理结构的具体形式，合理选择机械组件的模块化封装形式，并使机械组件可在合理有效的封装形式下，满足一定的防尘、防风以及防水要求。另外，为了确保产品的性能，降低产品应用的故障率，设计人员还应使用应力应变测试仪等仪器对关键模组进行应力应变测试，检测此部分接机械组件的应力承载能力是否满足技术要求。在此基础上，设计人员可结合机械组件应力承载能力的具体表现，进一步优化组件之间的连接形式以及不同模块之间的组合形式，进而从材料和结构形式两方面强化机械结构不同组件的抗应力应变能力。

结束语

总之，本文在分析了机械设计中模块化设计方法基本内涵的基础上，进一步分析了机械设计中模块化设计技术的应用办法，主要包括明确机械设计理念、合理划分产品模块，细化模块功能、结合模块化结构形式，对模块进行编码以及提升机械结构模块的应力强度。希望广大从业技术人员可结合机械设计的具体要求和产品功能实现的具体形式，合理选择模块化设计技术的应用办法，进而切实提高机械设计的实际效能，优化模块化产品质量。

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