模块化设计方法及其在机械设计中的应用

工装设计
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模块化设计方法及其在机械设计中的应用
陈国超
（宁德时代新能源科技股份有限公司，福建 宁德 352100）
伴随着高速的经济发展，机械设计也在向个性化发展。

使用者对机械设计制造提出了更高的要求，更注重合理成本控制，社会的发展淘汰了传统机械设计制造技术中的某些落后技术，新的机械设计可以提高机械设计制造效率，降低总成本，因此具有其独特的优势。

随着技术的发展，用户群的需求也在各方面有所改变。

这一转变最典型的表现就是从最初的集中到个人主义。

在这种需求下，节约成本是大势所趋，模块化技术从建设层到技术层的转换已经基本完成。

采用分块组合的方法，可以将不同类型的机械结构进行打包，有效地缩短了施工周期，在一定程度上实现了机械施工与生产的模块化。

1 模块化设计
1.1 模块化设计简介 模块化设计主要包括输入指令和程序指令两部分，它是在主程序和子程序的基础上，对软件的结构和过程进行描述，定义和调试输入输出框架之间的连接，通过逐步求解，得到一些可描述为功能单元的算法[1]，其基本功能是系统中最基本、最频繁、最重复、最本质的功能，在系统中基本保持一致。

对应模块成为基本模块附加功能主要是指安装连接所需要的功能。

对应的模块叫做辅助模块。

特异性是指表示一个系统中的某一产品的特性，使之更适合于另一个系统，或可以暂时改变的边界条件。

对应模块叫做适应性模块。

1.2 模块化设计方法 采用模块化设计的方法，对模块进行划分以及可互换性等划分，决定了整个模块的功能状态和可行性。

人在对模块进行划分时，不仅要考虑制作的便利性，还要考虑在具体实施时是否能很容易地结合起来。

所以，在进行模块设计时，需要有详细的计划，而且在进行模块划分时，要考虑到整个系统的可替换性[2]。

1.
2.1 模块化设计的主要方式 (1)水平模组的设计。

使用模块开发，不改变产品的主要参数。

此方法实现简单，应用广泛。

(2)串联垂直结构。

各种基础产品都有相同的结构。

(3)除开发横向系列外，还可通过修改横向系列和某些横向系列的模块而得到其他产品系列。

2全系列模块式设计。

该系列包括纵向系列和横向系列。

2.1整体和交叉系列的模块设计。

基于这一系列的产品，它采用了更类似的模块结构设计。

2.1.1 模块化设计步骤 模块化设计有两个不同的层次。

一是一系列模块化产品开发流程，另一个是单个产品模块化设计过程。

一般而言，模块设计的主要步骤如下： (1)市场调查和分析，成功模块化的先决条件。

（2）产品功能分析，产品系列。

（3）确定参数范围和主要参数。

（4）确定模块化设计的类型，模块划分。

（5）模块结构设计成模块库。

（6）编制技术文件。

2.2模块化设计的特点 目前，模块化设计逐渐成为机械结构设计的重要组成部分。

同时作为一种新的设计理念，这种设计方法具有传统方法所没有的优点和特点。

(1)采用模块化设计，更便于人员对设备进行检修。

在这种情况下，生产环节可以得到有效的维护，同时也使实际维修和质检工作得到了更大的方便。

(2)模块化设计在各方面都节省了生产，这种设计方法更科学，更具创造性，在成本方面可以得到节省。

3模块化设计方法在机械设计中的应用
3.1模块化设计方法在数控车床中的应用 通过对数控车床进行模块化设计的实例分析，指出模块化设计应从总体功能出发，整个功能被分解成相对独立的部分函数。

While 功能不断分解，功能元素由功能元素组成，直到功能不合适为止。

是。

功能单元是整个功能单元中最基本的单元，通常一个电源功能模块在分解总功能时应考虑到用户的需求和实现总功能所必需的功能。

机床的规格和性能根据用户的情况而不同，模块的组成也会有很大的不同[3]。

3.2 对模块进行合理的划分，明确模块分工 在总体功能划分中可以看到，一个或多个功能对应于一个或多个功能模块，单个功能模块可实现单一对应，若干功能模块可实现单个功能模块，即一对多关系；多个功能模块可实现一个功能模块，即多对多比例。

从通用映射关系的特点出发，根据模块结构与功能的关系，将数控机床分为传动模块、执行模块、支撑模块、辅助模块、监
控模块，并进一步细分为功能模块。

4 数控车床模块划分原则 4.1根据现有机床的结构特点和模块化要求提出了模块划分的原则。

4.1.1以独立功能单元作为模块，分解功能单元，尽可能与结构相独立。

这种模块易于装配和配置，因此可以容易形成各种变形的产品。

4.1.2以零件为单元，这种单元具有整体性。

4.1.3使用组件作为模块使用。

功能分解细化后，您可以继续组件调制中的一些组件。

经更换或替换的零部件可能有不同的用途和性能。

4.1.4这比更换整体零件更经济。

在机床大件和基础件调试时，要注意调试大件，使其标准化，便于连接和分离。

考虑模块的开发空间，使新技术的引入不会影响模块的结构。

4.2模块的组装设计 为使设计的机械设计产品能够有效地得到保证，模块设计要求技术的装配操作。

简单来说，就是对模块化结构的有效配置。

与此同时，在具体的装配过程中，还必须考虑整个系统的合理性，当机械设备出现故障时，可以及时用问题代替各个模块的功能。

与此同时，更换有缺陷的模块时，要保证其他模块继续正常工作，
不停止工作。

在设计完成后，应科学地调整具体参数，并在试验过程中检查整体协调的效果。

高效率的装配是模块化设计的关键环节，每
个模块只有通过高效率的装配，才能发挥其应有的作用，因此还必须掌握科学的装配方法，才能使装配更加准确、科学。

5模块化设计的成效及注意事项
它的影响主要体现在三个方面：第一，对公司产品研发的贡献；模块化技术推动机械设计的创新发展，从而提高机械化生产的生产效率，从而提高效率，增加产品研发的理想效果。

其次，模块化设计能够提高企业的生产效率，控制产品成本，甚至降低
客服成本。

第三，通过模块化设计方法在机械设计中的应用，提高机械设计的自动化程度和智能化程度，充分利用效率和成本，随着智能化程度的提高，将成为机械设计行业未来智能化发展的一个重要考虑因素，在此背景下，其它行业，尤其是竞争日趋激烈的行业，也将成为模块化设计发展的主流，从而提高生产效率、降低成本、占领市场。

6结语 整体而言，在机械设计中，模块设计是最佳的设计方法。

模块化设计方法的发展使得机械设计变得更开放、更规范，最终使机械制造企业在激烈的市场竞争和我国整体机械订购水平的提高
中仍有优势。

发展机械工程需要不断优化机械设计。

人类在机械设计中，应该结合实际需要，把模块化设计方法有效地应用于机械设计中，这样才能更好地促进实际的机械设计工作，全面降低
劳动成本，提高实际工作效率。

参考文献：
[1]陈金金.模块化设计方法及其在机械设计中的应用研究[J].环球市场,2019,(22):360. [2]芮雪丰,李宁.模块化设计方法及其在机械设计中的应用[J].建筑工程技术与设计,2020,(22):612. [3]刘玉伟.模块化设计方法及其在机械设计中的应用[J].建筑工程技术与设计,2018,(19):2104.。