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摘要：隨著現代社會的進步發展以及市場經濟體制的不斷完善，我國的機械制造行業也得到了迅速的發展，機械產品在人們的工作生活中也得以普及。面對市場的巨大需求，如何進一步提高機械產品設計的可靠性以及產品生產質量與效率也成為現代機械制造行業的重要研究任務。而模塊化設計里面的出現真正賦予了產品多元化特征，多種互換模塊部件的組合生產更是極大的滿足了客戶的多樣性需求，使得零件以及接口的標準化程度得到了提高，從而為現代制造行業的發展注入了新的動力。基于此，本文就機械產品模塊化設計策略進行了分析。

關鍵詞：機械產品；模塊化設計；策略

0引言

機械產品的設計與制造是現代制造行業的重要內容，尤其是機械產品的設計工作直接關系到后續的制造環節，因此必須要借助模塊化設計方式來優化機械產品的設計工作，以便解決好決產品品種以及設計制造周期的矛盾問題，同時也能緩解成本之間的矛盾，在保證產品生產質量與效率的基礎上最大程度上降低企業的生產成本以及后續產品的維修成本等。

1機械產品模塊化

機械產品模塊化具有以下特點：一是可分性，即外部可分和內部可分，其中外部可分性能夠將模塊化的層次性充分的展現出來，而內部可分性展現的則是產品的價值；二是可變性，即外部可變性和內部可變性，其中內部可變性是產品在進行生產時獲取特殊屬性不同子集，而外部可變性則為一些定制化的屬性；三是功能性，即機械產品系統能夠達到某種產品的功能要求；四是整體性，即一個機械產品是由每個不同的子模塊和和功能性不同的子系統組成的一個完整系統；五是關聯性，即子模塊和子系統，個體之間有著一定的關聯性，不僅是互補的作用，同時也是相互限制的關系。除此以外，還需要考慮模塊化平臺的適應性，模塊化平臺的構建過程中需要考慮功能模型以及理想模型和系統實現模型的建立。通過上述也可以明確模塊化產品在生產中也需要經過一定的過程才得以實現。

2模塊化產品優勢分析

2.1模塊化結構具有互換性。互換性是機械設計和制造中最重要的要求之一，互換性高的機械產品在日后的維護工作中也更簡單，不僅簡化維修程序，還降低了維修成本。在模塊化設計方式的支持下，機械產品的互換性程度大大提高，一旦發現機械產品發生故障，就可以直接將故障部位替換下來，不需要考慮其是否適用的問題，而且各個模塊之間可以靈活拆卸，各類故障的解決都比較簡單、快速，對實際生產影響不大，企業的經濟效益也不會受到較大的影響。

2.2適用于大批量加工。在機械產品的加工過程中，每個模塊在設計和加工時其功能就已經被確定下來，并且分別可以實現某些特定功能，通過專業人員的試制并確認無誤后就可以進入到大批量生產中。在試制過程中，還可以根據具體的要求來優化模塊化產品，確保其功能、結構等滿足實際要求。可以說在模塊化設計的支持下，大批量加工大大減少了返工的概率，每個產品的精度也得以保證。

2.3為新產品開發提供可能。當前的市場競爭環境比較激烈，其對產品的需求除了基本的功能以外也對創新有了較高的要求，而產品創新能力也成為一個企業的核心競爭力指標之一，只有產品新穎、功能優化、質量優良的產品才能夠在市場海量的產品中占據一席之地，因此傳統的機械加工方法已經無法使用當前的產品生產工作，必須要采用模塊化設計的方法，其能夠在充分分析產品功能特點的基礎上對其每一個部件都進行優化，并剔除多余的部件，優化生產工序，在該設計方式下生產的產品，其功能和質量都得到了保證，經濟效益優良。

2.4減少產品設計研發周期。一個完整的機械產品需要大量的零件和結構的組合才能夠完成，通過模塊化設計可以按照其實際需要進行精準性的生產，即使是在機械產品結構或性能進行更新的時候僅需要修改某一結構的內容即可，避免導致整個產品失效，因此可以減少產品設計研發周期，降低企業購置設備的成本。

2.5簡化包裝設計。簡化包裝設計也是模塊化設計的優勢之一，傳統的包裝設計工作比較復雜，通常需要相關設計人員綜合分析設備外形特點，根據其幾何特征進行外包裝的設計，不僅需要保證運輸安全。還需要盡可能的縮小包裝，確保空間的合理利用，但是由于機械產品的不同導致這一要求比較難以實現。通過模塊化設計也可以降低包裝設計環節的難度，而且進行模塊劃分的產品所要進行的包裝工作難度也大大下降。

3機械產品模塊化設計策略

通常認為，模塊化設計是在不同規格產品功能分析的基礎上，劃分出一套具備不同功能特點的結構模塊，并讓這些模塊得以通用化。通過多個模塊的不同組合也能夠最大程度上滿足產品多元化的需要，并使得產品的結構以及性能更加的協調。具體來說，機械產品模塊化設計策略如下：

3.1模塊化可行性分析。在進行模塊化設計工作之前首先就需要對其可行性進行分析，具體是結合產品的功能、生產需求、市場要求等各個因素分析此次設計中的技術難點、開發周期、預算等方面，明確設計目標，制定科學的設計方案，繼而對此次模塊化設計的生產效益等進行有效的評估，確保此次設計過程的科學、高效。

3.2模塊劃分。模塊劃分工作是機械產品設計中的重要環節，也是模塊化設計的前提條件。在模塊化設計中，模塊劃分需要滿足以下條件，即運用更少的模塊來完成功能性更多、更加完備的產品，并且需要保證所生產的產品能夠最大程度上滿足機械產品的質量和精度需求。目前，模塊的劃分主要包括功能模塊和結構模塊兩大類，其中功能模塊主要由基本模塊、輔助模塊、特殊模塊等組成，結構模塊以產品零件為基礎劃分標準模塊，要求簡化零件加工步驟，提高裝配質量。通過上述劃分方法，可以有效的確保模塊劃分的可行性，滿足適用性、繼承性等各個指標。如果是在較為復雜的機械產品設計過程中還可以結合多種劃分手法來完成模塊劃分工作。

3.3重點關注功能分解的設計方式。功能分解設計方式在實際應用中主要就是結合客戶的要求、產品功能性需求等方面以及產品本身的概念拆分、集成等層面進行科學的設計，其強調的是客戶的主體作用，以滿足客戶的實際需要為基本要求。因此，在設計過程中應該加強與客戶的共同交流，尋求客戶的建議，確保產品功能、質量等方面滿足客戶的實際要求。

3.4將結構特征作為基礎的設計方式。以機械產品的結構特征為主要依據進行設計工作能夠最大程度上保證機械產品的功能性、產品精度保持優良水準，因此在機械產品的模塊化設計過程中也比較常見。在該設計方式的應用過程中，需要相關技術人員詳細分析機械產品零件的具體特點，在滿足其功能性需要的基礎上盡可能的利用較少零件來制作產品，不僅可以降低成本的支出，還能夠降低復雜工藝的整體占比，提高機械產品的生產效率與生產質量。然后按照幾何形狀來尋找與其類似的零件，在明確零件的規格需要和功能性需求的基礎上進行標準化模塊的設計，不斷提高模塊化的機械產品的適應能力以及應用范圍。除此以外，在模塊化設計過程中也需要重視起模型的應用，通過按照產品規格以及功能要求所構建起的模型能夠降低施工工序，實現大批量的生產，同時還能夠保證生產產品的精度。

3.5案例分析：汽車裝配工藝模塊化設計。①裝配中的前端模塊設計。前端模塊的設計中主要就是要確保其中的前端框架、散熱器、前保險杠、進出水管等裝配科學，以便提高起著的裝配質量。目前來看，傳統的汽車前端設計采用的是近似于框架式的結構，并且利用焊接連接的方式將不同的構件連接起來，這一方式使得裝配成本大大提高，也不利于提高汽車的裝配質量。基于此，通過汽車前端模塊設計的有效使用并利用開口結構作為前端設計方式可以采用一體化的形式將汽車前端模塊置于車身上，不僅可以為散熱器、前機蓋鎖等提供裝配空間，還能降低維修成本。②裝配中的車門模塊化工藝設計。加強車門模塊化裝配設計可以有效避免汽車使用中車身被劃傷的同時提高整體的裝配質量，延長汽車的使用壽命在車門模塊化工藝設計的過程中，也需要考慮車門拆裝及后期維修方面的各種要求，確保所有線束之間連接的規范合理性。

4現代設計背景下模塊化設計的發展趨勢

在現代的機械設計工作中，CAD、CAE以及CAM等技術的應用越加普遍，其能夠實現虛擬環境中對產品進行設計和性能分析工作，進一步優化了設計過程，使得產品質量大大提高，而在機械產品的模塊化設計工作中，上述先進技術手段的應用也能夠迅速的完成設計工作，提高產品精度，因此在現代設計背景下，模塊化設計工作的開展也更加先進。

4.1大規模定制。在企業生產的過程中，其會考慮到顧客的要求利用生產技術和管理方法在同一時間段內集中生產大量的同一規格要求的產品，這種大規模的定制可以更好的參與到市場競爭環節中，提高企業的經濟效益，但是目前不少企業由于規模、技術、設備等方面的限制，在這種大規模定制的過程中還存在生產效率低、生產成本高等方面的問題。而在模塊化設計理念的支持下，可以通過可續的模塊劃分以及設計方式實現產品的大規模生產，生產期間可以有效保證其生產精度與生產效率，并且解決了機械產品結構繁瑣、功能復雜等問題。

4.2快速設計快速設計理念的出現使得市場的需求。得到了滿足，產品投入的時間大大縮短，在該理念的支持下，產品的生產質量與生產效率也得到了保障。模塊化設計方式的應用是實現快速設計的基礎，其在實際應用中可以將各個功能模塊提前設計好，實際生產中只需要按照客戶的需求進行組合連接即可，然后就可以投入到生產之中，完成快速設計、快速生產的目標。隨著計算機輔助設計以及制造技術的發展應用，快速設計在我國企業的生產中也越來越常見，但是其智能化設計與發達國家相比還有一定的差距，需要相關研究人員能夠加大開發力度，深入挖掘計算機輔助設計和制造的優勢，進一步促進快速設計生產理念的普及應用。

4.3與虛擬設計與虛擬制造技術相結合。在計算機技術的推動下，虛擬設計和虛擬制造技術在機械產品設計中的應用也越來越廣泛，借助于計算機，可以在虛擬的環境下進行產品的模型設計，并利用CAE和CAM技術進行評估，然后經過仿真模擬來發現其中的設計問題或者生產問題，這樣就可以規避其在實際生產中可能會出現的問題，減少零件的損壞、返工等問題，保證產品生產質量的同時還能夠減少材料的浪費，降低生產成本。

5結語

綜上所述，現代生產技術的普及應用有力的推動了現代生產企業的生產效率，而機械產品的模塊化設計更是提高了產品的精度與效率，利用基于結構特征的設計方法和側重功能分解的設計方法進行機械產品生產工作也是行業進步的表現之一。隨著先進信息技術的進步發展，模塊化設計過程中也應當融合現代設計方式，從而提高模塊化設計的技術水平。

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作者:王曉兵 單位:湖北大學知行學院