试论模块化设计方法及其在机械设计中的运用
随着工业化及信息化的不断融合，机电设备已经开始向自动化、智能化及集成化的方向发展。

模块化设计在充分分析机械产品使用功能的基础上，根据客户需要进行机械产品功能模块的划分及组合。

使机械产品往横向、纵向、跨系列及全系列方向发展，简化机械产品的设计过程，降低机械设备的开发成本，便于机械设备的后期维护及功能升级。

此外，模块化设计方法应用于設计工作中的时候，一般会采用划分以及组合方式完成工作，不仅能够提升设计工作的科学性，而且还可以增强设计效果，进一步降低设计成本，促进机械设计工作的顺利进行。

1 模块化设计的定义
模块化设计主要是针对计算机语句的输入和指令在程序中的编程。

首先，用主程序、子程序等框架描述了软件的主要结构和过程，定义并调试了各帧之间的输入输出链接。

在逐步求精之后，其结果是一系列算法，它们可以描述作为函数的单位。

根据产品中使用的模块数量，模块化系统可分为纯模块化系统和混合系统-模块化系统，由模块和非模块组成，其中大部分是机械模块化系统。

根据模块化组合的可能性，模块化系统可分为封闭系统，在设计中考虑所有可能的方案;开放系统和系统的设计，主要考虑模块组合变化的规则。

机械设计期间，合理应用模块化设计方法开展工作中必须要高度重视选择的科学化。

从专业化角度出发，模块化设计主要是指将产品要素实施综合管理，最终形成模块化模式，并借助模块间的合理组成形成机械设计产品。

实际设计过程中，往往会存在多个功能模块，合理选择组合模块可以形成形式多样的产品，进而充分满足机械设计需求。

目前，模块化设计期间，首要环节是模块划分，然后其功能实施有效分解，降低不同模块之间所具有的耦合性，确保模块功能独立性。

2 机械设计中模块化设计方法
2.1 产品模块划分
将模块化设计应用到机械设计中，首先需要对产品各模块进行科学划分，这也是整个设计中的核心。

根据市场以及用户需求调查结果，对产品功能和结构进行详细分析，最终完成结构功能的划分。

以数控立式车床为为例，机械设计时需要结合日常实际生产作业特点以及生产要求，确定设备模块为传动模块、监测模块、执行模块以及支承模块等，并且不同模块间关联性要降到最小，实现各模块的个性化功能设计，确保能够充分发挥机械设备功能。

2.2 确定模块功能
完成产品功能模块的科学划分后，需要确定模块功能。

虽然模块功能比较单一，但也存在部分模块功能复杂多样。

例如，工件监测设备对应的功能模块，刀具监测则为刀具监测装置所对应的功能模块，均为单一功能模块。

但也存在多个模块共同实现的功能，例如，工作台模块与卡爪模块等全部具备定位功能，而工作台模块、主变速箱模块以及卡爪模块等均具备工件旋转功能。

另外，还存在某些模块同时具备多种功能，例如，道具模块具有刀具定位、刀具松开及刀具夹紧等功能。

由此可见在进行模块化设计时，除了要确定模块功能以外，还要确定功能任务，保证模块组织能够顺利实现。

2.3 功能模块组装
对产品各功能模块进行组装，可以确保机械设计全阶段不同模块配置的合理化，进而达到实际生产的应用需求。

在实际操作中，要求作业人员应确保模块组装的完整性，对模块结合面做好处理，提高整体布局的科学性。

另外，不同模块间还具备更换功能，如果在后期工业生产过程中某模块出现故障，能够及时进行更换，不会对其他模块功能效果产生干扰，可以维持正常生产作业的开展。

模块组装全过程要严格按照专业规范和标准进行，做好细节控制，尤其是接口处理要合格，达到最佳组装效果。

2.4 产品设计任务
将模块化设计应用到机械设计中，完成功能模块划分及组装后，便可实现产品设备的全方位设计工作。

对于上文所述数控立式车床，共设置有监测模块、传动模块、执行模块及支承模块等多个功能模块，且传动模块又分为主传动轴、水平进给箱、横梁升降箱及垂直进给箱等，在实际生产中通过刀架与工作台的组合来完成执行操作。

2.5 设计应用效果
对于产品的机械设计全过程中，应用模块化设计方法，可以基于设计任务的同时，对产品模块进行功能划分，且降低不同模块之间的关联性，使其能够更大程度上来发挥应用功能，避免一个模块故障对其他模块产生不良影响，提高机械设计综合效果。

而在完成所有设计任务后，还需要对产品进行质量检验与最终验收，确认各项设计参数与功能指标是否达标设计要求，以此来不断提高设计水平，确保产品能够达到实际应用水平，满足市场及用户需求。

模块化设计方法在机械设计中的应用，能够在提高设备运行效率的同时，降低设计成本，达到更佳设计以及运行效果。

3 结束语
综上所述，随着经济的快速增长，机械设计朝着个性化的方向发展，并且用户群体对于机械设计制造所提出来的要求会越来越高，同时也更加注重对成本的合理控制。

在传统的机械设计技术当中，社会的发展淘汰了一些落后的技术，对于新的机械设计，如果没有办法对模块化进行合理的设计，促进机械设计和生产的效率的提升，降低整体的成本，就没有办法呈现出独特的优势。

从设计到技术层面等各角度出发，模块化技术的转变目前已经基本完成，在划分和组合的背景之下，可以对不同类型的机械设计进行包装，最终使得工期得到有效的缩短，在一定程度上实现模块化机械设计和制造。