依据系统的功能，对其进行若干模块的分解，同时在模块不同方式的组合中，促使不同规格、品种的产品生产和制造是模块化设计的主要内容。机械产品的设计制造过程中，模块化设计同时与柔性加工技术、成组技术、计算机技术相结合，对同一功能的单元进行设计，使其成为可互换且性能不同的模块，从而形成不同规格产品的重新生产和应用，在一定意义上，促使了机械设计制造的发展和创新。
一、模块化的概念
（一）模块的划分及设计方式
对于模块系列的设计，模块的合理划分非常重要。一方面，考虑管理与制造的方便，对组合可能产生的混乱进行避免，使其具备一定的灵活特性；另一方面，还要考虑模块系列的扩展及变型产品的辐射。所以，对于整体系统的设计，必须要对结构要素和功能要素进行全面考虑，其中，划分所应注重的内容包括：整个系统中，模块的作用及更换的必要性；其功能、结构的设计必须具备完整性与独立性；便于模块接合要素的分离与联接，且模块的划分不能对系统的主要功能造成影响。划分原则为：尽量控制模块的组成数量，并促使更多产品的组成，且在满足基本功能、结构要求的基础上，形成成本低廉、性能稳定的高精度产品，同时确保模块结构的规范与模块联系的设置趋于简单化。模块化设计过程中，主要的核心内容是模块的组合，同时又称为接口。显而易见，相同功能模块的互换、不同功能模块的组合都是模块化设计的主要形式，这也就决定了模块的可互换性及可组合性两个主要特征。而这两个主要特征，通常在接口上有所体现，进一步促使模块规格化、通用化、标准化程度的提高也就具有重要意义。
（二）设计步骤
模块化产品的研制过程和设计过程是模块化设计的两个不同层次，而实质的模块化设计所遵循的设计步骤与一般技术系统类似，与一般技术系统相比只是更为复杂，所需的成本费用也比较的高，对于每个零部件的功能发挥，都不能是单一的。其主要步骤为：①对市场的具体情况进行调查和分析，而这则是促使模块化设计顺利实施的基础工作；②对所设计的产品功能进行分析，同时拟定产品的系列型谱；③依据产品的结构和功能，对重要的参数范围及主参数进行确定；④通过模块化设计类型的确定，对产品模块进行合理划分；⑤对模块的结构进行设计，促使模块库的有效形成；⑥对产品模块相关的技术文件进行编写。
二、模块化设计的技术研究
（一）与柔性制造技术的结合
柔性制造技术的目标是快节奏、多样化生产，系统对生产反应的多变性、可变性及灵活性是其强调的主要内容。针对柔性技术这一要求的实现，模块化正好能够对相关的重要依据进行提供。对于模块化技术而言，其通过通用模块的利用对机床共性问题进行解决，能够取得一定的效果；而对于个性问题的解决，仍能够集中精力，使最少模块组合原则实施的基础上，促使更多机床的有效形成，从而满足柔性制造技术的多样化要求。以机床为生产工具，可对其模块的特性进行合理运用，促使一机或一模多用的形成。重新对机床模块进行组合，可最大程度的满足系统的柔性要求。而依据模块化技术的运用，在硬件方面促使系统柔性特征的实现，也是机械设计制造业重要的研究方向之一。
（二）成组技术的处理特点
现代生产的多样化，在成组技术与模块化方面都有体现。其中，成组技术的理论依据是零件工艺、形状方面的相似性，对相关事物的相似性进行研究，同时对其归类成组，在规范化处理和标准化处理的基础上，对小批量产品的生产进行流水作业生产方式的改进和转化。对于模块化技术而言，类似于大批量元素、中批量子系统、小批量系统的效果实现也是其追求的重要方向，通过对机床部件相似性功能的运用，对相关性的功能部件进行统一和简化，从而促使模块的整体化形成。两种技术对于事物的处理，存在着共同的特点，如对具有相似性的事物进行集中处理；规范化、标准化处理重复性事物；重复对信息进行使用等。同时，成组技术与计算机技术的结合也越来越普遍，工艺设计、制造方面的进展也是非常巨大，而作为模块化技术，将要发展的方向也是这一内容。
（三）计算机辅助技术
模块化技术当中，对数据库技术和计算机辅助技术进行结合，所取得的效果非常突出，一定程度上，大量的、复杂的重复性工作和计算都能够得到有效的处理和解决，与人工相比，其条理性、一致性、稳定性的超越是显著且优越的。此外，利用模块化方法，对复杂的系统进行分解，使其形成简单的子系统，同时在各子系统当中对计算机技术进行运用，其计算机功能的发挥是非常巨大的。
三、模块化设计技术的应用探究
（一）数控立式车床模块的划分
模块划分原则的确定依据是立式车床的模块化要求和结构形式，主要包含的内容为以下几点：1.独立的功能单元作为模块，在结构方面促使已分解功能单元的独立化，从而形成的模块在搭配、拼组过程中，操作非常的简便，对于多种变形产品的构成也有重要作用。2.部件作为模块，使其形成一定的完整性，装配质量的确保就能够得到实现。3.组件作为模块，分解并细化功能后，同样能够对部件中的组件进行模块化处理，在零件更换的基础上，促使部件不同性能与用途的发挥和实践。由此形成的组合方式，与整个部件的更换相比，要更为灵活。模块划分过程中，机床大件的模块化也要引起注意，规范大件的结合要素，使分离与联接更为容易。当然，模块的发展空间也非常重要，只有这样，新技术的引入才不会受到模块结构的阻碍。
（二）车床的功能分解
划分模块的过程中，要以数控立式车床的总功能为出发点，对其进行分解促使独立功能的实现，对分功能继续进行分解直至形成功能元。功能元作为基本单元，对分功能、总功能的组成非常重要，通常与功能模块为对应关系。分解总功能时，必须对总功能中分功能的实现及用户的要求进行全面考虑。而用户条件的不同使得机床规格及性能的确定也有所不同，而模块的组成产生的效用差异也是巨大的。车削是单柱数控立式车床的总功能，可对螺纹、平面、沟槽、内外圆锥及各种旋转曲面体进行车削。而单柱数控车铣加工中心除车削功能外，还具备有良好的铣镗功能，通过辅助功能、支承功能、执行功能、传动功能可对其进行细化和分解。
（三）车床的模块划分
分解总功能，其功能与实现功能的模块具有一定的对应关系。如通过单一模块促使某一功能的实现；多个模块共同促使某一功能的实现；某一个模块促使多个功能的实现；其分别为一一对应关系、单对多的关系、多对单的关系。如图1所示。
图1 功能与模块的映射关系
依据模块与功能的映射关系，对数控立式车床的结构型式及特点进行考虑，通过模块划分原则的运用，可对通用的模块进行划分。其可分为监测模块、辅助模块、支承模块、执行模块以及传动模块，同时还能够继续进行细化和分解。分析同一功能的模块，其结构与用途存在着差异而，而相同接口结构模块的形成，在结构模块的组合过程中，可以促使不同性能与用途的数控立式车床产品的设计和制造。
结束语
总而言之，模块化产品的设计应用，使产品的精度和性能稳定不断提升，形成成本低廉、结构简单的机械产品。而随着规格化、标准化、通用化程度的进一步提高，模块的互换也就变得更为可能，其机械化设计与制造水平也会得到进一步提高。
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本文标题：模块化设计方法技巧在机械设计中的应用探究
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