模块化设计方法及其在机械设计中的运用

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摘 要：机械设计中运用到模块化设计的案例较多，随着技术的发展传统的机械组装方法的弊端日益显现不能适应现代化制造需要的弊端，運用模块化设计方法，在进行机械化组装、运行的过程中，按照组合的方式完成所有的工作，不仅提高设计的科学性，也提高了设计的效果，降低机械设计成本，对促进机械设计的顺利进行具有重要的作用。
关键词：模块化设计；机械设计；机械制造
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）29-0266-02
模块化设计方法是机械设计的一种重要方法，它对每个模块的设计进行全面的考虑，在进行机械设计的时候，将不同的组成部分划分为相应的模块，在设计，对模块的划分、可互换性等方面加以考虑，完成机械设计的所有内容。在确保每个模块功能的独立性的同时，将各个模块加以相应的更换，促进系统功能的升级。
1 模块化设计方法的特点
模块化设计方法是一种新的设计理念和设计方法，具有自身显著的特点。采用模块化设计方法，可以对模块加以更换，还能够方便维修，具体运用中，当机械设备发生故障的时候，通过检查和分析，将出现故障的模块进行更换即可。而且机械制造的包装过程，可以根据产品特点，进行指定包装，设计出来的包装，再就是运用模块化设计方法可以大大节约成本。在包装的时候，能够根据模块特有的功能进行，通过对各个模块的研究，可以用较少的模块完成更多的机械，还可以完善其功能，提高其质量，有利于节约设计成本[1]。
2 模块化设计方法的操作步骤
在设计的时候，相应的方法和步骤是模块化设计方法要遵循的，确保模块的完整性和独立性，方便模块连接能够达到保证性能的稳定、结构的精度的要求，首先应该考虑机械设备的具体需要，确保模块之间能够进行合理的划分、便捷的组合，确保模块相互依存的同时又能够独立。然后将不同的模块组合起来，实现机械设计所需要的功能。例如数控立式车床设计中，将该模块功能划分为辅助、执行、传动、支承、监测，模块，根据数控立式车床设计和具体工作的需要，促进机械设备功能的有效发挥。再例如刀具监测装置模块，包括旋转功能，每个模块单独行使某项功能。象工作台、卡爪模块都具有工作定位功能，有的还具有多种功能。通过运用模块化的设计方法，不仅顺利完成了设计任务，有效划分各个模块的功能需求，以及数控立式车床实际工作的需要。
3 模块化设计方法的实际运用
以对动车组模块设计和组装为例，预组装指的是将动车大部件结构等进行分解，形成分系统，各个系统模块相互独立又相互联系，再将这些模块进行组装，完成各个模块整体运送到车内部的安装工作。动车组的模块化预组装包括了动车组内部的玻璃钢卫生间端部、拉门、间壁等部件、动车组车底架等大型部件结构的预组装等施工工艺和技术。通过模拟预组装安装系统进行一体化组装的工作。安装过程包括模块整体通过车体端的活门将模块搬进车内完成组件的组装。
（1）将模块化组件搬进盒子间平台后，使用模拟的车体底板仅作为预组装的平台，所有的组装和定位均在平台完成。
使用到的仪器包括激光经纬仪等。用户对于车内立体空间进行各种尺寸线的模拟定位。
为了保证模块化的组装顺利完成，应建立检测样板，对预组装的门和间壁的弧度等现行进行检测和制作，包括样板的弧度，盒子间的垂直度等等，用来对盒子间的部件质量进行控制。
其他工具包括直角拐尺、钢直尺、卷尺等。
预组装平台通过激光经纬仪确定基准线定位工作，将平台作为基准平面的定位平台，使用各种工具对车上的空间进行定位，并将定位测量出的尺寸线作为车下的参考数据[2]。
（2）整个预组装的工艺流程为：确定基准线，调整盒子间位置，将盒子间的眼孔进行预开，固定门前小间壁，安装护指压条，将钱门框压条等进行安装，吊挂上滑轨，安装前门挡胶条，预装门板的下滑轨，调整门口贱婢，拆除厕所拉门，固定门后间壁。安装横压条，然后安装拉门罩，如果是残疾人厕所，换为拉门。恢复厕所拉门后安装厕所门上头[1]。
基准线是将二位外端墙与车体纵向中心线予以固定，将动车组盒子间模块的定位基准作为车上状态的模拟基准进行车上预组装。组装时要先使用车体的纵向中心线进行垂直的直线与二位外端墙的划分。然后调整盒子间车上对应车体的定位尺寸，帮助纵向中心线和二位外端墙进行定位。固定门前小间壁要制作一定厚度的底板垫块放置在预组的平台上，将地板面作为间壁下沿的定位基准，门前小间壁放置地板垫块，保证装饰面与外端基准线的距离与车体纵向中心的距离保持上下均匀一致。调整完毕后，将小间壁与盒子间的翻边处用螺钉和螺母进行紧固。
（3）门板的预组装和下滑轨的安装，应保持门板预组装的开度。将厕所的拉门内表面与厕所的侧护等保持外表面的距离相当。然后安装门板下沿、盒子间门槛表面，安装完成后检查锁闭是否顺畅，定位有无偏移等。将门板下沿与下滑轨的表面保持一定距离，确保移动是平滑的，而且没有噪音，阻力保证运动的要求。门板前沿与钱门框的橡胶对中要根据门板的距离进行密封处理，需要调整下滑轨道，不允许出现透光。
门后壁进行调整，要将门后间壁的位置安装山底板垫块，对门口的宽度的尺寸等进行调整，保证护指压条与门板间隙正确，并且调整车体两端的纵向中心线的安装符合图纸要求。按照上沿和侧边的钻孔攻丝的未知进行间壁预固定。
对于厕所门上头的安装，要按照厕所门上头和安装梁的要求，将门上头表面和两侧的间壁的弧度顺接保持匀直和流程，门上头的两侧调整完毕后将盒子间的量固定骨架上。
根据门上头的安装确定门的安装位置以及固定位置，沿着角铁的未知将门上头的外露门框上下一致，使用螺丝钉将角铁固定，保持门框的补强板能够在紧固螺钉脱件后，两侧角铁依然保持固定[2]。
（4）为了提高生产效率，采用预组装的工艺方式来完成底架的组装施工。首先要进行设备以及电缆的布线等工作。主要底架设备不能直接与钢结构连接，要安装统一的支撑梁。另外将底架线槽和电缆与设备布线进行安装后，再进行空气管路等的安装，空气管路路径装在底架模块上。将底架模块预组装后，整体移动到车下进行位置的调整[4]。
按照施工图纸的安装要求，根据车辆的朝向，沿着C型滑倒将支撑立柱移动到相应的位置，使用螺栓将底板进行固定。
使用安装梁吊装技术将隔板和U型支撑座进行安装。考虑到支撑座的定位销要，应先将车体的连接面和U形支撑座加以连接，背面进行连接后，隔板的作用是将U形支撑座与车体的连接面进行定位安装，将梁进行安装，隔板起到的作用是保证电气设备的散热。
梁安装完毕后，将底架设备进行吊装。吊装的位置在安装梁的支座上。保证间隙不能超过1mm，安装支撑面的垫片要调整到设备的支撑点的水平面上[3]。
按照工艺要求，将所有设备的安装放在车上最重的牵引变压器上，减缓运行过程中的振动，增加橡胶减振器的目的就是减少变压器和安装量的连接部分的振动。
在线槽和管路的安装上，要注意在预组装过程中，将线槽与空气管路的前道工序进行组裝，线槽分为动力和信号线槽两种，在两种线槽的侧面都要固定，空气管路线槽的吊装分为两组线槽吊装，最后使用电缆加以固定和管路连接[4]。
4 结 语
为了取得良好的效果，模块化设计方法有利于指导机械设备的加工制造，从机械设计的需要角度上看，模块化设计，在机械设计的具体运用中取得良好的效果是有目共睹的。提高设计水平的同时也缩短了设计的时间，功能划分应严格按照规定进行模块组装等各项工作，注重提高设计人员的综合素质和技术水平，不断优化模块化设计方法，得到更好的运用策略，促进机械设计水平的不断提高。
参考文献
[1]袁海英，于晓昆.关于煤焦油加氢装置中往复压缩机模块化设计的思路[J].压缩机技术，2018（3）：27～30.
[2]刘光录，张旭东，刘保金，等.轮式装载机模块化设计方法[J].工程机械，2018（4）：33～37.
[3]莫淑茹.浅谈模块化设计在住宅室内空间设计中的运用[J].经贸实践，2018（13）.
[4]杜 纲，张铁斌，缪琛璐，等.产品族模块化设计与平台配置的主从关联优化[J].计算机集成制造系统，2018（2）：455～463，339～340.
收稿日期：2018-9-8
作者简介：苏长林（1985-），男，汉族，广西南宁人，助理工程师，本科，从事机械设计工作。