摘要：机械设计是机械产品生命周期、质量的源头，机械装配是产品制造过程中的最后环节，对于保证质量、降低成本意义重大。本文介绍了模块化在机械设计与在机械装配制造中的具体应用，指出了对模块化对机械设计和机械装配所起到的重要意义，并为今后机械产品的设计、质量的控制、产品的优化改进及机械产品生产效率的提升以及产品生产成本的压缩提供了一个新的方向。
关键词：模块化 机械模块化设计 机械模块化装配
引言：模块化的思想由来已久，早在上世纪五六十年代，随着集成电路的发展各种功能模块随之出现。机械设计的模块化主要体现在结构的模块化、系列化，零部件的标准化、统一化。模块化，简单地说就是程序的编写不是开始就逐条录入计算机语句和指令，而是首先用主程序、子程序、子过程等框架把软件的主要结构和流程描述出来，并定义和调试好各个框架之间的输入、输出链接关系。逐步求精的结果是得到一系列以功能块为单位的算法描述。以功能块为单位进行程序设计，实现其求解算法的方法称为模块化。模块化的目的是为了使程序设计、调试和维护等操作简单化。机械模块化装配是产品生产的最终环节，机械装配质量的科技水平直接影响产品质量、性能，成本及生产周期。而机械模块化装配，则是科技进步的体现。在现代的工业制造业中，成本及生产周期。而模块化装配，则是科技进步的体现。
正文：
我公司设计的一款障碍物检测装置如（图一）所示，一种列车障碍物检测装置包括:支座1和弹性元件2和传感器安装座3及检测箱7与其连接的啮合的移动齿形板6及检测横梁本体4和连接组件，检测横梁本体4上固定连接有吊臂组件5，与弹性元件2固定连接。最原始的设计根据不同客户有四种完全不同的结构形式，后来我根据各个客户的特点进行统计归类后进行模块化设计将该障碍物检测装置看作由支座、中间模块和检测横梁三个部分组成，即最后变成四种支座和四种检测横梁加统一的中间模块。
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图一
我公司于2015年完成了小型旋挖钻机的设计开发并顺利投产，经测试完全达到了设计要求及行业标准。产品的推出也逐步得到了市场的认可，订单迅速增长，生产部门的压力也空前巨大。为提高产品的生产效率及质量，技术部门协同生产部门对整机制造工时研究对照抽样调查后发现整机装配中发动机组件的安装及调整耗费了大量的时间。
最初设计时，为了确保整机可靠性及稳定性，底架钢结构采用了整体设计，保证了强度要求。由于条件有限，生产部门没有大型的加工设备，发动机及水箱安装座无法通过设备加工获得良好的安装精度。只能通过现场调试安装，与其安装座配焊于底架上（图二）。因为发动机的工作的特点，水箱中心在安装时必须保证与发动机风扇叶片有着良好的同心度及合适的距离。由于安装空间狭窄，且调整量较小，在进行吊装作业时遇到了较大的困难，浪费时间。后经过反复研究，我们决定将发动机各组件进行合并，作为一个模块化的动力总成来进行安装。其具体方案将整机底架部分进行拆分设计，将其分为两个模块；支撑模块和动力总成模块。动力总成模块由发动机、水箱、安装座、泵组及附件组成；支撑模块则由剩余部分钢结构组成。支撑模块提供接口及支撑位置，动力总成模块则按提供的接口进行安装（图二）。动力模块的底架各安装孔位由工装来确定，直接在焊接工序完成水箱安装座、发动机安装座及附件安装座的焊接工作，不再由总装班到组装现场调整，配焊、支撑模块预留动力模块定位卡口，安装时利用模块定位的方法进行卡紧、定位，初检无误后，焊接牢固后完成装配作业。
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图二
1、分体式主机架 2、动力总成安装支架 3、水箱 4 发动机总成
经过模块化设计后，动力总成部分在独立的焊接支架下进行安装，不需要占用整机装配线，只要按工艺对准安装孔即可完成装配，节约了大量的时间。该部分独立装配后，人员操作空间大大增加，降低了装配难度，且可在线下对发动机总成进行性能预调试，降低了整机调试出现故障的概率。总装班组在进行总装作业时，只需将动力总成整体调入预留接口即可完成装配作业。
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从上表可以很明显的看出，采用模块化设计、装配后，装配过程中的平均消耗工时大大降低，同时首次交检合格率达到100%。该方案有效解决了公司工装设备有限带来的装配精度问题，保证了公司产品的质量，提高了整机装配效率，这就是模块化装配生产在小旋挖生产中的简单应用。从装配的投入成本来看，模块化的装配生产工艺使用的资金与传统的工艺不相上下。但是模块化装配线路不会受到总装生产车间的尺寸以及环境限制；模块装配生产线有利于方便的进行调整和扩展，快速适应生产新的产品以及新的产量要求。