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包装机械设计中模块化设计的应用赵玉善

发表时间：2020/11/20 来源：《基层建设》2020年第22期作者：赵玉善

[导读] 摘要：模块化设计作为一种先进的包装机械设计手段，可以在满足客户个性化需求的基础上，满足市场的变化趋势。

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        摘要：模块化设计作为一种先进的包装机械设计手段，可以在满足客户个性化需求的基础上，满足市场的变化趋势。基于此，本文将对包装机械设计中模块化设计的应用进行分析。
        关键词：包装机械设计；模块化设计；应用
        1 模块化设计的内涵
        模块化设计以分析产品功能为前提条件，商家应先根据自身条件与需求，对模块进行选择。因此，模块需要根据模块特性进行种类上的划分，为客户选择提供基础，让客户的选择变得更加便捷。此外，模块设计趋向半智能化设计，采用此种设计方式，能够降低包装机械的更新速度，让客户能够通过模块的组合确定产品的功能，从而适应市场的飞速改变，促使包装机械有效发展。模块化包装机械的模块大多分为横向类型、纵向类型、跨系列类型、全系列类型四种。其中横向类型是指对产品的主参数不进行改变，用模块来改变产品形态的模块化设计；纵向类型是指在类型统一的条件下，进行定向修改不同标准的产品的模块化设计；跨类型是指在一定程度上对模块的部分性能进行改变，从而产生新型产品的模块化设计；而全系列类型则是综合体，包含横纵向类型，比较全面的模块化设计。
        2 模块化设计的特性
        2.1 设计的简单性
        在进行包装机械设计时，应该考虑能够满足各个方面的需求，根据机械的各项指标与原则，再结合其各个方面的性能进行对应设计，从而完成有关包装机械的整体设计，整体设计过程具有一定的复杂性与系统性。如果合理运用模块化设计就能在源头上简化包装机械的整体设计过程，只需要简单的考虑性能需求，选择能与之符合的模块，再进行整体性融合，就能顺利的完成设计工作。
        2.2 设计过程中的柔性
        生产线所使用的装夹器具均为模块化设计，能够简单、方便更换，从而满足不同产品的生产装配要求，减少生产准备时间和实现多品种小批量或单件量的作业，适应迅速多变的市场需求。模块化设计是将已知特性的柔性单元模块，进行一些特定的组合，达到实现特定运动的目的。然后将这些模块组合起来进行分析。这种方法和有限元法有些类似，就是将一个复杂的机构借助于有限元的划分方法将其分成若干个很简单的基础模型。所分成的这些基础模型的问题已经被很好的解决才行，如果这些基础柔性铰链模型还是没有被解决，继续对其进行划分，直到分解为能够成熟解决的模型为止。模块化设计可以解决一些经典的柔性铰链模型，但对于有些柔性模型，在分解时可能会找不到有效的方法，导致整体模型分析时会有较大偏差。
        2.3 高效的维修性
        包装机械与其他机械产品的属性是不同，但是都会在维修与保养方面遇到难题，通常会出现维修、保养工作上资金浪费的问题，并且还影响设备发挥其实质性作用。如果合理运用模块化设计就能高效解决相关问题，能够顺利保持各项不同的模块设计具有存在的独立性，一旦设备出现问题时，只需要将出现的问题模块进行全面维修即可，能够维持设备的正常运转，进而强化维修工作的便捷性。
        3 模块化设计在包装机械中的应用要点
        包装机械能够满足食品、药品等多个领域的包装需求。一般来讲，企业出于产品更新换代或对产品保护的考虑会经常更换产品的包装或贴标，如果每换一种包装就更换一次设备显然是不切实际的，因此企业考虑选择能够通过模块调整满足不同包装要求的机械设备，这就为基于模块化设计的包装机械创造了广阔的市场。
        3.1 将设计模块化部件之间做好连接
        模块接口的设计决定着机械设备能否顺利发挥其作用，应该按照互换性与可行性原则进行工作，将不同模块化部件之间做好有机对接。并且接口也是不同模块之间保持关联的纽带，要想进一步的提升机械设备运行的效率，接口处的阻力最好适当减小，进而减少模块之间的互相牵制作用。

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相关设计工作者还应该结合不同模块的性能与作用位置进行整体机械装置的组装与设计，促使整体装置都能发挥作用，不同模块之间具有不同的统筹性，并且如果统筹性越强，设备整体性能就越有效，因此还应该统筹设计不同模块之间的相互联系，提升整体设备工作效率与质量。
        3.2 包装机械模块化设计流程
        首先，设计人员要先了解包装机械设备的工作流程，收集资料做好准备工作，了解设备的工作需求并以此为依据将机械设备划分为多个模块。划分模块时也要注意其互换性和灵活性；其次，机械设备正常工作的关键便是接口的设计。设计人员要遵循互换性和可组合的原则设计好模块之间的连接方式，减少接口处的阻力；最后，便是那模块化部件的统筹，设计人员要统筹安排，将不同模块组成一个有机的整体，使设备具有一个良好的整体性能。
        3.3 减短开发周期
        模块化设计的运用还应该同时满足各个方面的需求，在生产过程中，不同的模块也必须具备不同的配合能力，以便在进行实际模块设计时应该考虑各个方面不同的问题。因为模块设计的前期工作量十分大，必须在模块自身问题上进行研究，再结合环境因素对设备应用整体过程进行研究。但是这样可能会在一定程度上提升模块化设计的整体设计难度，以至于出现模块化设计工作的进度也比较缓慢，或者开发周期过长等问题。所以在进行模块化设计时，对应的管理机构应该适当的减短工作开发周期，对前期工作进行明确的简化与合理设计，进而提升模块化设计的整体工作效率，对应的提升模块化设计工作的质量。
        3.4 引用先进技术
        由于模块化设计要完成各分部模块在不同时期的协同工作，要对多种技术的配合进行有效的协调，要充分考虑模块在整个运作过程中出现的各种问题，并提前做出修改，造成了模块化设计开发过程过于繁琐。因此，相关机构应充分引进现阶段先进的技术，以简化开发过程，提升设计开发相关工作的效率，提高工作效果与质量，降低模块化设计的变更率、返工率。如AutoCAD、天正CAD、CAXA等软件，在此类软件上能够对模块化设计进行模拟仿真操作，提前看出模块在系统运作过程中容易出现的各项问题，看出各分部模块之间的不协调因素，并进行及时有效地整改、完善。
        3.5 模块化设计在包装机械中应用的前景
        尽管模块化设计自身存在着很多局限性因素，但是其作用功能却是非常强大的，当前机械装置已经朝着自动化与智能化的方向发展，能够满足越来越多的需求。因此必须在机械系统的整体分化入手，通过模块化设计优化整体包装机械的性能。根据对我国当前情况进行分析，很多包装机械应用模块化设计的程度不高，距其他国家相比存在一定的差异，但是在市场经济与技术创新方面相关单位都给予了后续力量，所以此种模式的发展势必非常可观。
        3.6 加强标准化和模块化设计文件管理
        要紧密结合工程建设和生产运行过程中出现的问题，不断总结经验和教训，提高标准化和模块化设计水平；在设计方法上不断改进和创新，确保标准化和模块化设计成果的先进性和可靠性；在标准化和模块化设计文件的基础上，结合工程项目情况因地制宜，针对性进行符合性核算，编制符合工艺类型、装置规模要求的标准化和模块化设计文件，确保标准化和模块化设计在工程建设中发挥积极的作用。
        4 结束语
        随着社会的进步，人们不再满足于简单的物质文化需求，开始追求产品的个性化，使得包装机械的设计遇到了很大的挑战。模块化设计作为一种先进的包装机械设计手段，可以在满足客户个性化要求的同时，顺应市场的变化趋势，帮助包装机械企业完成改革，解决目前的困境。
        参考文献：
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        [2]李静.机械设计中模块化设计方法的应用[J].湖北农机化，2020（13）：61-62.
        [3]邱洪辉.模块化设计方式在机械设计中的应用[J].南方农机，2020，51（10）：132.