液压挖掘机的模块化设计与反求工程设计

模块化设计是欧美国家20世纪50年代提出的一种新的设计概念和设计方法,它是一种着重解产品品种、规格与设计制造的周期、成本之间矛盾的现代设计方法。模块化设计是将产品统一的功能单元设计成具有不同用途或不同性能可互换选用的模块或组件,在更好地满足用户需要的同时,达到节约材料和能源,减少环境污染,实现产品循环利用的目的产品的模块化系统由功能模块和非功能模块组成,功能模块又包括基本功能模块、辅助功能模块、特殊功能模块和适应功能模块等,非功能模块则是指用户专用功能模块及其他模块。模块化设计要求在产品的整个生命周期内,优先考虑产品应有的环境属性(可拆性、可回收性等),然后考虑产品应有的基本属性(功能、质量、寿命、成本等),因此被称为“绿色设计”的有效手段之。采用模块化设计能有效减少产品开发时间,方便产品的升级,提高生产效率和产品质量,缩短产品的订购周期。

反求工程设计，反求工程也称逆向工程,反求工程设计是以现代设计理论方法、生产工程学、材料科学为基础,用各类专业人员工程设计的经验、知识和创新思维,对其已有新技术进行解剖、深化和再创造,而应用于产品开发和仿真制造的一种并行设计开发技术。它以产品原型、实物、图样、技术文件或影像等作为研究对象,应用系统工程学、产品设计方法学和计算机辅助技术的理论和方法,探索并掌握支持产品全生命周期设计、制造和管理的关键技术,进而开发出同类的或更先进的产品。

反求工程设计按照产品引进、消化、吸收与创新的思路,以“实物、原理、功能、三维重构、再设计”的框架模型为工作过程,最主要的任务是将原始物理模型转化为工程设计概念或CAD模型,充分利用反求工程技术,并将它和其他先进设计和制造技术相结合,能够提高产品设计水平和效率,加快产品创新步伐,提高企业的市场竞争能力,为企业带来活力和显著的经济效益。设计工作是一项涉及多种学科、多种技术的交叉工程,它既需要方法论的指导,也依赖于各种专业理论和专业技术,更离不开技术人员的经验和实践。现代设计理论和方法是在继承、发展传统设计理论和方法的基础上融会新的科学理论和新的科学技术成果而形成的。因此,使用现代设计理论和方法时,不能完全抛弃传统的方法和经验,不能把现代设计和传统设计截然分开。

因此,提高挖掘机的机电一体化程度,进而实现挖掘机的自动控制,无疑是解决上述问题最理想的方案。值得庆幸的是,相关学科和技术的发展为挖掘机的机电一体化,乃至自动化展现了广阔的前景。近10年来,随着高新技术的不断引入,特别是现代电子技术、计算机技术、自动控制技术和传感器技术的快速发展,使挖掘机在控制效果、作业精度、人机工程等方面具备了非常大的提高空间,实现挖掘机局部操作控制的自动化甚至整机的完全自动化、智能化;同时实现挖掘的自动化还是进一步提高挖掘机的作业能力和效率的需要。