机电产品的绿色设计

机电产品的绿色设计摘要：绿色设计已成为我国机械制造业实现可持续发展的有效途径，具有广泛的应用前景。绿色设计中不仅要考虑企业自身的经济效益，而且还要从可持续发展观点出发，考虑产品全生命周期的环境行为对生态环境和社会所造成的影响，通过节约材料，优化设计方案，对材料的回收再利用等方法，最终取得良好的经济效益、生态效益和社会效益。本论文以材料选择、可拆卸性设计为主进行的设计。关键词：机电产品；材料选择；绿色设计；1引言进入21世纪以来，以保护环境、实现人与自然和谐发展为目标的绿色浪潮正在全球全面兴起。在这股浪潮的推动下，一种全新的设计理念——绿色设计，成为设计领域人们关注的一个重点。将绿色设计融入机电产品的设计开发之中，是可持续发展战略思想在工业产品设计领域的重要体现，将对人类社会的发展具有非常深远的意义。当微电子技术、大规模集成电子技术和机械工业相结合，从而使古老的机械工业蓬勃发展的同时，却产生了对能源和原材料的巨大消耗和浪费及对生态环境的日益破坏，使得全世界的技术人员和环保人士都在全力解决此类问题，美国、日本、德国等取得了不少成果。我国的资源并不丰富，但环境污染问题己经非常突出。我国的工业发展至今仍然沿用高能耗、高投入的粗放型工业发展模式，单位能耗比发达国家高出1-3倍，“三废”排放量大，污染严重，严重影响了我国产品在国际市场上的竞争能力。现在中国已加入WTO(世界贸易组织)，可以预见，在不久的将来，国外的绿色产品将会大量充斥国内市场，我国的企业将会遭受更加激烈的竞争压力。因此，开展绿色设计与制造的研究与应用已成为我国迫在眉睫的任务。２机电产品绿色设计和传统设计的对比2.1传统设计在传统的产品设计中，设计仅涉及到产品寿命周期的市场分析、产品设计、工艺设计、制造（CAD／CAPP／CAM）、销售及售后服务等几个阶段，而且设计也主要是从企业自身的发展和经济利益出发，仅仅考虑如何满足用户要求，满足产品的基本属性（如基本功能、质量、寿命、成本等），而不考虑或很少考虑环境属性，其设计指导原则是只要产品易于制造，并且具有要求的功能、性能即可。按传统设计生产的产品在达到其使用寿命后基本上成了一堆垃圾，传统产品设计是从“摇篮到坟墓”的过程，传统产品的寿命周期具有开环性。长期以来，尽管这种开环运行模式曾经极大地推动了社会的发展，但它是以破坏生态环境、加速资源枯竭为代价的。随着现代科技、经济的飞速发展，传统设计已经无法满足社会发展和环境保护的要求，采用一种新的设计理念和方法来逐渐代替传统设计方法就成为解决上述问题的关键。2.2绿色设计1.绿色设计的含义绿色设计作为具有环保意识的设计，它不同于传统的从摇篮到坟墓的设计，而是一种从摇篮到再生的设计。它采取并行工程的思想，采用全生命周期评价、分析，将产品的设计、制造、使用和最终处理作为一个整体来加以重视，从产品的最初设计起就开始防治污染，预先考虑产品在制造、使用和最终处理(即产品的全生命周期)中可能给环境带来的负面影响，然后在设计中加以解决。设计中充分考虑产品的环境属性和资源属性，在考虑功能、质量、开发周期和成本的同时，也将可拆卸性、可回收性、可制造性等作为设计的目标，在产品设计时，选择与环境友好的材料、机械结构和制造工艺，在使用过程中能耗最低，不产生或少产生毒副作用，使产品及其制造过程、使用过程和报废处理后，对环境和资源消耗的总体影响减到最低[1]。由于产品成本的80﹪～90﹪取决于设计阶段，因此绿色设计决定了绿色制造系统的效率，是绿色制造的核心。能源能源回收和焚烧通过热裂解的清洁燃料的生产产品拆卸材料拆解处置环境空气水产品回收原材料加工流通使用维护产品制造提取重复利用利用再造原料再生能源其他废物废渣废水废气图1产品的生命周期过程与传统设计相比，绿色设计的内涵更加丰富，主要表现在：绿色设计将产品的生命周期拓展为从原材料制备到产品报废后的回收处理及再利用。图1描述了一个产品的生命周期全过程，即从地球环境(土地、空气和海洋)中提取材料，加工制造成产品，并流通给消费者使用，产品报废后经拆卸、回收和再循环将资源重新利用的整个过程。在产品整个生命周期过程中，系统不断地从外界吸收能源和资源，排放各种废弃物质。利用系统的观点，将环境、安全性、能源、资源等因素集成到产品的设计活动之中，其目的是获得真正的绿色产品。由于绿色设计将产品生命周期中的各个阶段(包括原材料制备、产品设计制造、产品使用维护、回收处理及再利用等)看成是一个有机的整体，并从产品生命周期整体性出发，在产品概念设计和详细设计的过程中运用并行工程的原理在保证产品的功能、质量和成本等基本性能的条件下，充分考虑产品生命循环周期各个环节中资源和能源的合理利用、环境保护和劳动保护等问题。因此有助于实现产品生命周期中“预防为主，治理为辅”的绿色设计与制造战略，从根本上达到保护环境、保护劳动者和优化利用资源与能源的目的。2.绿色设计的特点1.节约资源和能源：绿色产品设计从整体上优化了产品性能，使组成产品的零部件和材料得到充分、有效的利用，减缓了资源消耗。曲2.盆从源头上减耕少了环境污把染：绿色产末品设计减少鸣了废弃物产惕生，减少了营处理垃圾带矛来的种种棘延手问题。稻3.画有利于生态送系统的平衡程和实现可持采续发展是绿搅色设计的核象心所在：绿飞色设计力图绵将产品制造损和使用对环顺境产生的负虏面影响降到股最小。燕综上所述，响绿色设计的漫目的就是利致用并行设计超的思想，综畏合考虑在产佳品生命周期爬中的技术、竹环境以及经射济性等因素饲的影响，使笛所设计的产住品对社会的侮贡献最大，垄对制造商、躲用户以及环步境负面影响叉最小皮[煎2谢]估。考3劣.仓绿色设计所碌遵循的原则深奥绿色设计与万传统设计相拆比较，应该嫩遵循以下主麦要原则确.嫌l)资源、春能源最佳利传用原则代该原则包含像两层意思，遗一是在考虑倾选用时，应拘尽可能选用纪可再生的资蔬源、能源砌；膊另一方面，仍在设计上应嫌尽可能保证单在产品的整轮个寿命周期想中得以最大迈限度的利用衣资源及能源棒。历2)句“沃零污染界”券原则卡绿色设计应疗彻底抛弃传冈统的铸“项先污染、后何治理才”碗的末端治理叨环境保护方烫式，而实施号“掉预防为主，拐治理为辅角”绝的环境保护叛战略，因此嫁设计时就应盼充分考虑如偶何消除污染残源，从根本都上防止污染唯。产品寿命慢循环周期中盈环境污染趋邪于零为最佳饥状态，是绿丝色设计所追跳求的最终目巧标。奏3)剩“吸零损害继”衬原则音确保产品寿茅命周期中对宴操作者良好幕的劳动保护鄙是绿色设计阶必须遵循的谱设计原则。项从设计上不约仅要从产品最制造和使用叮环境以及产浸品的质量和虽可靠性等方金面考虑如何复确保生产者跪和使用者的劣安全，而且陶还要使产品贼符合人机工可程学、美学帆等有关原理苗，以免对人家们的身心健亮康造成伤害约。总的来说其，应力使损稠害趋于零。恋4)技术先家进原则辞绿色产品生板产过程中，诞不仅要实现跑产品方便实涂用、无冗余纲的功能，而绞且还要力求圣所生产的产取品在寿命周低期中节资、尸节能、劳保盆性好、环保惕性好，这是夫传统生产技幅术所难以作功到的。因此极，绿色设计凉考虑生产技是术时，技术宾先进性是一盐个十分重要厦的设计原则伟。佳5)整体效凳益最佳原则管与传统设计敲不同，绿色故设计中不仅裁要考虑企业床自身的经济栗效益，而且足还要从可持盖续发展现点元出发，考虑走产品全生命埋周期的环境签行为对生态革环境和社会玻所造成的影缸响，色设计鹅不应只片面幸地追求某一搞项效益而忽态略其它，应柄该追求整体接效益最佳化香。雕3完机电产品爱的誉绿色设计街址蒸碗扎处渠穿精散3.1材料暴选择聚饶在机械产品北生产制造过英程中，人类碎既期望获得览大量高性能棉或高功能的反各种材料，赚又要求有一慧个良好的生澡态环境，达胳到可持续发壳展的目的。颂从资源、能嫩源和环境的改角度出发，蛋提取、制备晕、生产、使摘用、再生和惧废弃材料的班过程实际上持是一个资源缸消耗和能源民消耗及环境丑污染的过程尊。而在这个除过程中，材聚料选择是产沙品设计的转第穿一拴步税，挨其绿色特性飞对产品的绿寨色检性趟能具有重要假的影响。惧她鸟产品材料的扩选择与环境软的关系山各种统计表闸明，从资源筛、能源消费航的比重和造攻成环境污染美的根源分析赠，材料及其中材料加工过彩程是造成能躺源短缺、资号源过度消耗机乃至枯竭和呈环境污染的屈主要根源之紧一，这就要研求人们重新妄评价过去研果究、开发、鱼生产和使用嚷材料的活动京，更新忽视兴环境恶化、寺单纯追求高榆性能高附加约值材料的观治念，探讨发肆展既有良好成性能和功能辉、又对资源骑和能源消耗乳较低的并且纱与环境协调霉较好的材料旋及其制品。谱材料的环境攀协调特性评差估是绿色产将品设计过程排中材料选择光的重要依据淡之一。它是贿指材料在其莲生命循环周狸期内节省能左源、节省资锄源、保护环守境、保护劳雷动者的程度愉。材料选择担的环境协调辫性原则包括统：幸1）材料的哭最佳利用原脊则偷提高材料的欠利用率，材耽料的利用率异的提高，不招仅可以减少仰材料浪费，蛋解决资源枯贝竭问题，而询且可以减少芽排放，减少鲁对环境的污便染。亿2）能源的尊最佳利用原产则域材料生命周景期中应尽可冲能采用清洁掀型可再生能护源干(栏也称绿色能虏源框)折，如太阳能昨、风能、水既能地热能等牺。材料生命些周期能量利辈用率最高原角则，即输入奉与输出能量奖的比值最大可。自3）污染最扒小原则凯材料生命周翁期全过程中虹产出的环境茫污染最小。食材料选择时魂必须考虑其篇对环境的影厅响，严重的盈环境污染会干给人类乃至奏整个生物圈渔造成巨大的畜损害练[湖3话]他。饭签器绿色设计对程材料的要求吊绿色产品首窗先应要求构咽成产品的材匆料具有绿色磨特性，即在谦产品的整个绿寿命机电产俭品可拆卸性颗设计理论研鄙究及实现周韵期内，这类餐材料应有利拦于降低能耗常，环境负担法最轻。具体荡符合以下几观点惊：野1)所用材霞料应是低能筐耗、低成本订、少污染的渠材料。这是诵从所用材料醋自身的生产信过程来考虑俱的，因此，讲绿色材料对酿材料本身的诵制造过程也多提出了严格贿的要求。威2)所用材诞料应是易加察工且加工中木无污染或污彼染最小。这攻是从材料制事成零件的制微造过程来考充虑的。施3)所用材吃料应是易回金收、易处理哑、可重用、窄可降解材料失。这是从产厚品报废后易汉于处理的角掀度来考虑的讨。脚3崖.1.3物朗材料的性质谨1温.丸材料加工属焰性真1)材料的赏相似性:选旗用材料与加以工零件形状慨相似，有利劳于节省材料葬，合理使用惧能源。驰2)材料加傅工难易性:主选择易加工罩的材料，减症少能源的损瞎耗。另3)材料能求耗性:选择赵低能源含量甜材料，以便江节约能源。平2完.怖材料环境属乔性顶1)毒性:忧尽量选用无叠毒、无害的罗材料。胖2)易燃性仰:减少易燃省材料的使用枪。讲3)腐蚀性吉:减少易腐祖蚀材料的使级用。啦4)分解性叙:选择容易谈降解材料，企废弃后能自息然分解并为希自然界吸收杜，保持生态剖平衡。凶5)回收性信:材料易于游回收处理。躁6)再利用妄性:材料可柳以循环利用野。柿7)污染性牲:减少污染绣材料的使用稳，尽量使用虑低或无污染判的材料。3.经济性秧l)成本:插选用低成本馒的材料，节碎约产品成本堂。朴2)加工成敞本:把材料民加工成零件标。榴3)回收成乘本:循环利争用的材料、咱产品报废后语，材料应易尸于回收，并梅经济性地适娇当处理后再能资源化。蒸4)废物处禁理成本:下否脚了和不能株再利用材料嫁的处理费用贴。乔榆材料形状桐选用分析碌1床.摧合理设计构蛾件的截面形显状霜对于受弯构讯件，弯曲正饼应力在截面座上的分布是括距中性面愈久远应力愈大牲。从节约材猾料的角度来距进行受弯构摔件的截面设享计。受弯构扯件的设计中架工字钢是较摸为常用的截柜面形状表败1演罗列了集中馆截面形状的脂抗弯模量。面表照1株几种截面形论状的抗弯模个量参截面形状糕抗弯模量隔(村相对值评)罪1敬2.90霉1.18押2.33僚2.75圆对于脆性材间料，如铸铁正等，由于其探抗压性能优剂于抗拉性能赤，因此在设蔽计受弯构件脊时，根据受尿力和变形情惭况，将材料江特性和应力古分布结合起丈来考虑。疮机械零件多该在交变应力捐下工作，据和机械零件失午效的分析，剃80%谊的失效属于贸疲劳破坏。狂因此提高抗鸣疲劳破坏的隆能力，可以割避免材料的纠浪费。稳2.博合理设计形嘱状咐在机械产品冒中，为了节摇省材料和减父轻自重，常难采用以下的邻结构：袖1）设计加役强筋姑几乎所有的怎铸件都设计蠢有加强筋，弹增强构件的聚强度和刚度锄。延2）骡选择合理的赔箱形结构芹箱体结构不岔同，其刚度废也不同。如牙表2所示糊表瘦2约可三种截面形磁式的刚度比烧较截截面榨形状抢I下弯泼1绍1.17氏1.55秧3）提高接袭触刚度敢多零件连接候的结构，接票触表面的刚俭度会影响结绘构整体刚度钥。为提高接伯触刚度，对脂有相对运动班的接触表面缺，如机床导长轨和滑台，展其表面粗糙谜度应该适当易要求；对于娃固定接触面他，需施加适捐当的预紧载弹荷，如合理协设计螺钉的姑数量及分布王，并规定装及配时螺钉应朽具有的预紧完力吓[继4辜]抬。觉4）机械装涛置的轻型化餐设计瓶在满足产品母功能、性能穷的前提去下，进行机缴械装置的轻存量化设计不典仅可以节省廉材料，而且洗可以带来很现多优点：能络减轻其它部甩件或构件所匠承受的载荷检，从而减轻唐机器的总重滤量，减蜡由于机器重敞量的减轻，层能使有效载妇荷增加塌(归如车辆、挖百掘机等虹)六；节省能源素，减小运行狗费用。分告按照节材胆原则进行工套艺设计升1）合理进巾行工艺设计贩，减少废次唇品、提高产散品合格率速减少废次品逆、提高产品野合格率主要裁是通过合理纳的制造工艺慨来实现。设集计时，应从预如下几个方声面分析着手东：悟（迅1美）统选用高质量赔的加工原材需料泻（甘2驶）止合理的产品粉结构工艺设纠计钻（进3）正确制黎定加工工艺富方案跳2）合理选恒择零件加工悲成型方式醉零件成型的尚工艺方法可扬分：材料去召除法凳(贩如车、铣、识刨、磨钟)虾、材料变形短法耻(钓如锻压、冲绸压夺)雹和材料添加雅法术(擦如铸造、注破塑和快速成闹型制造叉)蒜。在材料去须除法中，不鸦可避免地会孕产生一定的羞边角料或废库料（切屑）埋，如切削加普工的材料利杨用率一般为度65%杜-缺70%笛，而车削加贪工仅为袖60%劈；材料变形逝法的材料利苗用率有所提骡高，但也不害可避免会产胁生一定的废办料，如冲压懒加工会产生尤大量的下脚窗料，材料利阳用率约为睁80%举，最高也不亩会超过咏90%氏；冷挤压的斗材料利用率笛约为疼80%松以上，高时马可达印93%职[饭5纳]影。洁3.禽2写可拆卸性蜻设计疲随着社会生坛产力的发展患，人们对物滨质条件要求矿的不断提高骡，产品更新荣换代加速，提产生了大量证的废弃产品匆。然而这些谨废弃产品并则非毫无价值枣，其中的许亏多零部件还辆可以直接地摔或通过修复系后继续使用卖，即使不能逮继续使用，蛇其材料通过浩分类回收后助可以继续使醉用，这就需困要对废弃产晶品进行拆卸交回收。拆卸待是产品生命妻周期中的一虏个重要阶段体，是实现从秆“羽摇篮界”络到脚“除再生孤”糊这一闭环过挥程中的一个芒重要环节。宁所谓拆卸就滔是从产品或还部件上有规把律地拆下可虽用零部件的迫过程，同时准保证不因拆唤卸过程而造剪成该零部件津的损伤。廉可拆卸性设游计绕研究如何设酱计产品才能桐高效率、低德成本的进行角组件、零件词的拆卸以及拦材料的分类抛拆卸，以便悉重新使用和缘回收。它是狠设计方法和菌功能工具的穴集合，它将委产品可拆卸番性作为开发众目标，面向榆整个生命周额期对产品可眯拆卸性和拆勇卸工艺性进趣行分析和研缺究，通过减柴少产品零件广数等措施，牛改善产品的母拆卸工艺性系，降低产品苹的拆卸成本卫和时间。妇3.2.轿1庙产品拆卸目备的宰产品的可拆永卸性是产品勿回收的前提匙，直接影响驾产品的再生石性。产品拆属卸的目的主雕要有三方面上，一是拆下遇那些可以被蔽再销售和再呼利用的部件阶，二是拆下抚那些有毒的励、有害的材捐料，三是尽狸可能容易地晒将残余的材线料分离成纯芒净的材料。瞧对于制造成佣本高、革新擦周期长或使活用寿命长的虫零部件可以犯考虑拆卸后馅直接再利用脾，或者修复直以后再利用渔。而对于原敌材料成本高荒，单个零件罩的生产成本腥低，产品生挑命周期短时洞，通常可以作考虑材料拆芬卸后的回收舟。灭对应于拆卸遭的三个目的岭，拆卸也分呀为三种不同末的类型，即遗破坏性拆卸津、部分破坏糠性拆卸和非厕破坏性拆卸迈。显然，破沃坏性拆卸以俘分离为宗旨周，而不管产右品结构的破萍坏程度，一起般采用外力粥强制解除零装部件之间的凝几何约束，狱无须顾及对书象组成零部赴件的先后拆拾卸顺序;部恰分破坏性拆聋卸则要求在错拆卸过程中岛只损坏部分醒廉价零件，晋使其它部分透安全分离，核如采用火焰蛋切割、高压明水喷射切割排、激光切割江等分离连接正部位，拆卸伞过程中需要源考虑拆卸的瓦顺序，以免裹破坏所需拆汪卸的零部件矿;非破坏性券拆卸则是拆尝卸的最高阶似段，在拆卸彼过程中不能皇损坏任何零侍部件，如松割开螺纹、拆著除及压出等金，以分析产或品零部件之堆间的几何约紧束关系为基碑础，通过制训定合理的拆塔卸步骤，逐窑步解除这些舞约束关系达坚到拆卸目的陈。厘产品的拆卸旦是对产品装石配约束关系为的解除，是龟一个解约束蛋的过程。同制一产品结构类可对应着多争种装配方案荡，一种装配傅方案的确定星也即一种约奏束关系的确础定。同时，肠一种固定装挤配关系的解削约束却对应摊着多种的求穷解过程，通皮常文明根据版拆卸策略寻眠求其中二种六最优的约束巡解，所以，飘产品的拆卸握过程不能简这单地等同于靠实际装配的不逆过程途[堵6候]册。宵3.2惩.2堤可拆卸性设默计实施的重装要意义绿1累.提高产品贪可制造和可加维护性有通过对产品煌设计提出修俊正意见，减闻少不必要的逐零件，选用信优化的可拆带卸结构，使芹产品制造装赔配和使用维健护更加方便练。另外对于哀在制造维护段中拆卸下来劲的零部件，胡因它们具有受优良的拆卸夕性能，而使黎零部件重用扁成为可能，琴这样对降低设成本、提高鹊效益具有重隔要意义。差2成.提高产品祝报废回收的达绿色性和经餐济性桨拆卸是产品铅回收不可缺嘴少的组成部畜分，因为只垄有拆卸才能钟保证重新得释到品种纯洁魔的材料及重爱用部件。而抛复杂机电产欲品的回收一聪般直接存放作或者压成碎江片处理，但雅在目前技术秤条件下，粉运碎或分选通套常仅能得到膝部分回收材尚料，且因纯夜度不高只能趣进入低级应桐用。为改善堪这种状况只晓有两条出路催，即提高粉淡碎分选技术泄或者扩大可糕拆卸性，而沸DFD的根作本目标就是蝶提高产品的颂拆卸性能，剧因此DDF锤的应用将有舅利于产品报直废回收的绿鹅色性和经济午性的提高。毅3.2强.3警可拆卸性设婚计主要内容疫1.可拆卸仁性设计标准貌在产品开发毛中，方案设隙计的结果是毒满足功能要羡求的抽象设昂计概念，它浙们在详细设阅计时将被转沸化为具体的啊零部件结构他、空间位置爷关系等，这般一转化过程刑具有咐“准一对多纸”器的特点，即辈同一设计原瞎理可解为多宣种设计方案何。拆卸性设档计标准就是激为了保证产椅品的拆卸性片要求，而为村上述转化过继程制定的专波用设计标准梢。在概念产印品向具体产售品的转化过鸭程中，设计拾人员便可遵绑循和采纳这棍些标准进行岂设计和审核安，以确保产昏品的拆卸性知落实在产品译设计中，并笑最终实现良欺好的产品拆池卸性能。爪2.可拆卸滨性设计程序弦可拆卸性设饺计的研究对蜂象是机电产学品，但实际捡中机电产品雨类别较多，平而且每种产哀品所包含零唤部件数量通浓常都比较大秀，导致机电算产品可拆卸秧性设计工作青非常复杂的顷，因此实际演工作中常作怨如下简化针：颂1)拆卸过艰程由手工完傍成，且无破项坏性。疼2)零部件苦拆卸为一维语拆卸，即零匠部件拆卸时欧其整体沿着坛一条直线运盟动，拆卸时犬不改变运动越。同时拆卸判没有附近运选动。爽3)零部件叙拆卸是串行介的，同一时沉刻只有一个使零部件被拆歪卸移走，不津考虑并行拆摧卸。流拆卸评价通井常是从两方般面着手进行秩，一方面是史产品结构的缸拆卸难易程称度，另一方直面是与拆卸绑过程有关的怪时间、费用森等。而在这纯些指标中，赶有一些是定廉量指标，也三有一些是定娇性指标。摔墙笨与拆卸过程率有关的指标沃获逃与拆卸过程醉有关的指标牛包括拆卸费练用、拆卸时春间、拆卸能江耗和拆卸造孔成的环境影卷响等。亮1）拆卸费殖用狠扬在产品中零部罩件的连接结态构不同，拆朴卸的难易程鸭度也不相同巩，拆卸费用酿则表现为不益同的量值。盏拆卸费用是贪指与拆卸有佛关的一切费炮用，即人力险费用和投资匆费用等。投僻资费用包括娇拆卸所需的更工具及夹具礼、工具的定勾位及夹具送歪进装置的费混用，拆卸操遣作费用，拆页下材料的识距别、分类运察输及存储费朱用等。人力才费用主要是缴指工人工资越。拆卸费用蛋是衡量结构跃拆卸性好坏第的主要指标城之一。某一誓零部件单元译的拆卸费用娇高，则其回窜收重用的价鲜值就小。当喘拆卸费用大厨于该零部件晶单元废弃后白的固有成本偶时，则其就孙完全失去了鱼回收重用的牲价值。由此厉可见，拆卸哀费用越小，动零部件单元瘦的回收重用爬价值就越高却。晌2堪）拆卸时间裹沈拆卸时间（办Tz终）群即拆下某一服连接所需要株的时间。产尾品的某一部彩件单元可能顶是由多个连真接方式组合凝而成，则该皱部件单元的档拆卸时间就童是完成所有肥这些连接所秩消耗的时间翅总和。它包位括基本拆卸鞋时间和辅助俱时间。基本混拆卸时间(钉T岸j筐)是指松开险连接件、将置待拆零件和未相关连接件动分离所花费安的时间；辅势助时间(T荒f撇)是指为完咐成拆卸工作她所作的辅助础工作所花费弟的时间，如梅拆卸工具或梦人的手臂接康近拆卸部位林的时间等。妻拆卸时间越窗长，表明该双构的复杂程掉度越高，产昼品的拆卸性酸能差。拆卸饶时间（Tz夸）全用下式表示倍：钓Tz=恋本T公j练+T访f松汉是不同连接方肤式，其拆卸脖时间的计算句方法不同。锈如单个螺栓拖联接可用下旋式计算：输裹T=T领1倚+T绵2慈电轻谅升其中：奉T叛1仰齿--喝拆卸螺栓的榴时间（分钟防）；捆T胸2蚀--佣其它时间，旱包括分离联余接件的时间聪及辅助时间随（分钟）；卧T--问总拆卸时间府（分钟）；稳转当然，在拆塌卸过程中拆策卸工具、工膛人熟练程度改、结构复杂爬程度对拆卸益时间会有不怎同程度的影咽响，可根据奥具体情况调砍整其修正系士数。冤拆卸时间的万大小确定必盈须来自于实漠际拆卸数据略的搜集、整祖理与分析。牛表3为由时愚间累计法所闲确定的机械遍电子结构中习某些连接的典拆卸、安装偿和更换时间劣[翅7苍]摩。许弃表3呀滑钟某些机电连铅接结构的拆萌卸、安装和柿更换时间逃时间标惹准序号馒项妖

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经杆目仓标眯

历速准袖

名肺时炉

欢反间稻拆基

霜早卸求安廊

霉犁装抹更希

流倡换麻

霞紧固件逼

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藏

冠1晚标准螺钉拨0.16茫0.26扔0.42通2岭六角螺钉兴0.17畜0.43星0.60饲3锯快速紧固件枕（浩1/4葱周）扰0.08影0.05龙0.13孤4禽快速紧固件悲（小于丘1混周）便0.06妇0.06剪0.12涛5朗碟型螺钉脖0.06临0.08衫0.14晒6蜻螺母螺栓堵0.34爪0.44者0.78依7北U较型挡圈纵---拉0.27煮

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表9乳拉环扣锁宁0.03葬0.03截0.06食10咏

塑弹簧夹扣锁寇0.04辞0.03焰0.07帐11拌碟型扣锁扎0.05袭0.05威0.10测挽3)窑拆卸过程中红的能量消耗寺祝钥拆卸产品必筋然要消耗能钓量，其能量锈消耗方式有摧两种，即人槐力消耗和外慌加动力消耗拾（如电能、掉热能等）。盾拆卸单元零四部件所消耗固的能量大小巴也是表明该椅零部件拆卸单性能的一个罪指标。能耗苦少，则该部鄙分拆卸性能栽好。由于机驱电产品中广澡泛采用多种压连接方式，晨如螺纹连接勤、搭扣连接磨等的机械连莫接方式和粘阅结、焊接等疤，因此其拆贼卸能量的计茶算方法也不斥同。机械连委接的拆卸能价量包括螺纹聋的释放能、妻搭扣连接的剧弹性变形能时或连接元件键的摩擦能等诱；而化学连链接方式，可会视其分离方奶法，其消耗攻能可以是融级化能、断裂柱能或溶解能验。如果某一筒待拆卸的零俗部件有多个垮连接，则拆邪卸能量应是区所有各连接粥单元拆卸能都量的总和。膨环4紧）拆卸过程才的环境影响贴害腔拆卸过程的鼻环境影响主哈要表现为噪妻声及排放到密环境中的污刑染物种类和败数量。拆卸汤过程中遇到奏的特殊材料旁（如含有有躲害成份、有选毒成份等的朵材料）应采谁取特殊的拆葵卸方式和保排护手段，拆价卸时一定要堤注意安全，配并将拆下的闷零部件妥善喉分类保管，唐以免引起与统其它部分的岔交叉感染和帖污染环境；除还有一类物娱质，如汽车医中的汽（柴幕）油、润滑臣油等也应妥兄善收集处理信，以免四处晃流动，污染爽工作场地和求环境或因任携意排放而污磁染水资源。喊尘傅高上述指标是逼与拆卸过程已的时间、能跌量有关的指娇标，实际上睡具体结构的剧设计往往是梦拆卸性能的挠关键，也应秤是评价指标讯的主要组成首部分。产品素结构拆卸性布能的好坏通医常都是采用侍定性描述，锅在这里，我自们试图尽可愿能用定量的拔方法来评价殿产品结构的锹可拆卸性。祖当然，无法下量化的指标乱只能以定性医方式来表示途。隙3.3可回创收性设计样造匠机电产酿品的可回收浊性设计就是养在产品设计准的初期充分挨考虑零部件执回收及再生色的可能性仗、沈零件材料的隐回收可能性穗、回收价值柄、回收处理掩方法、回收密处理结构工妨艺性等与回俱收有关的一乒系列问题）兔，并在其他迫新产品，利厌用使用过的兵或废弃产品塌中的零部件围和材料，最器终达到资源趟、能源的最暴大利用，并挑对环境污染雾为最小的一炮种设计思想偿和方法。回卖收设计是循钢环设计，就榴是实现广义练回收所采用竹的手段和方睁法。喉机电产品的向可回收性设得计方法主要邻包括以下内倍容：铲（1）设置巷合理的材料驳分类识别标迫志：机电产顶品的材料种营类较多，为挎了避免不同艰材料之间的株混合，在设俗计时设置明栏显的材料识惭别标志，以闹便分类回收净。常用的识芬别方法有：门将识别标志导制作在模具该上，然后复勺制到零件表垒面的模压标棒志；将识别宣标志用模具片和激光方法肆制作在零件鸭上的识别标姑志等。亲（2）可回执收工艺与方端法贯（3）可回考收性经济评逮价叮（4）可回幸收性结构设盾计胡布从可持续性诸发展的角度卸出发，机电春产品的绿色疏设计在其生童命周期的辱“宫用后废弃回志收穴”议环节有针对鸽性地考虑资究源回收利用掏，往往能够扣取得事半功刚倍的效果。肺这种从产品度设计开始，而而以产品回识收结束并重躬新开始的全爸过程正表明雀了绿色设计似所具备的全洁生命周期性盆[抓8撑]罢。险摆3.4课龙机电产品的新绿色搂设计耽评价听帮摆苍绿色设计是贴一种综合产荷品功能、性筝能、质量、秆寿命和环境担于一体的设栽计新技术，识其设计原则袋是闭环设计括过程，评价连时既要考虑阀产品的寿命爪周期，也要纯考虑产品弃手后处理和再预利用等。因甩此机电产品家方案设计的周绿色评价既畅包括诸如产玉品的性能、鹊质量和成本坑等常规技术店经济评价指猪标，同时也尘包括在产品珍全生命周期桨内的资源消和耗竟和对环境的房影响这两个耻重要目标，丢其决策是一控个多准则决颤策和优化问俱题总[静9蜡]钓。机电产品绿色评估体系机电产品绿色评估体系技术性经济性技术性经济性绿色度用户友好性包装及维护成本原材料成本回收重用成本设计制造成本用户友好性包装及维护成本原材料成本回收重用成本设计制造成本环境属性资源属性能源属性维修性可靠性加工性能废弃处理成本污染处理成本可制造性能源利用率使用能耗使用资源类型可拆卸性可回收性资源消耗量资源利用率大气污染水体污染噪声污染图2机电产品绿色评估体系帮4座绿色设计匹在式数控车床戚的驾应用礼CK752雨5例数控车床具很有一定的代缠表性辱。粘该机床有1思2个刀位，铁采用450展斜导轨，主千电机为11怠kw/1府6kw双速杠电机，床身迈长需750mm进，主轴最高胳转速为24康00r/m答in，X向聚最大进给速搁度为母12m打/min，石Z向最大进刃给速度为餐8m述/min，胶导轨为槽式竞滑动导轨，培系统采用F恶ANUC-肆OTD，机策床主轴采用你交流伺服电赞机直接驱动导的集成化结悲构智[填10俭]斤。捐由于该机床证所有的设计房制造都是按巨照传统的设溉计方式进行迎的，没有考档虑产品生产交制造时对环丝境的污染、教机床报废后过的重新利用宰，因此不符疯合绿色设计僻的要求。下从面将按照上捧述绿色设计标的要求对该撇产品的部分铺结构和工艺坏重新设计，宪并对主要材谨料生产过程够进行生命周士期评价。刚4.1导轨中的可拆分设之计受党设计过程茂机床导轨是经机床的主要桃构件之一，北它的精度直须接影响加工犯工件的直线裳度、圆柱度猪等形位误差是。数控机床订的导轨有滑到动导轨、滚慧动导轨、静肉压导轨三种斤形式，导轨狠的材料和结符构与普通机欺床有着显著芦的不同。数圣控机床的导耀轨对导向精失度、精度保粪持性、摩擦叨特性、运动截平稳性和灵袜敏性都有更期高的要求，菊这三种形式栽导轨各有优永缺点。雪滑动导轨承我载能力强，钻刚度高，抗伐振性好，导根轨导向精度仪高，保持性沟好，因此在党数控机床中扮应用比较普嚼遍。但滑动淹导轨存在摩免擦系数大、贵磨损快、使赶用寿命短、左有低速爬行纺现象和对润海滑油的供油庄量要求较高首等缺陷。榜滚动导轨的歪最大优点是奥摩擦系数小骄，运动轻便侮灵活，低速涝运动平稳性招好，位移精配度和定位精肝度高，耐磨轿性好且润滑益简单。滚动所导轨的缺点嘉是抗振性差窃、结构复杂喘、成本高，仗对脏物比较楚敏感，必须炮有良好的防棋护。生静压导轨主读要应用于大喂重型数控机涉床上，它的辞优点是摩擦艇系数极小，煤运动灵敏.漫位移精度和林定位精度高病，导轨精度关保持性好，柄寿命长.油西膜具有误差撞均化作用，沿导向精度高援。油膜承载中能力高，刚曲度高，吸振匙性好。宅缺点是结构伤复杂，需要提相应的液压肆设备。挥CK752离5数控机床市采用的是整乡体式滑动导亮轨。整体式按导轨制造相绍对简单，但捷磨损后维修充成本高。维撒修时，导轨坛面磨削铲刮爪后出现尾架群中心高下降其，使中心钻肝、铰刀等一麦些刀具无法步使用的情况顽:而且机床礼报废后是整店体回炉加工脉，这样浪费坚大量资源与恨能源，同时竭普通滑动导印轨存在着摩约擦阻力大和踢低速爬行的突缺陷，需对吸其改造。如特果完全改变馆结构，换为意其他形式导副轨，改造成蠢本太高，而挺且其他形式趋导轨也存在使一定缺陷。浸如果能克纺服以上缺陷兽，同时机床脖报废后导轨叹与床身可拆谊卸回收，重贞新使用，这故样可节约大随量资源和能深源，减少环姨境污染。根眉据绿色设计萌可拆卸性设副计思想，下趁文对导轨进洁行拆分设计雁，采用镶钢撑塑料导轨，腥可降低改造油和维护成本显，机床床身预可重复使用普。渣目前导轨所东使用的塑料探常用聚四氟胖乙烯导轨软议带和环氧树殃脂涂层导轨姓，它们的特棕点是摩擦特掀性好，能防涂止低速爬行乎，运动平稳召，耐磨性好顺，工作温度向范围广(-宗200渔℃浆～+苗280恐℃参)，动静晕摩擦系数非疯常低且差别宾小，对润滑宪油的供油量监要求不高。川塑料的阻尼宪性好、耐磨失、能吸收振内动，塑料导衰轨还具有良们好的工艺性撤。滥聚四氟乙烯东(PTFE悦)是一种工吩程塑料，用樱其制造的机玻床导轨软带鼓具有摩擦系林数低、自润尘滑性能好，歉能有效防止啊低速爬行，援保护床身导筐轨不受擦伤闪，化学稳定汉性高和成本惨低等一系列厕优点.但纯菜PTFE耐斧磨性差、导罗热不良、线馆胀系数大、伶吸水吸油后扇体积膨胀、网受载后有洪“是冷流性阻”给等，影响导辉轨尺寸的稳滤定。配如果在PT香FE中填充辛青铜粉和石姿墨制成的软碰带既可提高晚热导率、耐柏磨性、压缩弹强度、拉伸塑弹性模量和尝刚度，又能慕降低线胀系梯数，改善导小轨尺寸稳定岸性预。政实践表明，覆填充PTF免E导轨软带猛能满足现代斧数控机床、两精密机床和俭大型、重型伴机床导轨的扯技术要求，仰是制造机床太导轨的理想已材料。原料座:PTFE虚SFX-培2，应符合核GB832携9-87要付求。胆4剖.1.2鸣工艺流程发机床导轨软剖带生产工艺上流程如图喷3锐导轨软带的墨生产工艺前向几道工序(圾从原料选择飘、干燥、过殿筛，一直到珍表面活化处画理)可直接垒到市场或厂烛家购买，其灭余工序在机禾床厂完成。殖发PTFE青铜粉干燥车削烧结预成型混合过筛粘接PTFE青铜粉干燥车削烧结预成型混合过筛粘接固化检验涂胶表面化处理粘接面处理导轨软带面刮修打光成品加压室温纱1）刘软带待粘接慧面的清洗跨将软带待粘狮接面用丙酮哄或酒精擦洗给，除去油污雀和其它赃物档，将两条软剑带背靠背用瑞双面胶粘牢树，浸入盛有协处理液的储国槽内，15分min后取馒出，用条90骆℃遗左右热水冲霞洗，除净N畏aF和Na壳OH等残留盖物，待其晾跨干后表面呈璃深棕色，此插时软带表面豪的碳键就可剖以与粘合剂延粘接了。盏2）机床导吩轨与软带的殃粘接态机床导轨粘篇接面先用粗垮砂纸打毛，询再经汽油、川丙酮除锈、颠去油污。将著导轨粘接面溪和软带己处拒理的粘接面车均涂上环氧类树脂/聚酞载胺(2/1航)混合胶，巾互相粘合后暮在室温下施敬加一定的庄精力，固化4桶8个小时后赤即可完成粘域接。围贴塑导轨有盘两种形式，倦一种是在下适导轨面上贴驳软带，上导舟轨面为铸铁算;.另一种查形式是上导方轨面贴软带位，下导轨面唤镶钢。由于催金属在软带副上滑动时的壁摩擦系数要塞比软带在金盾属上滑动大帮一倍以上，仙因此要避免砍采用金属为逗上导轨，软亡带为下导轨排的匹配方式灾。镶钢～塑御料导轨采用腐上导轨面贴给软带，下导猎轨面为镶钢长条，镶钢条已的加工工艺科为:锻造途→闪正火揭→暑退火流→拜粗刨泡→日去应力伸→柿精刨申→相粗磨彩→弱钻孔乎→抬表面淬火避→株精磨。撒表4掌障导轨结构的欢摩擦系数比新较心导轨结构形名式晴滑动导轨摊滚动导轨颠静压导轨评下导轨贴塑渡镶钢贴塑导络轨鸣摩擦系数询0.07发-嚷0.12奔0.002偏-规0.005竹0.001林0.02期-渐0.04萄0.009健-冷0.02促面等宽(锤80mm句)，厚屑25mm格，长度根据福床身的长短监选择，每根企长320瓣～适400mm拾之间，两根斤镶条之间采彼用45删度店坡口连接，隶保证上导轨鼓在接口处运妖动的平稳性趟。肺这样导轨面丝磨损后可直珍接更换钢条赶，机床报废奸后床身可重政复利用，节呜约了钢材资统源，减少环召境污染，符垒合绿色设计挠的要求帜。勇4.2矩机床包装诉的怠绿色设计匹刚牧机床包装直惑至现在主要妥采用木材和痕混凝土两种坡材料，其中控绝大部分是炒木材包装。布以本产品为秀例，一台机恢床大约需要头75kg慌的木材，如河果把边角料企算进去，大藏约需要碑100kg帆木材，20未0个铁钉，拐紧固螺栓M槐16X2驶00共16哈个，钢质包误装带司12米忽，塑料薄膜理，顶部有防袄水沥青，每练台机床包装虽木材需花费合800－1周200元左循右。木材虽窃属于环保材霞料，但国内转木材紧缺，礼大量砍伐会睬造成水土流毒失，破坏生写态环境。目拌前国内机床钱年产量大约毯为4万台，布按每台为霉100kg肌木材计算，宋一年需要木农材400万股kg，折合很6000立线方米。由于油拆卸过程中拍破坏了部分践材料，所以捆厂家基本没成有回收，而笛且拆卸工作廉量大(一个至人需用2－朵3个小时)绍又不安全(亡主要是有铁勺钉的缘故)矮，需对其可若拆卸性设计适[饮8机]党。渣混序凝土包装是孕采用石灰、绩水泥和沙子窗做成混凝土烫，侧面和顶虎部挡板用竹鹊子做加强筋区，底部大梁泄用钢筋做加截强筋，这种缘包装的价格符相对于木材悬要便宜一些莫，但包装材齐料笨重(约考150kg小以上)，运沟输和拆卸过仇程中常常破上损，基本无淋法回收，废迫弃后产生大唇量的固体垃河圾予。源不同尺寸规怨格的机床需裕制作不同的布浇注模型，横比较麻烦，来现在厂家基裹本淘汰这种篮包装。作机抱床包装材料盐要达到绿色宇要求，应满读足少污染或你无污染、可挤循环利用、弟可回收、可域降解、重量悦轻、易拆卸梯、易组装、袜防水等特点压。所选材料仅硬度不能太漫高，要有一痰定的韧性和幸柔性，以防截机床运输过模程中颠簸，墙可能碰伤机有床外观或零矿部件。乐根据绿色设昨计的可拆卸粉、可回收的均设计思想，呈须对机床包任装重新设计缴或寻求替代父材料，同时冠要满足绿色披材料的要求甲。质4缠.2.1宰木材的选璃择效由于木材具巨有可降解、丛无污染等特锁性，木材的预开采、加工滑、使用、解叮体和废弃的岸整个生命周根期过程中，勇能源消耗是稠较少的，与析铁、铝等金南属相比木材杂在制造过程甘中排放的二依氧化碳是极飞小的。与混惭凝土相比，鸭制造时耗费字的能量相对贱大一些，但脾因木材是有梳机体，大量毫的碳以固体雨形态储藏在碑其中，综合侍考虑就会知桂道木材排向文大气中的碳田的平衡数为胖负，另外废患木材可再利算用或者说再印生循环，同莲时还具有生坛物降解性，扑即使废弃也庄很安全，最乖后还可把它唱烧掉。另外呀，木材可以悠再生产，在陶生产过程中越形成森林，接对保全地球摸环境有重要运作用。仙肢4退.2.2昼废弃塑料疾虽说木材是济一种环境材字料，但由于洲我国木材资皇源紧缺，过萌度砍伐会造段成水土流失樱，气候变暖猴，破坏整个辱生态环境，唐因此应节制泪使用，寻求尘替代材料。黄根据绿色材优料选择原则俱:尽量不用讯或少用短缺计的原材料，杏多用废料或缓回收材料作术为原料。本霉文可选用废狭弃塑料来替矿代木材，以悠充分利用材最料资源，降搞低生产成本莫，保护生态郑环境。停塑料属于有龟机高分子材韵料，原料主学要来源于石诊油化学工业扇。我国19浅98年塑料青产量为90嘴0万吨，居年世界第五位妄。塑料有热良塑性塑料和似热固性塑料央两种，热塑革性塑料主要绘发生可逆的嘱物理变化，碧热固性塑料材主要发生不像可逆化学变炎化。热塑性兼塑料的消费心量占全部塑彩料的90%木以上。塑料机在制造过程商和使用后的骨废弃物达到疑产量的一半然以上。机床辽包装对材料荡的要求不高条，如果采用疫废弃塑料为挂原料，不仅转可节省大量址的紧缺木材资，而且减少旗废弃塑料对关环境的污染扇。惹废旧塑料主求要有聚氯乙像烯(PVC在)、聚乙烯稍(LDP畏E,HD络PE),聚隆丙稀(PP耐)、聚苯乙新烯(PS)斑;聚对苯二总甲酸乙二醇瞒醋(PET雷)等几种塑爷料。海1）排PVC废塑五料的再生循橡环那PVC废塑金料主要来源况于生活包装马袋、餐具、李饮料瓶、地算膜和生产过棕程等，每年道废弃量几乎特100%曾。左PVC运输申材料寿命为笔5年，我国魂PVC的废墨弃量达16龟8.6万吨辩，这些废品具污染了河流旺、土地等生煌态环境。掉PVC再生像利用PVC筝废塑料烘干知后再研磨成版再生料，再旱生PVC塑毫料与原PV免C原料的性甜质非常接近翁，而价格却甲比纯PVC另低20%－乡30%。我佳国己将回收堡的PVC废啊制品用于制拌作管材、家擦庭用具等的袖原料。疗2）境PE废塑料振的再生循环衫PE是产量绒最大的通用治塑料之一，翅主要用于制跟造农膜、包绕装膜、软管典等制品。由荒于PE分子洽中不含氯元堪素，而且在滴通常条件下滥不易裂解，仿所以处理P惧E废塑料比犬处理PVC摘废塑料要容蹈易。PE钢再生利用一阅般的PE废陶塑料经粉碎弹后，可用挤于出机塑化和箭成型(如再妻生PE原料辨、再生管、感再生膜)。猎或者裂解P培E制成液体乳燃料。稀3）顿PP废塑料西的再生循环胶我国年生产植和进口的P欲P总量达2击88万吨，枕主要用于管栏、汽车部件针、编制袋等园。PP与P拿E类似，由仁于不含氯、鉴硫等重金属目，且PP废圾塑料的物理陵化学性能几狐乎无变化，樱因此，PP暖废塑料既可效直接再生利晃用，也可油肿化或焚烧利弃用其热能。裹4）渐PS废塑料同的再生循环谅我国年生产剖和进口的P页S总量达1决86万吨。等PS具有价泄格低、加工肾方便、性硬投而刚、化学醉稳定性好等柜优点，广泛留用于家电、遮工业配件等拣产品的减震晋包装和保温南材料。再生剖利用PS塑彻料可采用以胖下方式:技①跳直接热熔P肥S再生利用驴:晃②巡填充改性其湖他材料:帅③航制作涂料、框改性材料、炒防水材料、辣粘结剂等;鱼④穗裂解PS制爷作单体及供披料油。干5）僵PET废塑晨料的再生循纹环丽由于聚对苯个二甲酸乙二非醇酷(PE怀T)的强度很、可回收性贩、耐热性等条均较好，所蚀以被广泛用守于饮料、食槽品包装、机吊电及化工行浩业。回收工气艺过程主要晴包括:粉碎箱、气流分选旷、清洗和水顺浮选、原料售利用及产品率开发等。师在以上几种梯废塑料中，木适合