第8讲：拆卸设计.ppt

绿色设计与绿色制造 第四章 拆卸设计 机电学院 樊瑞 拆卸设计是绿色设计的主要内容之一，产品拆卸性能的好坏对产品使用过程中的维护及废弃淘汰后的有效回收、重用等均具有重要意义。本章就拆卸设计的概念、设计方法与设计准则、可拆卸性的评价、拆卸设计的方法步骤及效果等进行讨论。 4.1拆卸设计的概念与特点 4.1.1拆卸设计的意义 拆卸是产品回收和重用的前提，无法拆卸的产品既谈不上有效回收，更谈不上重新利用。如何既保持社会对各种消费产品的不断需求，又能节约资源能源，已引起人们的广泛重视。实现这种目标的有效途径就是延长产品的使用寿命或使构成产品的零部件或材料能够重复利用，而重复利用的前提则是产品能够有效地拆卸回收。 4.1.1拆卸设计的意义 由于现代化机械产品很多都是机电结合的或多学科交叉的技术密集型产品，有些产品兼有无污染或有污染部分，给拆卸带来了许多困难；整个产品废弃淘汰后，可重用部分由于拆卸困难而难于回收重用，即使能够拆卸，也由于拆卸过程费事、费力、经济性差，回收重用的价值不大。不可拆卸不仅会造成大量可重用零部件、材料的浪费，而且因废弃物不好处置，还会造成严重的环境污染。 图4一l所示是产品整个生命周期的物流过程 传统设计中，设计人员考虑的主要因素是产品的功能需求及制造费用、原材料费用等经济因素，对产品废弃淘汰后的拆卸回收考虑很少。 这种设计理念存在的问题是： 一方面，随着消费品种类的不断增多及使用量的不断增大，用于生产制造这些产品的资源、能源消耗量大幅度增加，造成了资源能源的短缺，影响了社会的持续发展； 另一方面，由于技术发展和消费的个性化、潮流化等因素的影响，产品寿命周期越来越短，废弃淘汰速度不断加快。 因消费品产量的迅速增加及越来越短的产品寿命周期导致了大量的废旧产品被弃置，其明显的影响是废弃物的填埋场所不断缩小，废弃产品的处理处置费用迅速增加，使得环境状况恶化，资源能源浪费严重。在满足社会对各种消费产品需求的同时，做到对环境影响最小，资源能源得到最大程度的有效利用已引起社会的l广泛重视。实现这个目标的有效途径就是对产品能够进行有效的拆卸，以延长产品的使用寿命或使构成产品的零部件或材料能够重复利用。 拆卸设计已经成为机械设计的重要内容之一，拆卸性能已成为衡量产品设计优劣的重要指标。例如，对今天的汽车设计师和制造商来讲，单纯追求“装”已不是难题。相反，困扰他们的却是“拆”的问题，即在设计制造新车时，便要考虑废弃以后方便地拆卸、处理，且不会产生环境污染。也就是说，“拆”的设计成了衡量设计水平高低的一个重要标志。 国际商用机器公司预言：10年之内，所有产品都将是可以拆卸和翻新的。因此，拆卸设计是保证产品具有良好拆卸性能的主要途径和手段。 4.1.2装配设计与拆卸设计 装配与拆卸是产品结构设计中相互对立的两个方面。易于装配的结构并不一定易于拆卸，拆卸也不完全是装配的逆过程。因此，如何使产品结构既具有良好的装配性能，又能按所希望的过程进行拆卸是绿色产品设计中必须解决的问题。 1．装配设计 装配设计(Design for Assembly——DFA)的出发点在于尽可能快地将某一产品装配在一起，并确保最终装配质量。从广义上讲，DFA就是在产品设计的初级阶段，对产品的装配过程进行量化分析，优化产品设计，减少装配时间，以获得最低的装配费用。无论是确保产品的可装配性，还是减少产品的成本，DFA通常所采用的手段是尽可能减少组成产品零部件数量，并确保所有零件易于制造和装配。 DFA的设计准则： (1)使用最少零件——减少零件数量的最好方法就是取消功能重复的零件或使某些零件具有多功能，以减少多余零件。 (2)装配方向最少——所有的零件应尽可能在同一方向上进行装配，装配方向过多将会增加装配线的长度，增大装配操作位置和延长装配时间，影响装配效率。 DFA的设计准则： (3)采用模块化设计——尤其对柔性自动装配线，各模块质量问题可以分别处理，而不影响其它生产线的运行，减少了自动生产停工时间，更新和服务更简便、快捷。 (4)减少装配工作面 ——使一个工作面全部装配工作完成后才移至另一个工作面。 DFA的设计准则： (5)尽量减少使用紧固件——如螺钉等。 (6)使装配在外部进行——装配操作应很容易被观察到，这对手工和自动化装配都很重要。 (7)使零件易于识别——尽量将零件设计成对称形状，不对称时，应增加或扩大一些不对称特征，使零件易于识别，避免误装。 DFA的设计准则： (8)优化零件的抓取避免设计的零件钩咬、缠结。 (9)对装配在一起的零件应有互锁特征。例如，设计时增加一些凹凸特征，可使零件保持原位。 (10)使零件易于