汽車變速箱的拆卸指標(biāo)

□文/陽 斌

汽車變速箱的拆卸指標(biāo)

The Demolition Target of Auto Gearbox

□文/陽 斌

本文綜合考慮了拆卸的經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性和環(huán)境性，提出了產(chǎn)品拆卸設(shè)計(jì)的六大指標(biāo)。汽車變速箱拆卸指標(biāo)的提出，合理的減少了拆解過程對(duì)環(huán)境的影響，并為變速箱的面向再制造拆解提供了有效地參考依據(jù)。

近年來，汽車保有量迅速增長(zhǎng)，與此同時(shí)，每年報(bào)廢汽車的數(shù)量也在逐年遞增，因此帶來了一系列的社會(huì)問題和環(huán)境問題。解決資源浪費(fèi)和環(huán)境污染就成為實(shí)現(xiàn)汽車企業(yè)保持發(fā)展的熱點(diǎn)主題之一，解決這些問題就必須研究相關(guān)的技術(shù)方法，其中廢舊汽車零部件（如汽車變速箱）的拆卸過程分析和設(shè)計(jì)改進(jìn)是此技術(shù)的重要內(nèi)容之一。

以綠色設(shè)計(jì)為核心的可持續(xù)性設(shè)計(jì)在美國(guó)、西歐和日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家研究十分活躍。這些研究包括：可回收重用設(shè)計(jì)、可拆卸性設(shè)計(jì)、面向環(huán)境的設(shè)計(jì)等。面向產(chǎn)品可持續(xù)性設(shè)計(jì)理論與方法研究中，一方面是針對(duì)具體產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法研究，如家電、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等；另一方面是針對(duì)拆卸回收后期的再制造過程的重要設(shè)計(jì)要素的具體研究。國(guó)外如Kosuke Ishii、Susumu Okumura、Amezquita等提出了許多相關(guān)研究方法和手段。拆卸性能研究主要包括拆卸設(shè)計(jì)方法、拆卸性能評(píng)估、拆卸技術(shù)與輔助工具等。拆卸設(shè)計(jì)方法如拆卸與或圖、無向圖、有向多視圖、Petri網(wǎng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是應(yīng)用最廣的方法。針對(duì)具體問題，也有回收元法、與或圖法（AND/ OR）、層次分析法AHP（Analytic hierarchy process）和模塊化設(shè)計(jì)MD（Modular Design）等方法。

從國(guó)內(nèi)外的研究情況看來，在拆卸設(shè)計(jì)、拆卸設(shè)計(jì)輔助和模型等方面進(jìn)行了諸多研究。但是并未從拆卸設(shè)計(jì)全過程的角度進(jìn)行系統(tǒng)研究，并且在拆卸設(shè)計(jì)改進(jìn)方面也缺乏相關(guān)的研究。本文從拆卸設(shè)計(jì)全過程的角度對(duì)汽車變速箱進(jìn)行拆卸分析和設(shè)計(jì)改進(jìn)進(jìn)行探討。

一、拆卸全過程設(shè)計(jì)指標(biāo)

汽車變速箱的零部件復(fù)雜多樣，層次分明，提出廢舊變速箱合理的拆卸指標(biāo)是優(yōu)化拆卸的有效途徑。以廢舊變速箱為代表的典型機(jī)電產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計(jì)通常有兩種方式，一種是在設(shè)計(jì)階段，對(duì)拆卸性能做相應(yīng)的改進(jìn)，以改善拆卸和回收的難度。另一種方式是對(duì)在二維（如CAD）或三維（如PRO/E）環(huán)境下進(jìn)行虛擬拆卸設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)分析結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)者進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的修改，使之更適合于拆卸和回收。因此，從拆卸的經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性和環(huán)境性三方面綜合考慮，提出合理的拆卸設(shè)計(jì)指標(biāo)可有效地減少機(jī)電產(chǎn)品在維護(hù)時(shí)的拆卸時(shí)間和拆卸費(fèi)用，同時(shí)可以增加機(jī)電產(chǎn)品在生命周期末端的可拆卸性。影響拆卸性能的因素主要包括：拆卸時(shí)間、拆卸能量消耗、拆卸路徑、拆卸和回收的經(jīng)濟(jì)性。廢舊變速箱拆卸設(shè)計(jì)全過程分析包括兩個(gè)方面，一方面是針對(duì)產(chǎn)品本身進(jìn)行的拆卸設(shè)計(jì)，另一方面是針對(duì)產(chǎn)品拆卸設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)，過程設(shè)計(jì)中包含著工作環(huán)境、工作條件和工作方法設(shè)計(jì)等。根據(jù)拆卸設(shè)計(jì)全過程的特點(diǎn)（圖1），本文從拆卸設(shè)計(jì)的全過程提出了以下幾個(gè)指標(biāo)。

二、簡(jiǎn)易化指標(biāo) SII（Simplify Indicator）

簡(jiǎn)易化指標(biāo)體現(xiàn)在設(shè)計(jì)初期，其具體參數(shù)包括：

1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易化：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易化要求結(jié)構(gòu)在滿足功能要求下，盡量簡(jiǎn)化。

2. 數(shù)量?jī)?yōu)化：精簡(jiǎn)數(shù)量，以最少量的零件數(shù)量實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能。

3. 輕量化：從節(jié)省資源的角度考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

4. 設(shè)計(jì)模塊化：局部以模塊方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

簡(jiǎn)易化指標(biāo)直接影響到產(chǎn)品的難易程度。在設(shè)計(jì)初期考慮簡(jiǎn)易化指標(biāo)，可以保證產(chǎn)品有良好的拆卸性能。

三、同一性指標(biāo) IDI（Identity Indicator）

復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，由于零件類型的復(fù)雜性及零件材料的多樣性，可采用減少材料種類、盡量使用兼容性好的材料等原則，提高產(chǎn)品的同一性。同一性指標(biāo)具體包括：

1. 材料的兼容性：在功能相同且不影響性能的同時(shí)，盡量采用相同牌號(hào)相同材質(zhì)材料。

2. 零件的同一性：能使用相同零件時(shí)不使用相似零件。

四、標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)STI(Standardization Indicator)

在不影響功能和強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求的情況下，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件，減少和避免非標(biāo)件的使用。在拆卸過程中，應(yīng)建立相應(yīng)的拆卸標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，用最優(yōu)化的拆卸手冊(cè)指導(dǎo)拆卸過程。標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)包括：

1. 標(biāo)準(zhǔn)件的使用：合適的情況下盡量應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)件。

2. 參數(shù)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化：對(duì)設(shè)計(jì)者而言，利用通用的設(shè)計(jì)參數(shù)將對(duì)零件有著重要的意義。

3. 操作規(guī)程的規(guī)范化：合理而規(guī)范的操作規(guī)程便于拆卸過程的進(jìn)行并可改善拆卸的時(shí)效性。

五、清潔化指標(biāo) CLI（Clean Indicator）

圖1 可拆卸性設(shè)計(jì)指標(biāo)系統(tǒng)

復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品中往往使用有機(jī)油、潤(rùn)滑油等，同時(shí)拆卸過程中異物易于在零件表面吸附形成贓物，使接下來的再制造難度增加，因此，清潔化指標(biāo)要求在拆卸整個(gè)過程中，盡量保持干凈整潔，避免材料與材料之間的交叉感染，同時(shí)避免接卸零件受腐蝕和銹蝕。根據(jù)DFE（Design for Environment）要求，清潔化指標(biāo)可以保證從設(shè)計(jì)初始端就考慮減少對(duì)環(huán)境的污染。清潔化指標(biāo)具體包括：

1. 零件的清潔化：在拆卸過程中，注意保持零件的清潔性。

2. 材料的清潔化：在拆卸過程中，注意保持材料的清潔性。

3. 拆卸過程的清潔化：拆卸過程中，盡量避免操作過程的不清潔導(dǎo)致的二次操作和二次加工。

4. 分類整理的清潔化：零件拆卸完畢，根據(jù)一定規(guī)范進(jìn)行歸類整理時(shí)也要保持干凈清潔。

六、細(xì)致化指標(biāo)DEI (Detail Indicator）

復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品零件眾多，零件和部件容易在操作過程中磕碰受損，如鋁合金在拆卸過程中容易因?yàn)椴僮鞑簧鞫鰝?，這樣往往會(huì)造成再利用零件的二次加工，影響回收的經(jīng)濟(jì)性。細(xì)致化指標(biāo)包括：

1. 便于操作的設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)便于拆卸過程操作。

2. 模塊化設(shè)計(jì)：產(chǎn)品部件有的以模塊方式存在，如變速箱上的輸入輸出軸，在拆卸過程中就可以把該部件整體拆卸，之后按合理順序另行分解。

3. 過程的細(xì)致化：建立完善的拆卸分析數(shù)據(jù)庫，防止拆卸過程出錯(cuò)。

七、功能化指標(biāo)FUI(Functionality Indicator)

功能化指標(biāo)包括：

1. 能量消耗控制：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，考慮影響能量消耗的因素。

2. 環(huán)境污染控制：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中考慮減少環(huán)境影響因素。

3. 可升級(jí)度控制：即在設(shè)計(jì)過程中，要適當(dāng)考慮為產(chǎn)品更新升級(jí)預(yù)留空間。

4. 宜人化設(shè)計(jì)：從人機(jī)工程學(xué)角度，進(jìn)行宜人化設(shè)計(jì)，確保操作舒適。

5. 美學(xué)設(shè)計(jì)：從美學(xué)角度對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)。從5S( Seiri、Seition、Seiso、Setketsu、Shitsuke )廠區(qū)管理方法上對(duì)拆卸過程和拆卸環(huán)境進(jìn)行美學(xué)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的視覺美感。