【正文】 于原材料成本高，單個(gè)零件的生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品生命周期短時(shí)，通?？梢钥紤]材料拆卸后的回收。對(duì)應(yīng)于拆卸的三個(gè)目的，拆卸也分為三種不同的類型，即破壞性拆卸、部分破壞性拆卸和非破壞性拆卸。顯然，破壞性拆卸以分離為宗旨，而不管產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的破壞程度，一般采用外力強(qiáng)制解除零部件之間的幾何約束，無(wú)須顧及對(duì)象組成零部件的先后拆卸順序。部分破壞性拆卸則要求在拆卸過(guò)程中只損壞部分廉價(jià)零件，使其它部分安全分離，如采用火焰切割、高壓水噴射切割、激光切割等分離連接部位，拆卸過(guò)程中需要考慮拆卸的順序，以免破壞所需拆卸的零部件。非破壞性拆卸則是拆卸的最高階段，在拆卸過(guò)程中不能損壞任何零部件，如松開螺紋、拆除及壓出等，以分析產(chǎn)品零部件之間的幾何約束關(guān)系為基礎(chǔ)，通過(guò)制定合理的拆卸步驟，逐步解除這些約束關(guān)系達(dá)到拆卸目的。產(chǎn)品的拆卸是對(duì)產(chǎn)品裝配約束關(guān)系的解除，是一個(gè)解約束的過(guò)程。同一產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可對(duì)應(yīng)著多種裝配方案，一種裝配方案的確定也即一種約束關(guān)系的確定。同時(shí)，一種固定裝配關(guān)系的解約束卻對(duì)應(yīng)著多種的求解過(guò)程，通常文明根據(jù)拆卸策略尋求其中二種最優(yōu)的約束解，所以，產(chǎn)品的拆卸過(guò)程不能簡(jiǎn)單地等同于實(shí)際裝配的逆過(guò)程[6]。1 .提高產(chǎn)品可制造和可維護(hù)性通過(guò)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提出修正意見，減少不必要的零件，選用優(yōu)化的可拆卸結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品制造裝配和使用維護(hù)更加方便。另外對(duì)于在制造維護(hù)中拆卸下來(lái)的零部件，因它們具有優(yōu)良的拆卸性能，而使零部件重用成為可能，這樣對(duì)降低成本、提高效益具有重要意義。拆卸是產(chǎn)品回收不可缺少的組成部分，因?yàn)橹挥胁鹦恫拍鼙ＷC重新得到品種純潔的材料及重用部件。而復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的回收一般直接存放或者壓成碎片處理，但在目前技術(shù)條件下，粉碎或分選通常僅能得到部分回收材料，且因純度不高只能進(jìn)入低級(jí)應(yīng)用。為改善這種狀況只有兩條出路，即提高粉碎分選技術(shù)或者擴(kuò)大可拆卸性，而DFD的根本目標(biāo)就是提高產(chǎn)品的拆卸性能，因此DDF的應(yīng)用將有利于產(chǎn)品報(bào)廢回收的綠色性和經(jīng)濟(jì)性的提高。在產(chǎn)品開發(fā)中，方案設(shè)計(jì)的結(jié)果是滿足功能要求的抽象設(shè)計(jì)概念，它們?cè)谠敿?xì)設(shè)計(jì)時(shí)將被轉(zhuǎn)化為具體的零部件結(jié)構(gòu)、空間位置關(guān)系等，這一轉(zhuǎn)化過(guò)程具有“一對(duì)多”的特點(diǎn)，即同一設(shè)計(jì)原理可解為多種設(shè)計(jì)方案。拆卸性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)就是為了保證產(chǎn)品的拆卸性要求，而為上述轉(zhuǎn)化過(guò)程制定的專用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在概念產(chǎn)品向具體產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員便可遵循和采納這些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和審核，以確保產(chǎn)品的拆卸性落實(shí)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，并最終實(shí)現(xiàn)良好的產(chǎn)品拆卸性能?？刹鹦缎栽O(shè)計(jì)的研究對(duì)象是機(jī)電產(chǎn)品，但實(shí)際中機(jī)電產(chǎn)品類別較多，而且每種產(chǎn)品所包含零部件數(shù)量通常都比較大，導(dǎo)致機(jī)電產(chǎn)品可拆卸性設(shè)計(jì)工作非常復(fù)雜的，因此實(shí)際工作中常作如下簡(jiǎn)化：1)拆卸過(guò)程由手工完成，且無(wú)破壞性。2)零部件拆卸為一維拆卸，即零部件拆卸時(shí)其整體沿著一條直線運(yùn)動(dòng)，拆卸時(shí)不改變運(yùn)動(dòng)。同時(shí)拆卸沒(méi)有附近運(yùn)動(dòng)。3)零部件拆卸是串行的，同一時(shí)刻只有一個(gè)零部件被拆卸移走，不考慮并行拆卸。拆卸評(píng)價(jià)通常是從兩方面著手進(jìn)行，一方面是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的拆卸難易程度，另一方面是與拆卸過(guò)程有關(guān)的時(shí)間、費(fèi)用等。而在這些指標(biāo)中，有一些是定量指標(biāo)，也有一些是定性指標(biāo)。 與拆卸過(guò)程有關(guān)的指標(biāo)包括拆卸費(fèi)用、拆卸時(shí)間、拆卸能耗和拆卸造成的環(huán)境影響等。1）拆卸費(fèi)用 產(chǎn)品中零部件的連接結(jié)構(gòu)不同，拆卸的難易程度也不相同，拆卸費(fèi)用則表現(xiàn)為不同的量值。拆卸費(fèi)用是指與拆卸有關(guān)的一切費(fèi)用，即人力費(fèi)用和投資費(fèi)用等。投資費(fèi)用包括拆卸所需的工具及夾具、工具的定位及夾具送進(jìn)裝置的費(fèi)用，拆卸操作費(fèi)用，拆下材料的識(shí)別、分類運(yùn)輸及存儲(chǔ)費(fèi)用等。人力費(fèi)用主要是指工人工資。拆卸費(fèi)用是衡量結(jié)構(gòu)拆卸性好壞的主要指標(biāo)之一。某一零部件單元的拆卸費(fèi)用高，則其回收重用的價(jià)值就小。當(dāng)拆卸費(fèi)用大于該零部件單元廢棄后的固有成本時(shí)，則其就完全失去了回收重用的價(jià)值。由此可見，拆卸費(fèi)用越小，零部件單元的回收重用價(jià)值就越高。2）拆卸時(shí)間 拆卸時(shí)間（Tz）即拆下某一連接所需要的時(shí)間。產(chǎn)品的某一部件單元可能是由多個(gè)連接方式組合而成，則該部件單元的拆卸時(shí)間就是完成所有這些連接所消耗的時(shí)間總和。它包括基本拆卸時(shí)間和輔助時(shí)間。基本拆卸時(shí)間(Tj)是指松開連接件、將待拆零件和相關(guān)連接件分離所花費(fèi)的時(shí)間；輔助時(shí)間(Tf)是指為完成拆卸工作所作的輔助工作所花費(fèi)的時(shí)間，如拆卸工具或人的手臂接近拆卸部位的時(shí)間等。拆卸時(shí)間越長(zhǎng)，表明該構(gòu)的復(fù)雜程度越高，產(chǎn)品的拆卸性能差。拆卸時(shí)間（Tz）用下式表示：Tz= Tj + Tf 不同連接方式，其拆卸時(shí)間的計(jì)算方法不同。如單個(gè)螺栓聯(lián)接可用下式計(jì)算： T=T1+T2 其中：T1 拆卸螺栓的時(shí)間（分鐘）；T2 其它時(shí)間，包括分離聯(lián)接件的時(shí)間及輔助時(shí)間（分鐘）；T總拆卸時(shí)間（分鐘）；當(dāng)然，在拆卸過(guò)程中拆卸工具、工人熟練程度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度對(duì)拆卸時(shí)間會(huì)有不同程度的影響，可根據(jù)具體情況調(diào)整其修正系數(shù)。拆卸時(shí)間的大小確定必須來(lái)自于實(shí)際拆卸數(shù)據(jù)的搜集、整理與分析。表3為由時(shí)間累計(jì)法所確定的機(jī)械電子結(jié)構(gòu)中某些連接的拆卸、安裝和更換時(shí)間[7]。 表3 某些機(jī)電連接結(jié)構(gòu)的拆卸、安裝和更換時(shí)間時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)項(xiàng) 目標(biāo) 準(zhǔn) 時(shí) 間拆 卸安 裝更 換緊固件1標(biāo)準(zhǔn)螺釘2六角螺釘3快速緊固件（1/4周）4快速緊固件（小于1周）5碟型螺釘6螺母螺栓7U型擋圈8扣鎖9拉環(huán)扣鎖10彈簧夾扣鎖11碟型扣鎖3) 拆卸過(guò)程中的能量消耗 拆卸產(chǎn)品必然要消耗能量，其能量消耗方式有兩種，即人力消耗和外加動(dòng)力消耗（如電能、熱能等）。拆卸單元零部件所消耗的能量大小也是表明該零部件拆卸性能的一個(gè)指標(biāo)。能耗少，則該部分拆卸性能好。由于機(jī)電產(chǎn)品中廣泛采用多種連接方式，如螺紋連接、搭扣連接等的機(jī)械連接方式和粘結(jié)、焊接等，因此其拆卸能量的計(jì)算方法也不同。機(jī)械連接的拆卸能量包括螺紋的釋放能、搭扣連接的彈性變形能或連接元件的摩擦能等；而化學(xué)連接方式，可視其分離方法，其消耗能可以是融化能、斷裂能或溶解能。如果某一待拆卸的零部件有多個(gè)連接，則拆卸能量應(yīng)是所有各連接單元拆卸能量的總和。4）拆卸過(guò)程的環(huán)境影響 拆卸過(guò)程的環(huán)境影響主要表現(xiàn)為噪聲及排放到環(huán)境中的污染物種類和數(shù)量。拆卸過(guò)程中遇到的特殊材料（如含有有害成份、有毒成份等的材料）應(yīng)采取特殊的拆卸方式和保護(hù)手段，拆卸時(shí)一定要注意安全，并將拆下的零部件妥善分類保管，以免引起與其它部分的交叉感染和污染環(huán)境；還有一類物質(zhì)，如汽車中的汽（柴）油、潤(rùn)滑油等也應(yīng)妥善收集處理，以免四處流動(dòng)，污染工作場(chǎng)地和環(huán)境或因任意排放而污染水資源。 上述指標(biāo)是與拆卸過(guò)程的時(shí)間、能量有關(guān)的指標(biāo)，實(shí)際上具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)往往是拆卸性能的關(guān)鍵，也應(yīng)是評(píng)價(jià)指標(biāo)的主要組成部分。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)拆卸性能的好壞通常都是采用定性描述，在這里，我們?cè)噲D盡可能用定量的方法來(lái)評(píng)價(jià)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的可拆卸性。當(dāng)然，無(wú)法量化的指標(biāo)只能以定性方式來(lái)表示。 機(jī)電產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì)就是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期充分考慮零部件回收及再生的可能性、零件材料的回收可能性、回收價(jià)值、回收處理方法、回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等與回收有關(guān)的一系列問(wèn)題），并在其他新產(chǎn)品，利用使用過(guò)的或廢棄產(chǎn)品中的零部件和材料，最終達(dá)到資源、能源的最大利用，并對(duì)環(huán)境污染為最小的一種設(shè)計(jì)思想和方法。回收設(shè)計(jì)是循環(huán)設(shè)計(jì)，就是實(shí)現(xiàn)廣義回收所采用的手段和方法。機(jī)電產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì)方法主要包括以下內(nèi)容：（1）設(shè)置合理的材料分類識(shí)別標(biāo)志：機(jī)電產(chǎn)品的材料種類較多，為了避免不同材料之間的混合，在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置明顯的材料識(shí)別標(biāo)志，以便分類回收。常用的識(shí)別方法有：將識(shí)別標(biāo)志制作在模具上，然后復(fù)制到零件表面的模壓標(biāo)志；將識(shí)別標(biāo)志用模具和激光方法制作在零件上的識(shí)別標(biāo)志等。（2）可回收工藝與方法（3）可回收性經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)（4）可回收性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 從可持續(xù)性發(fā)展的角度出發(fā)，機(jī)電產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)在其生命周期的“用后廢棄回收”環(huán)節(jié)有針對(duì)性地考慮資源回收利用，往往能夠取得事半功倍的效果。這種從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開始，而以產(chǎn)品回收結(jié)束并重新開始的全過(guò)程正表明了綠色設(shè)計(jì)所具備的全生命周期性[8]。 機(jī)電產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)評(píng)價(jià) 綠色設(shè)計(jì)是一種綜合產(chǎn)品功能、性能、質(zhì)量、壽命和環(huán)境于一體的設(shè)計(jì)新技術(shù)，其設(shè)計(jì)原則是閉環(huán)設(shè)計(jì)過(guò)程，評(píng)價(jià)時(shí)既要考慮產(chǎn)品的壽命周期，也要考慮產(chǎn)品棄后處理和再利用等。因此機(jī)電產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)的綠色評(píng)價(jià)既包括諸如產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和成本等常規(guī)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)也包括在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的資源消耗和對(duì)環(huán)境的影響這兩個(gè)重要目標(biāo)，其決策是一個(gè)多準(zhǔn)則決策和優(yōu)化問(wèn)題[9]。機(jī)電產(chǎn)品綠色評(píng)估體系 技術(shù)性經(jīng)濟(jì)性 綠色度 用戶友好性 包裝及維護(hù)成本 原材料成本 回收重用成本 設(shè)計(jì)制造成本 環(huán)境屬性 資源屬性 能源屬性 維修性可靠性加工性能 廢棄處理成本 污染處理成本 可制造性 能源利用率 使用能耗 使用資源類型 可拆卸性 可回收性 資源消耗量 資源利用率 大氣污染 水體污染 噪聲污染圖2 機(jī)電產(chǎn)品綠色評(píng)估體系4 綠色設(shè)計(jì)在數(shù)控車床的應(yīng)用CK7525數(shù)控車床具有一定的代表性。該機(jī)床有12個(gè)刀位，采用450斜導(dǎo)軌，主電機(jī)為11 kw/16kw雙速電機(jī)，床身長(zhǎng)750mm，主軸最高轉(zhuǎn)速為2400r/min，X向最大進(jìn)給速度為12m/min，Z向最大進(jìn)給速度為8m/min，導(dǎo)軌為槽式滑動(dòng)導(dǎo)軌，系統(tǒng)采用FANUCOTD，機(jī)床主軸采用交流伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的集成化結(jié)構(gòu)[10]。由于該機(jī)床所有的設(shè)計(jì)制造都是按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行的，沒(méi)有考慮產(chǎn)品生產(chǎn)制造時(shí)對(duì)環(huán)境的污染、機(jī)床報(bào)廢后的重新利用，因此不符合綠色設(shè)計(jì)的要求。下面將按照上述綠色設(shè)計(jì)的要求對(duì)該產(chǎn)品的部分結(jié)構(gòu)和工藝重新設(shè)計(jì)，并對(duì)主要材料生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià)。 設(shè)計(jì)過(guò)程機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)床的主要構(gòu)件之一，它的精度直接影響加工工件的直線度、圓柱度等形位誤差。數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌有滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌三種形式，導(dǎo)軌的材料和結(jié)構(gòu)與普通機(jī)床有著顯著的不同。數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)向精度、精度保持性、摩擦特性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和靈敏性都有更高的要求，這三種形式導(dǎo)軌各有優(yōu)缺點(diǎn)。滑動(dòng)導(dǎo)軌承載能力強(qiáng)，剛度高，抗振性好，導(dǎo)軌導(dǎo)向精度高，保持性好，因此在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用比較普遍。但滑動(dòng)導(dǎo)軌存在摩擦系數(shù)大、磨損快、使用壽命短、有低速爬行現(xiàn)象和對(duì)潤(rùn)滑油的供油量要求較高等缺陷。滾動(dòng)導(dǎo)軌的最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小，運(yùn)動(dòng)輕便靈活，低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，位移精度和定位精度高，耐磨性好且潤(rùn)滑簡(jiǎn)單。滾動(dòng)導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是抗振性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，對(duì)臟物比較敏感，必須有良好的防護(hù)。靜壓導(dǎo)軌主要應(yīng)用于大重型數(shù)控機(jī)床上，它的優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)極小，導(dǎo)軌精度保持性好，導(dǎo)向精度高。油膜承載能力高，剛度高，吸振性好。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要相應(yīng)的液壓設(shè)備。CK7525數(shù)控機(jī)床采用的是整體式滑動(dòng)導(dǎo)軌。整體式導(dǎo)軌制造相對(duì)簡(jiǎn)單，但磨損后維修成本高。維修時(shí)，導(dǎo)軌面磨削鏟刮后出現(xiàn)尾架中心高下降，使中心鉆、鉸刀等一些刀具無(wú)法使用的情況:而且機(jī)床報(bào)廢后是整體回爐加工，這樣浪費(fèi)大量資源與能源，同時(shí)普通滑動(dòng)導(dǎo)軌存在著摩擦阻力大和低速爬行的缺陷，需對(duì)其改造。如果完全改變結(jié)構(gòu)，換為其他形式導(dǎo)軌，改造成本太高，而且其他形式導(dǎo)軌也存在一定缺陷。如果 能克服以上缺陷，同時(shí)機(jī)床報(bào)廢后導(dǎo)軌與床身可拆卸回收，重新使用，這樣可節(jié)約大量資源和能源，減少環(huán)境污染。根據(jù)綠色設(shè)計(jì)可拆卸性設(shè)計(jì)思想，下文對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行拆分設(shè)計(jì)，采用鑲鋼塑料導(dǎo)軌，可降低改造和維護(hù)成本，機(jī)床床身可重復(fù)使用。目前導(dǎo)軌所使用的塑料常用聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶和環(huán)氧樹脂涂層導(dǎo)軌，它們的特點(diǎn)是摩擦特性好，能防止低速爬行，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，耐磨性好，工作溫度范圍廣(200℃～+280 ℃ )，動(dòng)靜摩擦系數(shù)非常低且差別小，對(duì)潤(rùn)滑油的供油量要求不高。塑料的阻尼性好、耐磨、能吸收振動(dòng)，塑料導(dǎo)軌還具有良好的工藝性。聚四氟乙烯(PTFE)是一種工程塑料，用其制造的機(jī)床導(dǎo)軌軟帶具有摩擦系數(shù)低、自潤(rùn)滑性能好，能有效防止低速爬行，保護(hù)床身導(dǎo)軌不受擦傷，、導(dǎo)熱不良、線脹系數(shù)大、吸水吸油后體積膨脹、受載后有“冷流性”等，影響導(dǎo)軌尺寸的穩(wěn)定。如果在PTFE中填充青銅粉和石墨制成的軟帶既可提高熱導(dǎo)率、耐磨性、壓縮強(qiáng)度、拉伸彈性模量和剛度，又能降低線脹系數(shù)，改善導(dǎo)軌尺寸穩(wěn)定性。實(shí)踐表明，填充PTFE導(dǎo)軌軟帶能滿足現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床、精密機(jī)床和大型、重型機(jī)床導(dǎo)軌的技術(shù)要求，是制造機(jī)床導(dǎo)軌的理想材料。原料:PTFE SFX2，應(yīng)符合GB832987要求。 工藝流程機(jī)床導(dǎo)軌軟帶生產(chǎn)工藝流程如圖3導(dǎo)軌軟帶的生產(chǎn)工藝前幾道工序(從原料選擇、干燥、過(guò)篩，一直到表面活化處理)可直接到市場(chǎng)或廠家購(gòu)買，其余工序在機(jī)床廠完成。 PTFE青銅粉 干燥