機電產(chǎn)品的綠色設(shè)計

1、機電產(chǎn)品品的綠色色設(shè)計摘 要：綠色設(shè)設(shè)計已成成為我國國機械制制造業(yè)實實現(xiàn)可持持續(xù)發(fā)展展的有效效途徑，具有廣廣泛的應(yīng)應(yīng)用前景景。綠色色設(shè)計中中不僅要要考慮企企業(yè)自身身的經(jīng)濟濟效益，而且還還要從可可持續(xù)發(fā)發(fā)展觀點點出發(fā)，考慮產(chǎn)產(chǎn)品全生生命周期期的環(huán)境境行為對對生態(tài)環(huán)環(huán)境和社社會所造造成的影影響，通通過節(jié)約約材料，優(yōu)化設(shè)設(shè)計方案案，對材材料的回回收再利利用等方方法，最最終取得得良好的的經(jīng)濟效效益、生生態(tài)效益益和社會會效益。本論文文以材料料選擇、可拆卸卸性設(shè)計計為主進進行的設(shè)計。關(guān)鍵詞：機電產(chǎn)品； 材料料選擇； 綠色色設(shè)計； 1引言進入211世紀以以來，以以保護環(huán)環(huán)境、實實現(xiàn)人與與自然和和諧發(fā)展展為目

2、標標的綠色色浪潮正正在全球球全面興興起。在在這股浪浪潮的推推動下，一種全全新的設(shè)設(shè)計理念念綠色色設(shè)計，成為設(shè)設(shè)計領(lǐng)域域人們關(guān)關(guān)注的一一個重點點。將綠綠色設(shè)計計融入機機電產(chǎn)品品的設(shè)計計開發(fā)之之中，是是可持續(xù)續(xù)發(fā)展戰(zhàn)戰(zhàn)略思想想在工業(yè)業(yè)產(chǎn)品設(shè)設(shè)計領(lǐng)域域的重要要體現(xiàn)，將對人人類社會會的發(fā)展展具有非非常深遠遠的意義義。當微電子子技術(shù)、大規(guī)模模集成電電子技術(shù)術(shù)和機械械工業(yè)相相結(jié)合，從而使使古老的的機械工工業(yè)蓬勃勃發(fā)展的的同時，卻產(chǎn)生生了對能能源和原原材料的的巨大消消耗和浪浪費及對對生態(tài)環(huán)環(huán)境的日日益破壞壞，使得得全世界界的技術(shù)術(shù)人員和和環(huán)保人人士都在在全力解解決此類類問題，美國、日本、德國等等取得了了不少

3、成成果。我我國的資資源并不不豐富，但環(huán)境境污染問問題己經(jīng)經(jīng)非常突突出。我我國的工工業(yè)發(fā)展展至今仍仍然沿用用高能耗耗、高投投入的粗粗放型工工業(yè)發(fā)展展模式，單位能能耗比發(fā)發(fā)達國家家高出11-3倍倍，“三廢”排放量量大，污污染嚴重重，嚴重重影響了了我國產(chǎn)產(chǎn)品在國國際市場場上的競競爭能力力?，F(xiàn)在在中國已已加入WWTO(世界貿(mào)貿(mào)易組織織)，可可以預(yù)見見，在不不久的將將來，國國外的綠綠色產(chǎn)品品將會大大量充斥斥國內(nèi)市市場，我我國的企企業(yè)將會會遭受更更加激烈烈的競爭爭壓力。因此，開展綠綠色設(shè)計計與制造造的研究究與應(yīng)用用已成為為我國迫在在眉睫的的任務(wù)。 機電電產(chǎn)品綠綠色設(shè)計計和傳統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計的的對比2.1傳傳統(tǒng)設(shè)計

4、計在傳統(tǒng)的的產(chǎn)品設(shè)設(shè)計中，設(shè)計僅僅涉及到到產(chǎn)品壽壽命周期期的市場場分析、產(chǎn)品設(shè)設(shè)計、工工藝設(shè)計計、制造造（CAADCCAPPPCAAM）、銷售及及售后服服務(wù)等幾幾個階段段，而且且設(shè)計也也主要是是從企業(yè)業(yè)自身的的發(fā)展和和經(jīng)濟利利益出發(fā)發(fā)，僅僅僅考慮如如何滿足足用戶要要求，滿滿足產(chǎn)品品的基本本屬性（如基本本功能、質(zhì)量、壽命、成本等等），而而不考慮慮或很少少考慮環(huán)環(huán)境屬性性，其設(shè)設(shè)計指導(dǎo)導(dǎo)原則是是只要產(chǎn)產(chǎn)品易于于制造，并且具具有要求求的功能能、性能能即可。按傳統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計生生產(chǎn)的產(chǎn)產(chǎn)品在達達到其使使用壽命命后基本本上成了了一堆垃垃圾，傳傳統(tǒng)產(chǎn)品品設(shè)計是是從“搖籃到到墳?zāi)埂钡倪^程程，傳統(tǒng)統(tǒng)產(chǎn)品的的壽命周周

5、期具有有開環(huán)性性。長期期以來，盡管這這種開環(huán)環(huán)運行模模式曾經(jīng)經(jīng)極大地地推動了了社會的的發(fā)展，但它是是以破壞壞生態(tài)環(huán)環(huán)境、加加速資源源枯竭為為代價的的。隨著著現(xiàn)代科科技、經(jīng)經(jīng)濟的飛飛速發(fā)展展，傳統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計已已經(jīng)無法法滿足社社會發(fā)展展和環(huán)境境保護的的要求，采用一一種新的的設(shè)計理理念和方方法來逐逐漸代替替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)設(shè)計方法法就成為為解決上上述問題題的關(guān)鍵鍵。2.2 綠色設(shè)設(shè)計1.綠色色設(shè)計的的含義 綠色設(shè)計計作為具具有環(huán)保保意識的的設(shè)計，它不同同于傳統(tǒng)統(tǒng)的從搖搖籃到墳墳?zāi)沟脑O(shè)設(shè)計，而而是一種種從搖籃籃到再生生的設(shè)計計。它采采取并行行工程的的思想，采用全全生命周周期評價價、分析析，將產(chǎn)品品的設(shè)計計、制造造、

6、使用用和最終終處理作作為一個個整體來來加以重重視，從從產(chǎn)品的的最初設(shè)設(shè)計起就就開始防防治污染染，預(yù)先先考慮產(chǎn)產(chǎn)品在制制造、使使用和最最終處理理(即產(chǎn)產(chǎn)品的全全生命周周期)中中可能給給環(huán)境帶帶來的負負面影響響，然后后在設(shè)計計中加以以解決。設(shè)計中中充分考考慮產(chǎn)品品的環(huán)境境屬性和和資源屬屬性，在在考慮功功能、質(zhì)質(zhì)量、開開發(fā)周期期和成本本的同時時，也將將可拆卸卸性、可可回收性性、可制制造性等等作為設(shè)設(shè)計的目目標，在在產(chǎn)品設(shè)設(shè)計時，選擇與與環(huán)境友友好的材材料、機機械結(jié)構(gòu)構(gòu)和制造造工藝，在使用用過程中中能耗最最低，不不產(chǎn)生或或少產(chǎn)生生毒副作作用，使使產(chǎn)品及及其制造造過程、使用過過程和報報廢處理理后，對對環(huán)

7、境和和資源消消耗的總總體影響響減到最最低1。由于產(chǎn)品品成本的的80900取決于于設(shè)計階階段，因因此綠色色設(shè)計決決定了綠綠色制造造系統(tǒng)的的效率，是綠色色制造的的核心。能源回收和焚燒通過熱裂解的清潔燃料的生產(chǎn)產(chǎn)品拆卸材料拆解處置環(huán)境空氣水產(chǎn)品回收原材料加工流通使用維護產(chǎn)品制造提取重復(fù)利用利用再造原料再生能源其他廢物廢渣廢水廢氣圖1產(chǎn)品品的生命命周期過過程與傳統(tǒng)設(shè)設(shè)計相比比，綠色色設(shè)計的的內(nèi)涵更更加豐富富，主要要表現(xiàn)在在：綠色色設(shè)計將將產(chǎn)品的的生命周周期拓展展為從原原材料制制備到產(chǎn)產(chǎn)品報廢廢后的回回收處理理及再利利用。圖圖1描述了了一個產(chǎn)產(chǎn)品的生生命周期期全過程程，即從從地球環(huán)環(huán)境(土地、空氣和和海

8、洋)中提取取材料，加工制制造成產(chǎn)產(chǎn)品，并并流通給給消費者者使用，產(chǎn)品報報廢后經(jīng)經(jīng)拆卸、回收和和再循環(huán)環(huán)將資源源重新利利用的整整個過程程。在產(chǎn)產(chǎn)品整個個生命周周期過程程中，系系統(tǒng)不斷斷地從外外界吸收收能源和和資源，排放各各種廢棄棄物質(zhì)。利用系系統(tǒng)的觀觀點，將將環(huán)境、安全性性、能源源、資源源等因素素集成到到產(chǎn)品的的設(shè)計活活動之中中，其目目的是獲獲得真正正的綠色色產(chǎn)品。由于綠綠色設(shè)計計將產(chǎn)品品生命周周期中的的各個階階段(包括原原材料制制備、產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計計制造、產(chǎn)品使使用維護護、回收收處理及及再利用用等)看成是是一個有有機的整整體，并并從產(chǎn)品品生命周周期整體體性出發(fā)發(fā)，在產(chǎn)產(chǎn)品概念念設(shè)計和和詳細設(shè)設(shè)計的

9、過過程中運運用并行行工程的的原理在在保證產(chǎn)產(chǎn)品的功功能、質(zhì)質(zhì)量和成成本等基基本性能能的條件件下，充充分考慮慮產(chǎn)品生生命循環(huán)環(huán)周期各各個環(huán)節(jié)節(jié)中資源源和能源源的合理理利用、環(huán)境保保護和勞勞動保護護等問題題。因此此有助于于實現(xiàn)產(chǎn)產(chǎn)品生命命周期中中“預(yù)防為為主，治治理為輔輔”的綠色色設(shè)計與與制造戰(zhàn)戰(zhàn)略，從從根本上上達到保保護環(huán)境境、保護護勞動者者和優(yōu)化化利用資資源與能能源的目目的。2.綠色色設(shè)計的的特點1.節(jié)約約資源和和能源：綠色產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計計從整體體上優(yōu)化化了產(chǎn)品品性能，使組成成產(chǎn)品的的零部件件和材料料得到充充分、有有效的利利用，減減緩了資資源消耗耗。2.從源源頭上減減少了環(huán)環(huán)境污染染：綠色色產(chǎn)品設(shè)

10、設(shè)計減少少了廢棄棄物產(chǎn)生生，減少少了處理理垃圾帶帶來的種種種棘手手問題。3.有利利于生態(tài)態(tài)系統(tǒng)的的平衡和和實現(xiàn)可可持續(xù)發(fā)發(fā)展是綠綠色設(shè)計計的核心心所在：綠色設(shè)設(shè)計力圖圖將產(chǎn)品品制造和和使用對對環(huán)境產(chǎn)產(chǎn)生的負負面影響響降到最最小。綜上所述述，綠色色設(shè)計的的目的就就是利用用并行設(shè)設(shè)計的思思想，綜綜合考慮慮在產(chǎn)品品生命周周期中的的技術(shù)、環(huán)境以以及經(jīng)濟濟性等因因素的影影響，使使所設(shè)計計的產(chǎn)品品對社會會的貢獻獻最大，對制造造商、用用戶以及及環(huán)境負負面影響響最小2。3.綠色色設(shè)計所所遵循的的原則 綠色設(shè)計計與傳統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計相相比較，應(yīng)該遵遵循以下下主要原原則.l)資源源、能源源最佳利利用原則則該原則包包含兩層

11、層意思，一是在在考慮選選用時，應(yīng)盡可可能選用用可再生生的資源源、能源源；另一方面面，在設(shè)設(shè)計上應(yīng)應(yīng)盡可能能保證在在產(chǎn)品的的整個壽壽命周期期中得以以最大限限度的利利用資源源及能源源。2)“零零污染”原則綠色設(shè)計計應(yīng)徹底底拋棄傳傳統(tǒng)的“先污染染、后治治理”的末端端治理環(huán)環(huán)境保護護方式，而實施施“預(yù)防為為主，治治理為輔輔”的環(huán)境境保護戰(zhàn)戰(zhàn)略，因因此設(shè)計計時就應(yīng)應(yīng)充分考考慮如何何消除污污染源，從根本本上防止止污染。產(chǎn)品壽壽命循環(huán)環(huán)周期中中環(huán)境污污染趨于于零為最最佳狀態(tài)態(tài)，是綠綠色設(shè)計計所追求求的最終終目標。3)“零零損害”原則確保產(chǎn)品品壽命周周期中對對操作者者良好的的勞動保保護是綠綠色設(shè)計計必須遵遵循

12、的設(shè)設(shè)計原則則。從設(shè)設(shè)計上不不僅要從從產(chǎn)品制制造和使使用環(huán)境境以及產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)質(zhì)量和可可靠性等等方面考考慮如何何確保生生產(chǎn)者和和使用者者的安全全，而且且還要使使產(chǎn)品符符合人機機工程學(xué)學(xué)、美學(xué)學(xué)等有關(guān)關(guān)原理，以免對對人們的的身心健健康造成成傷害?？偟膩韥碚f，應(yīng)應(yīng)力使損損害趨于于零。4)技術(shù)術(shù)先進原原則綠色產(chǎn)品品生產(chǎn)過過程中，不僅要要實現(xiàn)產(chǎn)產(chǎn)品方便便實用、無冗余余的功能能，而且且還要力力求所生生產(chǎn)的產(chǎn)產(chǎn)品在壽壽命周期期中節(jié)資資、節(jié)能能、勞保保性好、環(huán)保性性好，這這是傳統(tǒng)統(tǒng)生產(chǎn)技技術(shù)所難難以作到到的。因因此，綠綠色設(shè)計計考慮生生產(chǎn)技術(shù)術(shù)時，技技術(shù)先進進性是一一個十分分重要的的設(shè)計原原則。5)整體體效益

13、最最佳原則則與傳統(tǒng)設(shè)設(shè)計不同同，綠色色設(shè)計中中不僅要要考慮企企業(yè)自身身的經(jīng)濟濟效益，而且還還要從可可持續(xù)發(fā)發(fā)展現(xiàn)點點出發(fā)，考慮產(chǎn)產(chǎn)品全生生命周期期的環(huán)境境行為對對生態(tài)環(huán)環(huán)境和社社會所造造成的影影響，色色設(shè)計不不應(yīng)只片片面地追追求某一一項效益益而忽略略其它，應(yīng)該追追求整體體效益最最佳化。3 機電電產(chǎn)品的的綠色設(shè)設(shè)計3.1材材料選擇擇在機械產(chǎn)產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)制造過過程中，人類既既期望獲獲得大量量高性能能或高功功能的各各種材料料，又要要求有一一個良好好的生態(tài)態(tài)環(huán)境，達到可可持續(xù)發(fā)發(fā)展的目目的。從從資源、能源和和環(huán)境的的角度出出發(fā)，提提取、制制備、生生產(chǎn)、使使用、再再生和廢廢棄材料料的過程程實際上上是一個個

14、資源消消耗和能能源消耗耗及環(huán)境境污染的的過程。而在這這個過程程中，材材料選擇擇是產(chǎn)品品設(shè)計的的第一步，其綠色色特性對對產(chǎn)品的的綠色性性能具有有重要的的影響。3.1.1產(chǎn)品品材料的的選擇與與環(huán)境的的關(guān)系各種統(tǒng)計計表明，從資源源、能源源消費的的比重和和造成環(huán)環(huán)境污染染的根源源分析，材料及及其材料料加工過過程是造造成能源源短缺、資源過過度消耗耗乃至枯枯竭和環(huán)環(huán)境污染染的主要要根源之之一，這這就要求求人們重重新評價價過去研研究、開開發(fā)、生生產(chǎn)和使使用材料料的活動動，更新新忽視環(huán)環(huán)境惡化化、單純純追求高高性能高高附加值值材料的的觀念，探討發(fā)發(fā)展既有有良好性性能和功功能、又又對資源源和能源源消耗較較低的并

15、并且與環(huán)環(huán)境協(xié)調(diào)調(diào)較好的的材料及及其制品品。材料的環(huán)環(huán)境協(xié)調(diào)調(diào)特性評評估是綠綠色產(chǎn)品品設(shè)計過過程中材材料選擇擇的重要要依據(jù)之之一。它它是指材材料在其其生命循循環(huán)周期期內(nèi)節(jié)省省能源、節(jié)省資資源、保保護環(huán)境境、保護護勞動者者的程度度。材料料選擇的的環(huán)境協(xié)協(xié)調(diào)性原原則包括括：1）材料料的最佳佳利用原原則提高材料料的利用用率，材材料的利利用率的的提高，不僅可可以減少少材料浪浪費，解解決資源源枯竭問問題，而而且可以以減少排排放，減減少對環(huán)環(huán)境的污污染。2）能源源的最佳佳利用原原則材料生命命周期中中應(yīng)盡可可能采用用清潔型型可再生生能源(也稱綠綠色能源源)，如太太陽能、風(fēng)能、水能地地?zé)崮艿鹊取２牧狭仙苤?/p>

16、期能量量利用率率最高原原則，即即輸入與與輸出能能量的比比值最大大。3）污染染最小原原則材料生命命周期全全過程中中產(chǎn)出的的環(huán)境污污染最小小。材料料選擇時時必須考考慮其對對環(huán)境的的影響，嚴重的的環(huán)境污污染會給給人類乃乃至整個個生物圈圈造成巨巨大的損損害3。3.1.2綠色色設(shè)計對對材料的的要求綠色產(chǎn)品品首先應(yīng)應(yīng)要求構(gòu)構(gòu)成產(chǎn)品品的材料料具有綠綠色特性性，即在在產(chǎn)品的的整個壽壽命機電電產(chǎn)品可可拆卸性性設(shè)計理理論研究究及實現(xiàn)現(xiàn)周期內(nèi)內(nèi)，這類類材料應(yīng)應(yīng)有利于于降低能能耗，環(huán)環(huán)境負擔擔最輕。具體符符合以下下幾點：1)所用用材料應(yīng)應(yīng)是低能能耗、低低成本、少污染染的材料料。這是是從所用用材料自自身的生生產(chǎn)過程程來

17、考慮慮的，因因此，綠綠色材料料對材料料本身的的制造過過程也提提出了嚴嚴格的要要求。2)所用用材料應(yīng)應(yīng)是易加加工且加加工中無無污染或或污染最最小。這這是從材材料制成成零件的的制造過過程來考考慮的。3)所用用材料應(yīng)應(yīng)是易回回收、易易處理、可重用用、可降降解材料料。這是是從產(chǎn)品品報廢后后易于處處理的角角度來考考慮的。3.1.3材料料的性質(zhì)質(zhì)1.材料料加工屬屬性1)材料料的相似似性:選選用材料料與加工工零件形形狀相似似，有利利于節(jié)省省材料，合理使使用能源源。2)材料料加工難難易性:選擇易易加工的的材料，減少能能源的損損耗。3)材料料能耗性性:選擇擇低能源源含量材材料，以以便節(jié)約約能源。2.材料料環(huán)境屬

18、屬性1)毒性性:盡量量選用無無毒、無無害的材材料。2)易燃燃性:減減少易燃燃材料的的使用。3)腐蝕蝕性:減減少易腐腐蝕材料料的使用用。4)分解解性:選選擇容易易降解材材料，廢廢棄后能能自然分分解并為為自然界界吸收，保持生生態(tài)平衡衡。5)回收收性:材材料易于于回收處處理。6)再利利用性:材料可可以循環(huán)環(huán)利用。7)污染染性:減減少污染染材料的的使用，盡量使使用低或或無污染染的材料料。3.經(jīng)濟濟性l)成本本:選用用低成本本的材料料，節(jié)約約產(chǎn)品成成本。2)加工工成本:把材料料加工成成零件。3)回收收成本:循環(huán)利利用的材材料、產(chǎn)產(chǎn)品報廢廢后，材材料應(yīng)易易于回收收，并經(jīng)經(jīng)濟性地地適當處處理后再再資源化化。

19、4)廢物物處理成成本:下下腳了和和不能再再利用材材料的處處理費用用。3.1.4 材材料形狀狀選用分分析1.合理理設(shè)計構(gòu)構(gòu)件的截截面形狀狀對于受彎彎構(gòu)件，彎曲正正應(yīng)力在在截面上上的分布布是距中中性面愈愈遠應(yīng)力力愈大。從節(jié)約約材料的的角度來來進行受受彎構(gòu)件件的截面面設(shè)計。受彎構(gòu)構(gòu)件的設(shè)設(shè)計中工工字鋼是是較為常常用的截截面形狀狀表1羅列了了集中截截面形狀狀的抗彎彎模量。表1 幾幾種截面面形狀的的抗彎模模量截面形狀狀抗彎模量量(相對值值)12.9001.1882.3332.755對于脆性性材料，如鑄鐵鐵等，由由于其抗抗壓性能能優(yōu)于抗抗拉性能能，因此此在設(shè)計計受彎構(gòu)構(gòu)件時，根據(jù)受受力和變變形情況況，將材

20、材料特性性和應(yīng)力力分布結(jié)結(jié)合起來來考慮。機械零件件多在交交變應(yīng)力力下工作作，據(jù)機機械零件件失效的的分析，80%的失效效屬于疲疲勞破壞壞。因此此提高抗抗疲勞破破壞的能能力，可可以避免免材料的的浪費。2. 合合理設(shè)計計形狀在機械產(chǎn)產(chǎn)品中，為了節(jié)節(jié)省材料料和減輕輕自重，常采用用以下的的結(jié)構(gòu)：1）設(shè)計計加強筋筋幾乎所有有的鑄件件都設(shè)計計有加強強筋，增增強構(gòu)件件的強度度和剛度度。2）選擇擇合理的的箱形結(jié)結(jié)構(gòu)箱體結(jié)構(gòu)構(gòu)不同，其剛度度也不同同。如表表2所示示表2三種種截面形形式的剛剛度比較較截面形狀I(lǐng)彎11.1771.5553）提高高接觸剛剛度多零件連連接的結(jié)結(jié)構(gòu)，接接觸表面面的剛度度會影響響結(jié)構(gòu)整整體剛度

21、度。為提提高接觸觸剛度，對有相相對運動動的接觸觸表面，如機床床導(dǎo)軌和和滑臺，其表面面粗糙度度應(yīng)該適適當要求求；對于于固定接接觸面，需施加加適當?shù)牡念A(yù)緊載載荷，如如合理設(shè)設(shè)計螺釘釘?shù)臄?shù)量量及分布布，并規(guī)規(guī)定裝配配時螺釘釘應(yīng)具有有的預(yù)緊緊力4。4）機械械裝置的的輕型化化設(shè)計在滿足產(chǎn)產(chǎn)品功能能、性能能的前提提下，進進行機械械裝置的的輕量化化設(shè)計不不僅可以以節(jié)省材材料，而而且可以以帶來很很多優(yōu)點點：能減減輕其它它部件或或構(gòu)件所所承受的的載荷，從而減減輕機器器的總重重量，由由于機器器重量的的減輕，能使有有效載荷荷增加(如車輛輛、挖掘掘機等)；節(jié)省省能源，減小運運行費用用。3.1.5 按按照節(jié)材材原則進進

22、行工藝藝設(shè)計1）合理理進行工工藝設(shè)計計，減少少廢次品品、提高高產(chǎn)品合合格率減少廢次次品、提提高產(chǎn)品品合格率率主要是是通過合合理的制制造工藝藝來實現(xiàn)現(xiàn)。設(shè)計計時，應(yīng)應(yīng)從如下下幾個方方面分析析著手：（1）選選用高質(zhì)質(zhì)量的加加工原材材料（2）合合理的產(chǎn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)構(gòu)工藝設(shè)設(shè)計（3）正正確制定定加工工工藝方案案2）合理理選擇零零件加工工成型方方式零件成型型的工藝藝方法可可分：材材料去除除法(如車、銑、刨刨、磨)、材料料變形法法(如鍛壓壓、沖壓壓)和材料料添加法法(如鑄造造、注塑塑和快速速成型制制造)。在材材料去除除法中，不可避避免地會會產(chǎn)生一一定的邊邊角料或或廢料（切屑），如切切削加工工的材料料利用率率一

23、般為為65%-70%，而車車削加工工僅為660%；材料變變形法的的材料利利用率有有所提高高，但也也不可避避免會產(chǎn)產(chǎn)生一定定的廢料料，如沖沖壓加工工會產(chǎn)生生大量的的下腳料料，材料料利用率率約為880%，最高也也不會超超過900%；冷冷擠壓的的材料利利用率約約為800%以上上，高時時可達993%5。3.2 可拆卸卸性設(shè)計計隨著社會會生產(chǎn)力力的發(fā)展展，人們們對物質(zhì)質(zhì)條件要要求的不不斷提高高，產(chǎn)品品更新?lián)Q換代加速速，產(chǎn)生生了大量量的廢棄棄產(chǎn)品。然而這這些廢棄棄產(chǎn)品并并非毫無無價值，其中的的許多零零部件還還可以直直接地或或通過修修復(fù)后繼繼續(xù)使用用，即使使不能繼繼續(xù)使用用，其材材料通過過分類回回收后可可以

24、繼續(xù)續(xù)使用，這就需需要對廢廢棄產(chǎn)品品進行拆拆卸回收收。拆卸卸是產(chǎn)品品生命周周期中的的一個重重要階段段，是實實現(xiàn)從“搖籃”到“再生”這一閉閉環(huán)過程程中的一一個重要要環(huán)節(jié)。所謂拆卸卸就是從從產(chǎn)品或或部件上上有規(guī)律律地拆下下可用零零部件的的過程，同時保保證不因因拆卸過過程而造造成該零零部件的的損傷。可拆卸卸性設(shè)計計研究如如何設(shè)計計產(chǎn)品才才能高效效率、低低成本的的進行組組件、零零件的拆拆卸以及及材料的的分類拆拆卸，以以便重新新使用和和回收。它是設(shè)設(shè)計方法法和功能能工具的的集合，它將產(chǎn)產(chǎn)品可拆拆卸性作作為開發(fā)發(fā)目標，面向整整個生命命周期對對產(chǎn)品可可拆卸性性和拆卸卸工藝性性進行分分析和研研究，通通過減少少

25、產(chǎn)品零零件數(shù)等等措施，改善產(chǎn)產(chǎn)品的拆拆卸工藝藝性，降降低產(chǎn)品品的拆卸卸成本和和時間。3.2.1產(chǎn)品拆拆卸目的的產(chǎn)品的可可拆卸性性是產(chǎn)品品回收的的前提，直接影影響產(chǎn)品品的再生生性。產(chǎn)產(chǎn)品拆卸卸的目的的主要有有三方面面，一是是拆下那那些可以以被再銷銷售和再再利用的的部件，二是拆拆下那些些有毒的的、有害害的材料料，三是是盡可能能容易地地將殘余余的材料料分離成成純凈的的材料。對于制造造成本高高、革新新周期長長或使用用壽命長長的零部部件可以以考慮拆拆卸后直直接再利利用，或或者修復(fù)復(fù)以后再再利用。而對于于原材料料成本高高，單個個零件的的生產(chǎn)成成本低，產(chǎn)品生生命周期期短時，通?？煽梢钥紤]慮材料拆拆卸后的的回

26、收。對應(yīng)于拆拆卸的三三個目的的，拆卸卸也分為為三種不不同的類類型，即即破壞性性拆卸、部分破破壞性拆拆卸和非非破壞性性拆卸。顯然，破壞性性拆卸以以分離為為宗旨，而不管管產(chǎn)品結(jié)結(jié)構(gòu)的破破壞程度度，一般般采用外外力強制制解除零零部件之之間的幾幾何約束束，無須須顧及對對象組成成零部件件的先后后拆卸順順序;部部分破壞壞性拆卸卸則要求求在拆卸卸過程中中只損壞壞部分廉廉價零件件，使其其它部分分安全分分離，如如采用火火焰切割割、高壓壓水噴射射切割、激光切切割等分分離連接接部位，拆卸過過程中需需要考慮慮拆卸的的順序，以免破破壞所需需拆卸的的零部件件;非破破壞性拆拆卸則是是拆卸的的最高階階段，在在拆卸過過程中不不

27、能損壞壞任何零零部件，如松開開螺紋、拆除及及壓出等等，以分分析產(chǎn)品品零部件件之間的的幾何約約束關(guān)系系為基礎(chǔ)，通過過制定合合理的拆拆卸步驟驟，逐步步解除這這些約束束關(guān)系達達到拆卸卸目的。產(chǎn)品的拆拆卸是對對產(chǎn)品裝裝配約束束關(guān)系的的解除，是一個個解約束束的過程程。同一一產(chǎn)品結(jié)結(jié)構(gòu)可對對應(yīng)著多多種裝配配方案，一種裝裝配方案案的確定定也即一一種約束束關(guān)系的的確定。同時，一種固固定裝配配關(guān)系的的解約束束卻對應(yīng)應(yīng)著多種種的求解解過程，通常文文明根據(jù)據(jù)拆卸策策略尋求求其中二二種最優(yōu)優(yōu)的約束束解，所所以，產(chǎn)產(chǎn)品的拆拆卸過程程不能簡簡單地等等同于實實際裝配配的逆過過程6。3.2.2可拆拆卸性設(shè)設(shè)計實施施的重要要意

28、義1 .提提高產(chǎn)品品可制造造和可維維護性通過對產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計計提出修修正意見見，減少少不必要要的零件件，選用用優(yōu)化的的可拆卸卸結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品品制造裝裝配和使使用維護護更加方方便。另另外對于于在制造造維護中中拆卸下下來的零零部件，因它們們具有優(yōu)優(yōu)良的拆拆卸性能能，而使使零部件件重用成成為可能能，這樣樣對降低低成本、提高效效益具有有重要意意義。2.提高高產(chǎn)品報報廢回收收的綠色色性和經(jīng)經(jīng)濟性拆卸是產(chǎn)產(chǎn)品回收收不可缺缺少的組組成部分分，因為為只有拆拆卸才能能保證重重新得到到品種純純潔的材材料及重重用部件件。而復(fù)復(fù)雜機電電產(chǎn)品的的回收一一般直接接存放或或者壓成成碎片處處理，但但在目前前技術(shù)條條件下，粉碎或或分

29、選通通常僅能能得到部部分回收收材料，且因純純度不高高只能進進入低級級應(yīng)用。為改善善這種狀狀況只有有兩條出出路，即即提高粉粉碎分選選技術(shù)或或者擴大大可拆卸卸性，而而DFDD的根本本目標就就是提高高產(chǎn)品的的拆卸性性能，因因此DDDF的應(yīng)應(yīng)用將有有利于產(chǎn)產(chǎn)品報廢廢回收的的綠色性性和經(jīng)濟濟性的提提高。3.2.3可拆拆卸性設(shè)設(shè)計主要要內(nèi)容1.可拆拆卸性設(shè)設(shè)計標準準在產(chǎn)品開開發(fā)中，方案設(shè)設(shè)計的結(jié)結(jié)果是滿滿足功能能要求的的抽象設(shè)設(shè)計概念念，它們們在詳細細設(shè)計時時將被轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為具具體的零零部件結(jié)結(jié)構(gòu)、空空間位置置關(guān)系等等，這一一轉(zhuǎn)化過過程具有有“一對多多”的特點點，即同同一設(shè)計計原理可可解為多多種設(shè)計計方案。拆

30、卸性性設(shè)計標標準就是是為了保保證產(chǎn)品品的拆卸卸性要求求，而為為上述轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化過程程制定的的專用設(shè)設(shè)計標準準。在概概念產(chǎn)品品向具體體產(chǎn)品的的轉(zhuǎn)化過過程中，設(shè)計人人員便可可遵循和和采納這這些標準準進行設(shè)設(shè)計和審審核，以以確保產(chǎn)產(chǎn)品的拆拆卸性落落實在產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計計中，并并最終實實現(xiàn)良好好的產(chǎn)品品拆卸性性能。2.可拆拆卸性設(shè)設(shè)計程序序可拆卸性性設(shè)計的的研究對對象是機機電產(chǎn)品品，但實實際中機機電產(chǎn)品品類別較較多，而而且每種種產(chǎn)品所所包含零零部件數(shù)數(shù)量通常常都比較較大，導(dǎo)導(dǎo)致機電電產(chǎn)品可可拆卸性性設(shè)計工工作非常常復(fù)雜的的，因此此實際工工作中常常作如下下簡化：1)拆卸卸過程由由手工完完成，且且無破壞壞性。2)零部

31、部件拆卸卸為一維維拆卸，即零部部件拆卸卸時其整整體沿著著一條直直線運動動，拆卸卸時不改改變運動動。同時時拆卸沒沒有附近近運動。3)零部部件拆卸卸是串行行的，同同一時刻刻只有一一個零部部件被拆拆卸移走走，不考考慮并行行拆卸。拆卸評價價通常是是從兩方方面著手手進行，一方面面是產(chǎn)品品結(jié)構(gòu)的的拆卸難難易程度度，另一一方面是是與拆卸卸過程有有關(guān)的時時間、費費用等。而在這這些指標標中，有有一些是是定量指指標，也也有一些些是定性性指標。3.2.4與拆拆卸過程程有關(guān)的的指標與拆卸過過程有關(guān)關(guān)的指標標包括拆拆卸費用用、拆卸卸時間、拆卸能能耗和拆拆卸造成成的環(huán)境境影響等等。1）拆卸卸費用產(chǎn)品中中零部件件的連接接結(jié)

32、構(gòu)不不同，拆拆卸的難難易程度度也不相相同，拆拆卸費用用則表現(xiàn)現(xiàn)為不同同的量值值。拆卸卸費用是是指與拆拆卸有關(guān)關(guān)的一切切費用，即人力力費用和和投資費費用等。投資費費用包括括拆卸所所需的工工具及夾夾具、工工具的定定位及夾夾具送進進裝置的的費用，拆卸操操作費用用，拆下下材料的的識別、分類運運輸及存存儲費用用等。人人力費用用主要是是指工人人工資。拆卸費費用是衡衡量結(jié)構(gòu)構(gòu)拆卸性性好壞的的主要指指標之一一。某一一零部件件單元的的拆卸費費用高，則其回回收重用用的價值值就小。當拆卸卸費用大大于該零零部件單單元廢棄棄后的固固有成本本時，則則其就完完全失去去了回收收重用的的價值。由此可可見，拆拆卸費用用越小，零部

33、件件單元的的回收重重用價值值就越高高。2）拆卸卸時間 拆卸卸時間（Tz）即拆下下某一連連接所需需要的時時間。產(chǎn)產(chǎn)品的某某一部件件單元可可能是由由多個連連接方式式組合而而成，則則該部件件單元的的拆卸時時間就是是完成所所有這些些連接所所消耗的的時間總總和。它它包括基基本拆卸卸時間和和輔助時時間。基基本拆卸卸時間(Tj)是指指松開連連接件、將待拆拆零件和和相關(guān)連連接件分分離所花花費的時時間；輔輔助時間間(Tff)是指指為完成成拆卸工工作所作作的輔助助工作所所花費的的時間，如拆卸卸工具或或人的手手臂接近近拆卸部部位的時時間等。拆卸時時間越長長，表明明該構(gòu)的的復(fù)雜程程度越高高，產(chǎn)品品的拆卸卸性能差差。拆

34、卸卸時間（Tz）用下式式表示：Tz=TTj + Tf不同同連接方方式，其其拆卸時時間的計計算方法法不同。如單個個螺栓聯(lián)聯(lián)接可用用下式計計算：T=T11+T2 其中：T1-拆卸卸螺栓的的時間（分鐘）；T2 -其它時時間，包包括分離離聯(lián)接件件的時間間及輔助助時間（分鐘）；T-總拆拆卸時間間（分鐘鐘）；當然，在拆卸卸過程中中拆卸工工具、工工人熟練練程度、結(jié)構(gòu)復(fù)復(fù)雜程度度對拆卸卸時間會會有不同同程度的的影響，可根據(jù)據(jù)具體情情況調(diào)整整其修正正系數(shù)。拆卸時間間的大小小確定必必須來自自于實際際拆卸數(shù)數(shù)據(jù)的搜搜集、整整理與分分析。表表3為由由時間累累計法所所確定的的機械電電子結(jié)構(gòu)構(gòu)中某些些連接的的拆卸、安裝和

35、和更換時時間7。 表3某某些機電電連接結(jié)結(jié)構(gòu)的拆拆卸、安安裝和更更換時間間時間標準序號項目標準時間拆卸卸安裝裝更換換緊固件1標準螺釘釘0.1660.2660.4222六角螺釘釘0.1770.4330.6003快速緊固固件（11/4周周）0.0880.0550.1334快速緊固固件（小小于1周）0.0660.0660.1225碟型螺釘釘0.0660.0880.1446螺母螺栓栓0.3440.4440.7887U型擋圈圈-0.2778扣鎖9拉環(huán)扣鎖鎖0.0330.0330.06610彈簧夾扣扣鎖0.0440.0330.07711碟型扣鎖鎖0.0550.0550.1003) 拆卸過過程中的的能量消消

36、耗拆卸產(chǎn)產(chǎn)品必然然要消耗耗能量，其能量量消耗方方式有兩兩種，即即人力消消耗和外外加動力力消耗（如電能能、熱能能等）。拆卸單單元零部部件所消消耗的能能量大小小也是表表明該零零部件拆拆卸性能能的一個個指標。能耗少少，則該該部分拆拆卸性能能好。由由于機電電產(chǎn)品中中廣泛采采用多種種連接方方式，如如螺紋連連接、搭搭扣連接接等的機機械連接接方式和和粘結(jié)、焊接等等，因此此其拆卸卸能量的的計算方方法也不不同。機機械連接接的拆卸卸能量包包括螺紋紋的釋放放能、搭搭扣連接接的彈性性變形能能或連接接元件的的摩擦能能等；而而化學(xué)連連接方式式，可視視其分離離方法，其消耗耗能可以以是融化化能、斷斷裂能或或溶解能能。如果果某

37、一待待拆卸的的零部件件有多個個連接，則拆卸卸能量應(yīng)應(yīng)是所有有各連接接單元拆拆卸能量量的總和和。4）拆拆卸過程程的環(huán)境境影響拆卸過過程的環(huán)環(huán)境影響響主要表表現(xiàn)為噪噪聲及排排放到環(huán)環(huán)境中的的污染物物種類和和數(shù)量。拆卸過過程中遇遇到的特特殊材料料（如含含有有害害成份、有毒成成份等的的材料）應(yīng)采取取特殊的的拆卸方方式和保保護手段段，拆卸卸時一定定要注意意安全，并將拆拆下的零零部件妥妥善分類類保管，以免引引起與其其它部分分的交叉叉感染和和污染環(huán)環(huán)境；還還有一類類物質(zhì)，如汽車車中的汽汽（柴）油、潤潤滑油等等也應(yīng)妥妥善收集集處理，以免四四處流動動，污染染工作場場地和環(huán)環(huán)境或因因任意排排放而污污染水資資源。上

38、述指指標是與與拆卸過過程的時時間、能能量有關(guān)關(guān)的指標標，實際際上具體體結(jié)構(gòu)的的設(shè)計往往往是拆拆卸性能能的關(guān)鍵鍵，也應(yīng)應(yīng)是評價價指標的的主要組組成部分分。產(chǎn)品品結(jié)構(gòu)拆拆卸性能能的好壞壞通常都都是采用用定性描描述，在在這里，我們試試圖盡可可能用定定量的方方法來評評價產(chǎn)品品結(jié)構(gòu)的的可拆卸卸性。當當然，無無法量化化的指標標只能以以定性方方式來表表示。3.3可可回收性性設(shè)計 機電電產(chǎn)品的的可回收收性設(shè)計計就是在在產(chǎn)品設(shè)設(shè)計的初初期充分分考慮零零部件回回收及再再生的可可能性、零件材材料的回回收可能能性、回回收價值值、回收收處理方方法、回回收處理理結(jié)構(gòu)工工藝性等等與回收收有關(guān)的的一系列列問題），并在在其他新

39、新產(chǎn)品，利用使使用過的的或廢棄棄產(chǎn)品中中的零部部件和材材料，最最終達到到資源、能源的的最大利利用，并并對環(huán)境境污染為為最小的的一種設(shè)設(shè)計思想想和方法法。回收收設(shè)計是是循環(huán)設(shè)設(shè)計，就就是實現(xiàn)現(xiàn)廣義回回收所采采用的手手段和方方法。機電產(chǎn)品品的可回回收性設(shè)設(shè)計方法法主要包包括以下下內(nèi)容：（1）設(shè)設(shè)置合理理的材料料分類識識別標志志：機電電產(chǎn)品的的材料種種類較多多，為了了避免不不同材料料之間的的混合，在設(shè)計計時設(shè)置置明顯的的材料識識別標志志，以便便分類回回收。常常用的識識別方法法有：將將識別標標志制作作在模具具上，然然后復(fù)制制到零件件表面的的模壓標標志；將將識別標標志用模模具和激激光方法法制作在在零件上

40、上的識別別標志等等。（2）可可回收工工藝與方方法（3）可可回收性性經(jīng)濟評評價（4）可可回收性性結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計 從可持續(xù)續(xù)性發(fā)展展的角度度出發(fā)，機電產(chǎn)產(chǎn)品的綠綠色設(shè)計計在其生生命周期期的“用后廢廢棄回收收”環(huán)節(jié)有有針對性性地考慮慮資源回回收利用用，往往往能夠取取得事半半功倍的的效果。這種從從產(chǎn)品設(shè)設(shè)計開始始，而以以產(chǎn)品回回收結(jié)束束并重新新開始的的全過程程正表明明了綠色色設(shè)計所所具備的的全生命命周期性性8。3.4機機電產(chǎn)品品的綠色色設(shè)計評價價綠色設(shè)計計是一種種綜合產(chǎn)產(chǎn)品功能能、性能能、質(zhì)量量、壽命命和環(huán)境境于一體體的設(shè)計計新技術(shù)術(shù)，其設(shè)設(shè)計原則則是閉環(huán)環(huán)設(shè)計過過程，評評價時既既要考慮慮產(chǎn)品的的壽命周周

41、期，也也要考慮慮產(chǎn)品棄棄后處理理和再利利用等。因此機機電產(chǎn)品品方案設(shè)設(shè)計的綠綠色評價價既包括括諸如產(chǎn)產(chǎn)品的性性能、質(zhì)質(zhì)量和成成本等常常規(guī)技術(shù)術(shù)經(jīng)濟評評價指標標，同時時也包括括在產(chǎn)品品全生命命周期內(nèi)內(nèi)的資源源消耗和和對環(huán)境境的影響響這兩個個重要目目標，其其決策是是一個多多準則決決策和優(yōu)優(yōu)化問題題9。機電產(chǎn)品綠色評估體系技術(shù)性經(jīng)濟性 綠色度用戶友好性 包裝及維護成本 原材料成本 回收重用成本 設(shè)計制造成本 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

42、污染圖2 機電產(chǎn)品綠色評估體系4 綠色色設(shè)計在在數(shù)控車車床的應(yīng)用CK75525數(shù)數(shù)控車床床具有一一定的代代表性。該機床床有122個刀位位，采用用4500斜導(dǎo)軌軌，主電電機為111 kkw/116kww雙速電電機，床床身長7750mmm，主主軸最高高轉(zhuǎn)速為為24000r/minn，X向向最大進進給速度度為122m/mmin，Z向最最大進給給速度為為8m/mmin，導(dǎo)軌為為槽式滑滑動導(dǎo)軌軌，系統(tǒng)統(tǒng)采用FFANUUC-OOTD，機床主主軸采用用交流伺伺服電機機直接驅(qū)驅(qū)動的集集成化結(jié)結(jié)構(gòu)10。由于該機機床所有有的設(shè)計計制造都都是按照照傳統(tǒng)的的設(shè)計方方式進行行的，沒沒有考慮慮產(chǎn)品生生產(chǎn)制造造時對環(huán)環(huán)境的

43、污污染、機機床報廢廢后的重重新利用用，因此此不符合合綠色設(shè)設(shè)計的要要求。下下面將按按照上述述綠色設(shè)設(shè)計的要要求對該該產(chǎn)品的的部分結(jié)結(jié)構(gòu)和工工藝重新新設(shè)計，并對主主要材料料生產(chǎn)過過程進行行生命周周期評價價。4.1導(dǎo)導(dǎo)軌的可可拆分設(shè)設(shè)計4.1.1 設(shè)設(shè)計過程程機床導(dǎo)軌軌是機床床的主要要構(gòu)件之之一，它它的精度度直接影影響加工工工件的的直線度度、圓柱柱度等形形位誤差差。數(shù)控控機床的的導(dǎo)軌有有滑動導(dǎo)導(dǎo)軌、滾滾動導(dǎo)軌軌、靜壓壓導(dǎo)軌三三種形式式，導(dǎo)軌軌的材料料和結(jié)構(gòu)構(gòu)與普通通機床有有著顯著著的不同同。數(shù)控控機床的的導(dǎo)軌對對導(dǎo)向精精度、精精度保持持性、摩摩擦特性性、運動動平穩(wěn)性性和靈敏敏性都有有更高的的要求，

44、這三種種形式導(dǎo)導(dǎo)軌各有有優(yōu)缺點點。滑動導(dǎo)軌軌承載能能力強，剛度高高，抗振振性好，導(dǎo)軌導(dǎo)導(dǎo)向精度度高，保保持性好好，因此此在數(shù)控控機床中中應(yīng)用比比較普遍遍。但滑滑動導(dǎo)軌軌存在摩摩擦系數(shù)數(shù)大、磨磨損快、使用壽壽命短、有低速速爬行現(xiàn)現(xiàn)象和對對潤滑油油的供油油量要求求較高等等缺陷。滾動導(dǎo)軌軌的最大大優(yōu)點是是摩擦系系數(shù)小，運動輕輕便靈活活，低速速運動平平穩(wěn)性好好，位移移精度和和定位精精度高，耐磨性性好且潤潤滑簡單單。滾動動導(dǎo)軌的的缺點是是抗振性性差、結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜、成本本高，對對臟物比比較敏感感，必須須有良好好的防護護。靜壓導(dǎo)軌軌主要應(yīng)應(yīng)用于大大重型數(shù)數(shù)控機床床上，它它的優(yōu)點點是摩擦擦系數(shù)極極小，運運動靈

45、敏敏.位移移精度和和定位精精度高，導(dǎo)軌精精度保持持性好，壽命長長.油膜膜具有誤誤差均化化作用，導(dǎo)向精精度高。油膜承承載能力力高，剛剛度高，吸振性性好。缺點是結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜，需要要相應(yīng)的的液壓設(shè)設(shè)備。CK75525數(shù)數(shù)控機床床采用的的是整體體式滑動動導(dǎo)軌。整體式式導(dǎo)軌制制造相對對簡單，但磨損損后維修修成本高高。維修修時，導(dǎo)導(dǎo)軌面磨磨削鏟刮刮后出現(xiàn)現(xiàn)尾架中中心高下下降，使使中心鉆鉆、鉸刀刀等一些些刀具無無法使用用的情況況:而且且機床報報廢后是是整體回回爐加工工，這樣樣浪費大大量資源源與能源源，同時時普通滑滑動導(dǎo)軌軌存在著著摩擦阻阻力大和和低速爬爬行的缺缺陷，需需對其改改造。如如果完全全改變結(jié)結(jié)構(gòu)，換

46、換為其他他形式導(dǎo)導(dǎo)軌，改改造成本本太高，而且其其他形式式導(dǎo)軌也也存在一一定缺陷陷。如果果 能克克服以上上缺陷，同時機機床報廢廢后導(dǎo)軌軌與床身身可拆卸卸回收，重新使使用，這這樣可節(jié)節(jié)約大量量資源和和能源，減少環(huán)環(huán)境污染染。根據(jù)據(jù)綠色設(shè)設(shè)計可拆拆卸性設(shè)設(shè)計思想想，下文文對導(dǎo)軌軌進行拆拆分設(shè)計計，采用用鑲鋼塑塑料導(dǎo)軌軌，可降降低改造造和維護護成本，機床床床身可重重復(fù)使用用。目前導(dǎo)軌軌所使用用的塑料料常用聚聚四氟乙乙烯導(dǎo)軌軌軟帶和和環(huán)氧樹樹脂涂層層導(dǎo)軌，它們的的特點是是摩擦特特性好，能防止止低速爬爬行，運運動平穩(wěn)穩(wěn)，耐磨磨性好，工作溫溫度范圍圍廣(-2000+2880 )，動靜摩摩擦系數(shù)數(shù)非常低低且差

47、別別小，對對潤滑油油的供油油量要求求不高。塑料的的阻尼性性好、耐耐磨、能能吸收振振動，塑塑料導(dǎo)軌軌還具有有良好的的工藝性性。聚四氟乙乙烯(PPTFEE)是一一種工程程塑料，用其制制造的機機床導(dǎo)軌軌軟帶具具有摩擦擦系數(shù)低低、自潤潤滑性能能好，能能有效防防止低速速爬行，保護床床身導(dǎo)軌軌不受擦擦傷，化化學(xué)穩(wěn)定定性高和和成本低低等一系系列優(yōu)點點.但純純PTFFE耐磨磨性差、導(dǎo)熱不不良、線線脹系數(shù)數(shù)大、吸吸水吸油油后體積積膨脹、受載后后有“冷流性性”等，影影響導(dǎo)軌軌尺寸的的穩(wěn)定。如果在PPTFEE中填充充青銅粉粉和石墨墨制成的的軟帶既既可提高高熱導(dǎo)率率、耐磨磨性、壓壓縮強度度、拉伸伸彈性模模量和剛剛度，

48、又又能降低低線脹系系數(shù)，改改善導(dǎo)軌軌尺寸穩(wěn)穩(wěn)定性。實踐表表明，填填充PTTFE導(dǎo)導(dǎo)軌軟帶帶能滿足足現(xiàn)代數(shù)數(shù)控機床床、精密密機床和和大型、重型機機床導(dǎo)軌軌的技術(shù)術(shù)要求，是制造造機床導(dǎo)導(dǎo)軌的理理想材料料。原料料:PTTFE SFXX-2，應(yīng)符合合GB883299-877要求。4.1.2 工工藝流程程機床導(dǎo)軌軌軟帶生生產(chǎn)工藝藝流程如如圖3導(dǎo)軌軟帶帶的生產(chǎn)產(chǎn)工藝前前幾道工工序(從從原料選選擇、干干燥、過過篩，一一直到表表面活化化處理)可直接接到市場場或廠家家購買，其余工工序在機機床廠完完成。PTFE青銅粉 干燥車削燒結(jié)預(yù)成型混合過篩粘接固化檢驗涂膠表面化處理粘接面處理導(dǎo)軌軟帶面刮修打光成品加壓室溫圖3

49、 工工藝流程程1）軟帶帶待粘接接面的清清洗將軟帶待待粘接面面用丙酮酮或酒精精擦洗，除去油油污和其其它贓物物，將兩兩條軟帶帶背靠背背用雙面面膠粘牢牢，浸入入盛有處處理液的的儲槽內(nèi)內(nèi)，155minn后取出出，用990左右熱熱水沖洗洗，除凈凈NaFF和NaaOH等等殘留物物，待其其晾干后后表面呈呈深棕色色，此時時軟帶表表面的碳碳鍵就可可以與粘粘合劑粘粘接了。2）機床床導(dǎo)軌與與軟帶的的粘接機床導(dǎo)軌軌粘接面面先用粗粗砂紙打打毛，再再經(jīng)汽油油、丙酮酮除銹、去油污污。將導(dǎo)導(dǎo)軌粘接接面和軟軟帶己處處理的粘粘接面均均涂上環(huán)環(huán)氧樹脂脂/聚酞酞胺(22/1)混合膠膠，互相相粘合后后在室溫溫下施加加一定的的莊力，固化

50、448個小小時后即即可完成成粘接。貼塑導(dǎo)軌軌有兩種種形式，一種是是在下導(dǎo)導(dǎo)軌面上上貼軟帶帶，上導(dǎo)導(dǎo)軌面為為鑄鐵;.另一一種形式式是上導(dǎo)導(dǎo)軌面貼貼軟帶，下導(dǎo)軌軌面鑲鋼鋼。由于于金屬在在軟帶上上滑動時時的摩擦擦系數(shù)要要比軟帶帶在金屬屬上滑動動大一倍倍以上，因此要要避免采采用金屬屬為上導(dǎo)導(dǎo)軌，軟軟帶為下下導(dǎo)軌的的匹配方方式。鑲鑲鋼塑塑料導(dǎo)軌軌采用上上導(dǎo)軌面面貼軟帶帶，下導(dǎo)導(dǎo)軌面為為鑲鋼條條，鑲鋼鋼條的加加工工藝藝為:鍛鍛造正火退火粗刨去應(yīng)力力精刨粗磨鉆孔表面淬淬火精磨。表4導(dǎo)軌軌結(jié)構(gòu)的的摩擦系系數(shù)比較較導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)構(gòu)形式滑動導(dǎo)軌軌滾動導(dǎo)軌軌靜壓導(dǎo)軌軌下導(dǎo)軌貼貼塑鑲鋼貼塑塑導(dǎo)軌摩擦系數(shù)數(shù)0.077-0.1

51、120.0002-0.00050.00010.022-0.0040.0009-0.002面等寬(80mmm)，厚255mm，長度根根據(jù)床身身的長短短選擇，每根長長32004000mm之之間，兩兩根鑲條條之間采采用455度坡口連連接，保保證上導(dǎo)導(dǎo)軌在接接口處運運動的平平穩(wěn)性。這樣導(dǎo)軌軌面磨損損后可直直接更換換鋼條，機床報報廢后床床身可重重復(fù)利用用，節(jié)約約了鋼材材資源，減少環(huán)環(huán)境污染染，符合合綠色設(shè)設(shè)計的要要求。4.2 機床包包裝的綠色設(shè)設(shè)計機床包裝裝直至現(xiàn)現(xiàn)在主要要采用木木材和混混凝土兩兩種材料料，其中中絕大部部分是木木材包裝裝。以本本產(chǎn)品為為例，一一臺機床床大約需需要755kg的的木材，如果把

52、把邊角料料算進去去，大約約需要1100kkg木材材，2000個鐵鐵釘，緊緊固螺栓栓M166 X2200共共16個個，鋼質(zhì)質(zhì)包裝帶帶12米米，塑料料薄膜，頂部有有防水瀝瀝青，每每臺機床床包裝木木材需花花費8000112000元左右右。木材材雖屬于于環(huán)保材材料，但但國內(nèi)木木材緊缺缺，大量量砍伐會會造成水水土流失失，破壞壞生態(tài)環(huán)環(huán)境。目目前國內(nèi)內(nèi)機床年年產(chǎn)量大大約為44萬臺，按每臺臺為1000kgg木材計計算，一一年需要要木材4400萬萬kg，折合660000立方米米。由于于拆卸過過程中破破壞了部部分材料料，所以以廠家基基本沒有有回收，而且拆拆卸工作作量大(一個人人需用223個個小時)又不安安全(主

53、主要是有有鐵釘?shù)牡木壒?，需對對其可拆拆卸性設(shè)設(shè)計8。 混凝土土包裝是是采用石石灰、水水泥和沙沙子做成成混凝土土，側(cè)面面和頂部部擋板用用竹子做做加強筋筋，底部部大梁用用鋼筋做做加強筋筋，這種種包裝的的價格相相對于木木材要便便宜一些些，但包包裝材料料笨重(約1550kgg以上)，運輸輸和拆卸卸過程中中常常破破損，基基本無法法回收，廢棄后后產(chǎn)生大大量的固固體垃圾圾。不同尺尺寸規(guī)格格的機床床需制作作不同的的澆注模模型，比比較麻煩煩，現(xiàn)在在廠家基基本淘汰汰這種包包裝。 機床包包裝材料料要達到到綠色要要求，應(yīng)應(yīng)滿足少少污染或或無污染染、可循循環(huán)利用用、可回回收、可可降解、重量輕輕、易拆拆卸、易易組裝、防

54、水等等特點。所選材材料硬度度不能太太高，要要有一定定的韌性性和柔性性，以防防機床運運輸過程程中顛簸簸，可能能碰傷機機床外觀觀或零部部件。根據(jù)綠色色設(shè)計的的可拆卸卸、可回回收的設(shè)設(shè)計思想想，須對對機床包包裝重新新設(shè)計或或?qū)で筇嫣娲牧狭?，同時時要滿足足綠色材材料的要要求。4.2.1 木木材的選選擇由于木材材具有可可降解、無污染染等特性性，木材材的開采采、加工工、使用用、解體體和廢棄棄的整個個生命周周期過程程中，能能源消耗耗是較少少的，與與鐵、鋁鋁等金屬屬相比木木材在制制造過程程中排放放的二氧氧化碳是是極小的的。與混混凝土相相比，制制造時耗耗費的能能量相對對大一些些，但因因木材是是有機體體，大量量

55、的碳以以固體形形態(tài)儲藏藏在其中中，綜合合考慮就就會知道道木材排排向大氣氣中的碳碳的平衡衡數(shù)為負負，另外外廢木材材可再利利用或者者說再生生循環(huán)，同時還還具有生生物降解解性，即即使廢棄棄也很安安全，最最后還可可把它燒燒掉。另另外，木木材可以以再生產(chǎn)產(chǎn)，在生生產(chǎn)過程程中形成成森林，對保全全地球環(huán)環(huán)境有重重要作用用。4.2.2 廢廢棄塑料料雖說木材材是一種種環(huán)境材材料，但但由于我我國木材材資源緊緊缺，過過度砍伐伐會造成成水土流流失，氣氣候變暖暖，破壞壞整個生生態(tài)環(huán)境境，因此此應(yīng)節(jié)制制使用，尋求替替代材料料。根據(jù)據(jù)綠色材材料選擇擇原則:盡量不不用或少少用短缺缺的原材材料，多多用廢料料或回收收材料作作為原

56、料料。本文文可選用用廢棄塑塑料來替替代木材材，以充充分利用用材料資資源，降降低生產(chǎn)產(chǎn)成本，保護生生態(tài)環(huán)境境。塑料屬于于有機高高分子材材料，原原料主要要來源于于石油化化學(xué)工業(yè)業(yè)。我國國19998年塑塑料產(chǎn)量量為9000萬噸噸，居世世界第五五位。塑塑料有熱熱塑性塑塑料和熱熱固性塑塑料兩種種，熱塑塑性塑料料主要發(fā)發(fā)生可逆逆的物理理變化，熱固性性塑料主主要發(fā)生生不可逆逆化學(xué)變變化。熱熱塑性塑塑料的消消費量占占全部塑塑料的990%以以上。塑塑料在制制造過程程和使用用后的廢廢棄物達達到產(chǎn)量量的一半半以上。機床包包裝對材材料的要要求不高高，如果果采用廢廢棄塑料料為原料料，不僅僅可節(jié)省省大量的的緊缺木木材，而

57、而且減少少廢棄塑塑料對環(huán)環(huán)境的污污染。廢舊塑料料主要有有聚氯乙乙烯(PPVC)、聚乙乙烯( LDPPE, HDPPE),聚丙稀稀(PPP)、聚聚苯乙烯烯(PSS);聚聚對苯二二甲酸乙乙二醇醋醋(PEET)等等幾種塑塑料。1）PVVC廢塑塑料的再再生循環(huán)環(huán)PVC廢廢塑料主主要來源源于生活活包裝袋袋、餐具具、飲料料瓶、地地膜和生生產(chǎn)過程程等，每每年廢棄棄量幾乎乎1000%。PVCC運輸材材料壽命命為5年年，我國國PVCC的廢棄棄量達1168.6萬噸噸，這些些廢品污污染了河河流、土土地等生生態(tài)環(huán)境境。PVC再再生利用用PVCC廢塑料料烘干后后再研磨磨成再生生料，再再生PVVC塑料料與原PPVC原原料

58、的性性質(zhì)非常常接近，而價格格卻比純純PVCC低200%330%。我國己己將回收收的PVVC廢制制品用于于制作管管材、家家庭用具具等的原原料。2）PEE廢塑料料的再生生循環(huán)PE是產(chǎn)產(chǎn)量最大大的通用用塑料之之一，主主要用于于制造農(nóng)農(nóng)膜、包包裝膜、軟管等等制品。由于PPE分子子中不含含氯元素素，而且且在通常常條件下下不易裂裂解，所所以處理理PE廢廢塑料比比處理PPVC廢廢塑料要要容易。 PEE再生利利用一般般的PEE廢塑料料經(jīng)粉碎碎后，可可用擠出出機塑化化和成型型(如再再生PEE原料、再生管管、再生生膜)。或者裂裂解PEE制成液液體燃料料。3）PPP廢塑料料的再生生循環(huán)我國年生生產(chǎn)和進進口的PPP總

59、量量達2888萬噸噸，主要要用于管管、汽車車部件、編制袋袋等。PPP與PPE類似似，由于于不含氯氯、硫等等重金屬屬，且PPP廢塑塑料的物物理化學(xué)學(xué)性能幾幾乎無變變化，因因此，PPP廢塑塑料既可可直接再再生利用用，也可可油化或或焚燒利利用其熱熱能。4）PSS廢塑料料的再生生循環(huán)我國年生生產(chǎn)和進進口的PPS總量量達1886萬噸噸。PSS具有價價格低、加工方方便、性性硬而剛剛、化學(xué)學(xué)穩(wěn)定性性好等優(yōu)優(yōu)點，廣廣泛用于于家電、工業(yè)配配件等產(chǎn)產(chǎn)品的減減震包裝裝和保溫溫材料。再生利利用PSS塑料可可采用以以下方式式:直接熱熱熔PSS再生利利用:填充改改性其他他材料:制作涂涂料、改改性材料料、防水水材料、粘結(jié)劑劑等;裂解PPS制作作單體及及供料油油。5）PEET廢塑塑料的再再生循環(huán)環(huán)由于聚對對苯二甲甲酸乙二二醇酷(PETT)的強強度、可可回收性性、耐熱熱性等均均較好，所以被被廣泛用用于飲料料、食品品包裝、機電及及化工行行業(yè)。回回收工藝藝過程