汽車變速箱的拆卸指標

□文/陽 斌

汽車變速箱的拆卸指標

The Demolition Target of Auto Gearbox

□文/陽 斌

本文綜合考慮了拆卸的經濟性、技術性和環境性，提出了產品拆卸設計的六大指標。汽車變速箱拆卸指標的提出，合理的減少了拆解過程對環境的影響，并為變速箱的面向再制造拆解提供了有效地參考依據。

近年來，汽車保有量迅速增長，與此同時，每年報廢汽車的數量也在逐年遞增，因此帶來了一系列的社會問題和環境問題。解決資源浪費和環境污染就成為實現汽車企業保持發展的熱點主題之一，解決這些問題就必須研究相關的技術方法，其中廢舊汽車零部件（如汽車變速箱）的拆卸過程分析和設計改進是此技術的重要內容之一。

以綠色設計為核心的可持續性設計在美國、西歐和日本等一些發達國家研究十分活躍。這些研究包括：可回收重用設計、可拆卸性設計、面向環境的設計等。面向產品可持續性設計理論與方法研究中，一方面是針對具體產品的設計方法研究，如家電、汽車發動機等；另一方面是針對拆卸回收后期的再制造過程的重要設計要素的具體研究。國外如Kosuke Ishii、Susumu Okumura、Amezquita等提出了許多相關研究方法和手段。拆卸性能研究主要包括拆卸設計方法、拆卸性能評估、拆卸技術與輔助工具等。拆卸設計方法如拆卸與或圖、無向圖、有向多視圖、Petri網與神經網絡是應用最廣的方法。針對具體問題，也有回收元法、與或圖法（AND/ OR）、層次分析法AHP（Analytic hierarchy process）和模塊化設計MD（Modular Design）等方法。

從國內外的研究情況看來，在拆卸設計、拆卸設計輔助和模型等方面進行了諸多研究。但是并未從拆卸設計全過程的角度進行系統研究，并且在拆卸設計改進方面也缺乏相關的研究。本文從拆卸設計全過程的角度對汽車變速箱進行拆卸分析和設計改進進行探討。

一、拆卸全過程設計指標

汽車變速箱的零部件復雜多樣，層次分明，提出廢舊變速箱合理的拆卸指標是優化拆卸的有效途徑。以廢舊變速箱為代表的典型機電產品的可拆卸性設計通常有兩種方式，一種是在設計階段，對拆卸性能做相應的改進，以改善拆卸和回收的難度。另一種方式是對在二維（如CAD）或三維（如PRO/E）環境下進行虛擬拆卸設計，并將設計分析結果反饋給設計者進行設計方案的修改，使之更適合于拆卸和回收。因此，從拆卸的經濟性、技術性和環境性三方面綜合考慮，提出合理的拆卸設計指標可有效地減少機電產品在維護時的拆卸時間和拆卸費用，同時可以增加機電產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：拆卸時間、拆卸能量消耗、拆卸路徑、拆卸和回收的經濟性。廢舊變速箱拆卸設計全過程分析包括兩個方面，一方面是針對產品本身進行的拆卸設計，另一方面是針對產品拆卸設計過程設計，過程設計中包含著工作環境、工作條件和工作方法設計等。根據拆卸設計全過程的特點（圖1），本文從拆卸設計的全過程提出了以下幾個指標。

二、簡易化指標 SII（Simplify Indicator）

簡易化指標體現在設計初期，其具體參數包括：

1. 結構簡易化：結構簡易化要求結構在滿足功能要求下，盡量簡化。

2. 數量優化：精簡數量，以最少量的零件數量實現產品功能。

3. 輕量化：從節省資源的角度考慮產品設計。

4. 設計模塊化：局部以模塊方式進行設計。

簡易化指標直接影響到產品的難易程度。在設計初期考慮簡易化指標，可以保證產品有良好的拆卸性能。

三、同一性指標 IDI（Identity Indicator）

復雜機電產品設計過程中，由于零件類型的復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，提高產品的同一性。同一性指標具體包括：

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

2. 零件的同一性：能使用相同零件時不使用相似零件。

四、標準化指標STI(Standardization Indicator)

在不影響功能和強度設計要求的情況下，盡量使用標準件，減少和避免非標件的使用。在拆卸過程中，應建立相應的拆卸標準規范，用最優化的拆卸手冊指導拆卸過程。標準化指標包括：

1. 標準件的使用：合適的情況下盡量應用標準件。

2. 參數設計的標準化：對設計者而言，利用通用的設計參數將對零件有著重要的意義。

3. 操作規程的規范化：合理而規范的操作規程便于拆卸過程的進行并可改善拆卸的時效性。

五、清潔化指標 CLI（Clean Indicator）

圖1 可拆卸性設計指標系統

復雜機電產品中往往使用有機油、潤滑油等，同時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，清潔化指標要求在拆卸整個過程中，盡量保持干凈整潔，避免材料與材料之間的交叉感染，同時避免接卸零件受腐蝕和銹蝕。根據DFE（Design for Environment）要求，清潔化指標可以保證從設計初始端就考慮減少對環境的污染。清潔化指標具體包括：

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，根據一定規范進行歸類整理時也要保持干凈清潔。

六、細致化指標DEI (Detail Indicator）

復雜機電產品零件眾多，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為操作不慎而碰傷，這樣往往會造成再利用零件的二次加工，影響回收的經濟性。細致化指標包括：

1. 便于操作的設計：結構設計便于拆卸過程操作。

2. 模塊化設計：產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. 過程的細致化：建立完善的拆卸分析數據庫，防止拆卸過程出錯。

七、功能化指標FUI(Functionality Indicator)

功能化指標包括：

1. 能量消耗控制：在產品設計過程中，考慮影響能量消耗的因素。

2. 環境污染控制：在產品設計過程中考慮減少環境影響因素。

3. 可升級度控制：即在設計過程中，要適當考慮為產品更新升級預留空間。

4. 宜人化設計：從人機工程學角度，進行宜人化設計，確保操作舒適。

5. 美學設計：從美學角度對產品進行工業設計。從5S( Seiri、Seition、Seiso、Setketsu、Shitsuke )廠區管理方法上對拆卸過程和拆卸環境進行美學設計，提高產品的視覺美感。