汽车变速箱的拆卸指标

□文/阳 斌

汽车变速箱的拆卸指标

The Demolition Target of Auto Gearbox

□文/阳 斌

本文综合考虑了拆卸的经济性、技术性和环境性，提出了产品拆卸设计的六大指标。汽车变速箱拆卸指标的提出，合理的减少了拆解过程对环境的影响，并为变速箱的面向再制造拆解提供了有效地参考依据。

近年来，汽车保有量迅速增长，与此同时，每年报废汽车的数量也在逐年递增，因此带来了一系列的社会问题和环境问题。解决资源浪费和环境污染就成为实现汽车企业保持发展的热点主题之一，解决这些问题就必须研究相关的技术方法，其中废旧汽车零部件（如汽车变速箱）的拆卸过程分析和设计改进是此技术的重要内容之一。

以绿色设计为核心的可持续性设计在美国、西欧和日本等一些发达国家研究十分活跃。这些研究包括：可回收重用设计、可拆卸性设计、面向环境的设计等。面向产品可持续性设计理论与方法研究中，一方面是针对具体产品的设计方法研究，如家电、汽车发动机等；另一方面是针对拆卸回收后期的再制造过程的重要设计要素的具体研究。国外如Kosuke Ishii、Susumu Okumura、Amezquita等提出了许多相关研究方法和手段。拆卸性能研究主要包括拆卸设计方法、拆卸性能评估、拆卸技术与辅助工具等。拆卸设计方法如拆卸与或图、无向图、有向多视图、Petri网与神经网络是应用最广的方法。针对具体问题，也有回收元法、与或图法（AND/ OR）、层次分析法AHP（Analytic hierarchy process）和模块化设计MD（Modular Design）等方法。

从国内外的研究情况看来，在拆卸设计、拆卸设计辅助和模型等方面进行了诸多研究。但是并未从拆卸设计全过程的角度进行系统研究，并且在拆卸设计改进方面也缺乏相关的研究。本文从拆卸设计全过程的角度对汽车变速箱进行拆卸分析和设计改进进行探讨。

一、拆卸全过程设计指标

汽车变速箱的零部件复杂多样，层次分明，提出废旧变速箱合理的拆卸指标是优化拆卸的有效途径。以废旧变速箱为代表的典型机电产品的可拆卸性设计通常有两种方式，一种是在设计阶段，对拆卸性能做相应的改进，以改善拆卸和回收的难度。另一种方式是对在二维（如CAD）或三维（如PRO/E）环境下进行虚拟拆卸设计，并将设计分析结果反馈给设计者进行设计方案的修改，使之更适合于拆卸和回收。因此，从拆卸的经济性、技术性和环境性三方面综合考虑，提出合理的拆卸设计指标可有效地减少机电产品在维护时的拆卸时间和拆卸费用，同时可以增加机电产品在生命周期末端的可拆卸性。影响拆卸性能的因素主要包括：拆卸时间、拆卸能量消耗、拆卸路径、拆卸和回收的经济性。废旧变速箱拆卸设计全过程分析包括两个方面，一方面是针对产品本身进行的拆卸设计，另一方面是针对产品拆卸设计过程设计，过程设计中包含着工作环境、工作条件和工作方法设计等。根据拆卸设计全过程的特点（图1），本文从拆卸设计的全过程提出了以下几个指标。

二、简易化指标 SII（Simplify Indicator）

简易化指标体现在设计初期，其具体参数包括：

1. 结构简易化：结构简易化要求结构在满足功能要求下，尽量简化。

2. 数量优化：精简数量，以最少量的零件数量实现产品功能。

3. 轻量化：从节省资源的角度考虑产品设计。

4. 设计模块化：局部以模块方式进行设计。

简易化指标直接影响到产品的难易程度。在设计初期考虑简易化指标，可以保证产品有良好的拆卸性能。

三、同一性指标 IDI（Identity Indicator）

复杂机电产品设计过程中，由于零件类型的复杂性及零件材料的多样性，可采用减少材料种类、尽量使用兼容性好的材料等原则，提高产品的同一性。同一性指标具体包括：

1. 材料的兼容性：在功能相同且不影响性能的同时，尽量采用相同牌号相同材质材料。

2. 零件的同一性：能使用相同零件时不使用相似零件。

四、标准化指标STI(Standardization Indicator)

在不影响功能和强度设计要求的情况下，尽量使用标准件，减少和避免非标件的使用。在拆卸过程中，应建立相应的拆卸标准规范，用最优化的拆卸手册指导拆卸过程。标准化指标包括：

1. 标准件的使用：合适的情况下尽量应用标准件。

2. 参数设计的标准化：对设计者而言，利用通用的设计参数将对零件有着重要的意义。

3. 操作规程的规范化：合理而规范的操作规程便于拆卸过程的进行并可改善拆卸的时效性。

五、清洁化指标 CLI（Clean Indicator）

图1 可拆卸性设计指标系统

复杂机电产品中往往使用有机油、润滑油等，同时拆卸过程中异物易于在零件表面吸附形成赃物，使接下来的再制造难度增加，因此，清洁化指标要求在拆卸整个过程中，尽量保持干净整洁，避免材料与材料之间的交叉感染，同时避免接卸零件受腐蚀和锈蚀。根据DFE（Design for Environment）要求，清洁化指标可以保证从设计初始端就考虑减少对环境的污染。清洁化指标具体包括：

1. 零件的清洁化：在拆卸过程中，注意保持零件的清洁性。

2. 材料的清洁化：在拆卸过程中，注意保持材料的清洁性。

3. 拆卸过程的清洁化：拆卸过程中，尽量避免操作过程的不清洁导致的二次操作和二次加工。

4. 分类整理的清洁化：零件拆卸完毕，根据一定规范进行归类整理时也要保持干净清洁。

六、细致化指标DEI (Detail Indicator）

复杂机电产品零件众多，零件和部件容易在操作过程中磕碰受损，如铝合金在拆卸过程中容易因为操作不慎而碰伤，这样往往会造成再利用零件的二次加工，影响回收的经济性。细致化指标包括：

1. 便于操作的设计：结构设计便于拆卸过程操作。

2. 模块化设计：产品部件有的以模块方式存在，如变速箱上的输入输出轴，在拆卸过程中就可以把该部件整体拆卸，之后按合理顺序另行分解。

3. 过程的细致化：建立完善的拆卸分析数据库，防止拆卸过程出错。

七、功能化指标FUI(Functionality Indicator)

功能化指标包括：

1. 能量消耗控制：在产品设计过程中，考虑影响能量消耗的因素。

2. 环境污染控制：在产品设计过程中考虑减少环境影响因素。

3. 可升级度控制：即在设计过程中，要适当考虑为产品更新升级预留空间。

4. 宜人化设计：从人机工程学角度，进行宜人化设计，确保操作舒适。

5. 美学设计：从美学角度对产品进行工业设计。从5S( Seiri、Seition、Seiso、Setketsu、Shitsuke )厂区管理方法上对拆卸过程和拆卸环境进行美学设计，提高产品的视觉美感。