拆卸性是产品的固有属性,单靠计算和分析设计不出好的拆卸性能,需要根据设计和使用、回收中的经验,拟定准则,用以指导设计。
面向拆卸的设计准则就是为了将产品的拆卸性要求及回收约束转化为具体的产品设计而确定的通用或专用设计准则。确定合理的面向拆卸的设计准则的目的,是用于指导设计人员进行产品设计,从而便于产品使用过程中的维护和服务及废弃后产品有效的回收和利用。
1.拆卸工作量最少准则
拆卸工作量最少包含两层意思,一是产品在满足功能要求和使用要求的前提下,尽可能简化产品结构和外形,减少零件材料种类;另一层含义是简化维护及拆卸回收工作,降低对维护、拆卸回收人员的技能要求,使产品中的有毒材料易于分类和处理。拆卸工作量最少准则包括以下几个方面:
(1)简化产品功能原则 产品设计时,在满足使用要求的前提下,尽量简化掉一些不必要的功能。通常是进行功能价值分析来确定产品合理的功能,这样可使产品结构简化,便于废弃淘汰后的进一步拆卸回收和利用。
(2)零件合并原则 通过分析组成产品的各零部件,将完成功能相似或结构上能够组合在一起的零部件进行合并。
(3)减少产品所用材料种类原则 减少组成产品的材料种类,会使组成产品材料的相容性增大,对一些没有再利用价值的零部件可不必进一步拆卸,而作为整体回收,因而可大大简化拆卸工作。
(4)材料相容性原则 设计时,除考虑减少材料种类外,还必须考虑材料之间的相容性。材料之间的相容性好,意味着这些材料可一起回收,能大大减少拆卸分类的工作量。
(5)有害材料的集成原则 有些产品由于条件所限或功能要求,必须使用有毒或有害材料,此时,在结构设计时,在满足产品功能要求的前提下,尽量将这些材料组成的零部件集成在一起,以便于以后的拆卸与分类处理。
2.结构可拆卸准则
产品零部件之间的连接方法对可拆卸性有重要影响。在产品设计过程中,要尽量采用简单的连接方式,尽量减少紧固件数量,统一紧固件类型,并使拆卸过程具有良好的可达性及简单的拆卸运动。
(1)采用易于拆卸或破坏的连接方式 将零部件连接在一起的方法有很多种,如螺纹连接、焊接、粘接、搭扣式连接等,这些方法的选择必须考虑拆卸分离要方便。
(2)紧固件数量最少原则 拆卸部位的紧固件数量要尽可能少,使拆卸容易且省时省力。同时紧固件类型应统一,这样可减少拆卸工具种类,简化拆卸工作。
(3)简化拆卸运动 这是指完成拆卸只要作简单的动作即可。具体地讲,就是拆卸应沿一个或几个方向作直线移动,尽量避免复杂的旋转运动,并且拆卸移动的距离要尽可能短。
(4)可达性原则 对连接部位的拆卸、切断、切割等提供易于接近的位置,对手工及自动分离的零件,其连接部位和连接应易于接近,且尽可能在预先确定的区域内。合理的结构设计是提高产品可达性的有效途径。
3.易于操作原则
拆卸过程中,不仅拆卸动作要快,而且还要易于操作,这就要求在结构设计时,在要拆下的零件上预留可供抓取的表面,避免产品中有非刚性零件存在,将有毒、有害物质密封在同一单元结构内,提高拆卸效率,防止环境污染。(www.xing528.com)
(1)单纯材料零件原则 即尽量避免金属材料与塑料零件的相互嵌入。
(2)废液排放原则 有些产品在废弃淘汰后,其中往往含有部分废液体,为了在拆卸过程中不致使这些废液遍地横流,造成环境污染和影响操作安全,在拆卸前首先要将废液放出。
(3)便于抓取原则 当待拆卸的零部件处于自由状态时,要方便地拿掉,必须在其表面设计预留便于抓取的部位,以便准确、快速地取出目标零部件。
(4)非刚性零件原则 产品设计时,尽量不采用非刚性零件,因为这些零件的拆卸不方便。
4.易于分离准则
在产品设计时,尽量避免零件表面的二次加工,如油漆、电镀、涂覆等,同时避免零件及材料本身的损坏,也不能损坏回收机器(如切碎机等),并为拆卸回收材料提供便于识别的标志。
(1)一次表面原则 即组成产品的零件,其表面最好是一次加工而成的,尽量避免在其表面上再进行诸如电镀、涂覆、油漆等二次加工。
(2)便于识别原则 产品的组成材料种类往往较多,特别是复杂的机电产品,为了避免将不同材料混在一起,在设计时就必须考虑给出材料的明显识别标志,以便其后的分类回收。
(3)标准化 设计产品时,应优先选用标准化的设备、工具、元器件和零部件,并尽量减少其品种、规格。实现标准化有利于产品的设计和制造,也有利于废弃淘汰后产品的拆卸回收。
(4)采用模块化设计原则 模块化是实现部件互换通用、快速更换和拆卸的有效途径。因此,在设计阶段采用模块化设计,按功能将产品划分为若干个各自能完成某些功能的模块,并统一模块之间的连接结构、尺寸。这样不仅制造方便,而且对拆卸回收也有利。
5.产品结构的可预估性准则
产品在使用过程中,由于存在污染、腐蚀、磨损等,且在一定的时间内需要进行维护或维修,这些均会使产品的结构产生不确定性,即产品的最终状态与原始状态之间产生了较大的改变。为了使产品废弃淘汰时,其结构的不确定性减少,设计时应遵循以下准则:
1)避免将易老化或易被腐蚀的材料与所需拆卸、回收的材料零件组合。
2)要拆卸的零部件应防止被污染或腐蚀。
上述这些准则是以有利于拆卸回收为出发点的,在设计过程中有时准则之间会产生矛盾或冲突,此时应根据产品的具体结构特点、功能、应用场合等综合考虑,从技术、经济和环境三方面进行全局优化和决策。
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