摘要：在可持续发展战略和产品生命周期理论指导下，机械产品的绿色设计是现代制造业发展的一种必然趋势。本文分析了绿色设计的主要研究内容，详细阐述了绿色设计中面向拆卸的关键技术在机械产品中的应用。

　　关键字：绿色设计;机械产品;拆卸技术

　　Application of Green Design in Mechanical Product

　　Abstract：In the guidance of the sustainable development and the product life cycle, the green design about mechanical Product is an inevitable trend in the modern manufacturing. The thesis analyzes the primary researchful content, and expatiates the pivotal technology of disassembly in the application of mechanical Product.

　　Keywords：Green Design; Mechanical Product; Technology of Disassembly

　　引言 在20世纪，生态环境恶化，廉价资源趋于耗尽，全球性环境问题开始危及人类生存，为了解决环境、资源和人口问题，人类提出了可持续发展战略。可持续发展战略提出在人类社会发展过程中，人是主体，经济是基础，保持合理的资源总量和维护良好的生态环境是社会发展的前提条件;经济发展既要满足当代人的需要，又要保护和利用好人类赖以生存的自然环境和资源— 为后代人的生存和发展创造条件。绿色设计把可持续发展的思想融人到产品设计过程中， 实现了生态环境与经济发展的和谐统一，我国“十一五”科学技术发展规划中把绿色设计作为制造业的重大项目，所以机械产品绿色设计的实施对我国制造业的发展具有特殊的意义。 绿色设计技术 2.1 绿色设计概念

　　绿色设计(Green Design)，也称生命周期设计(Life Cycle Design)或面向环境的设计(Design for Environment, DFE)，是一种基于产品整个生命周期，并以产品的环境资源属性为核心的现代设计理念和方法，在设计中，除考虑产品的功能、质量、性能、寿命和成本等技术和经济属性外，还要重点考虑产品在生产、使用、废弃和回收的过程中，对环境和资源的影响减到最小。

　　绿色设计其目的是克服传统设计的不足，使所设计的产品具有绿色产品的各个特征。与传统设计不同的是绿色设计考虑从产品的概念形成到生产制造，使用乃至废弃后的回收，重用及处理处置的各个阶段，即涉及产品的整个生命周期。也就是说，要从根本上防止污染，节约资源和能源，设计是关键，不能等产品产生了不良的环境后果在采取防治措施(末端处理：End-to-Pipe即是如此)，要预先设法防止产品及工艺对环境产生的副作用，然后再制造，这就是了设计的基本思想。

　　绿色设计的基础是传统设计，但是两者也有区别。首先，传统设计是面向对象，而绿色设计是面向环境;其次传统的设计中产品的生命周期是到产品使用报废为止，而绿色设计中的产品的生命周期不仅包括传统生命周期的全部时间，而且包括产品失去基本属性后其零、部件可拆卸和回收再使用与保护生态环境。

　　2.2 绿色设计的研究内容

　　绿色设计研究的主要内容包括：绿色设计的材料选择与管理、产品的可拆卸性设计、产品的可回收性设计、绿色制造工艺、绿色包装技术。

　　1 绿色设计的材料选择与管理：绿色设计的材料选择要求在产品设计中尽可能选用对生态环境影响小的材料。绿色材料应具有良好使用性能，并在制备、加工、使用乃至报废后回收处理的全生命周期过程中能耗少、资源利用率高，对环境少无污染，且易回收处理。

　　2 产品的可拆卸性设计：它要求在产品设计的初级阶段就将可拆卸性作为结构设计的一个评价准则，使所设计的结构易于拆卸、维护方便，并在产品报废后可重用部分能充分有效地回收和重用，以达到节约资源和能源、保护环境的目的。

　　3 产品的可回收性设计：在产品设计初期充分考虑其零件材料的回收可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等与回收性有关的一系列问题，最终达到零件材料资源、能源的最大利用，对环境污染为最小的一种设计思想和方法。

　　4绿色制造工艺：它是根据制造系统的实际，尽量规划和选取物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方案和工艺路线。

　　5绿色包装技术：绿色包装是指采用对环境和人体无污染、可回收重用或可再生的包装材料及其制品的包装。 拆卸设计在机械产品中的应用 拆卸设计的相关概念 现代机械产品往往使用着多种不同材料，当产品寿命，因为不可拆卸不仅会造成大量可重复利用零部件材料的浪费，而且因废弃物不好处置，还会严重污染环境。

　　拆卸是从装配体上实现零部件分离的过程，并保证不对目标零部件造成损害。拆卸设计(Design for Disassembly)是绿色产品设计的主要内容之一，是在产品设计的初期就考虑产品的可拆卸性，并把它作为产品结构设计和材料选择的一个重要准则，使得产品易于拆卸、制造工艺好，维护方便、利于回收、回收费用最低、回收利用价值最高，最终达到减少废弃物的产生、节约资源和保护环境的目的。

　　影响机械产品拆卸的因素有：

　　(1) 材料的选择：传统产品设计中在材料选择方面的不足之处主要表现在：材料种类繁多;很少考虑材料的加工过程及其对环境的影响;产品报废后的回收处理问题难解决等。选择合适的材料、合理的使用材料对于产品的拆卸有很重要的意义。

　　(2) 联接件数及类型：联接是构成零部件之间产生约束的主要原因。为了获得零部件所需拆卸的联接数越少拆卸效率越高，而且不同的联接需要采用不同的拆卸方法，联接的种类越多，拆卸时更换工具的频度越高，拆卸成本相应的提高。

　　(3) 易于拆卸的连接方式：采用简单的联接方式，尽量避免采用焊接和铆接等不可拆卸的联接方式，而优先选择易于分离的搭扣式连接和螺栓联接等。

　　(4) 产品结构设计的合理性：1设计时确保产品具有良好的可达性，给拆卸、分离等操作留有合适的操作空间;2在结构设计时采用模块化，这样有利于通过模块的选择和组合以构成不同的产品，减少拆卸量;3设计合理的拆卸基准，可以方便地拆卸各种零部件。

　　拆卸设计的具体应用实例 现在以CAK6150机床的传动系统中进给传动系统滚珠丝杠副轴承地安装形式进行设计。

　　在传统设计中，对为了提高支承的轴向刚度，目前国内主要采用两种组合方式。第一种是把向心轴承和圆锥滚子轴承组合使用，其结构简单，但轴向刚度不够。第二种是把推力轴承和向心轴承组合使用，其刚度有了提高，但增大了轴承的摩擦阻力，使发热增加，结构尺寸也增加。

　　现在有一种滚珠丝杠专用轴承，这是一种能够承受很大轴向力的特殊向心推力轴承，与一般向心推力滚珠轴承相比，角接触增大到60°，增加了滚珠的数目并减少了滚珠的直径，这种新结构的轴承除了使轴向刚度提高了两倍。

　　图1是这两种轴承结构的对比图。 (a) (b)

　　CKA6150型数控车床纵向传动系统的轴承结构图 滚珠丝杠专用轴承结构示意图

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