初探汽车部件设计绿色制造技术应用

　　1 前言

　　现代产品研发过程中必须考虑产品的全寿命周期设计，进行全寿命周期管理。全寿命周期的管理不仅要考虑产品的前半生：论证、设计、制造，而且还要考虑产品的后半生：使用、维修直至退出现役和废品处理。

　　国外汽车绿色制造已经形成了规模相当大的产业。美国汽车工程师学会(SAE)多次举办以“全寿命周期管理”和“再制造”为主题的学术会议。各大汽车公司也非常注重汽车的回收与制造。国内有许多单位也正在进行再制造领域的研究，但仍处于初级阶段。

　　表1 传统设计与绿色设计的比较

　　2 传统设计与绿色设计的比较

　　传统设计是绿色设计的基础。绿色设计是传统设计的发展补充和完善。传统设计只有在运用设计目标的基础上把环境属性也作为产品的设计目标之一，才能使所设计的产品满足绿色性能要求，具有市场竞争力。二者在设计依据、设计人员、设计工艺、设计目的等方面都存在极大的不同，二者的比较，如表1所示。传统制造模式的产品生命周期，如图1所示。

　　图1 传统制造模式的产品生命周期

　　绿色汽车的全生命周期，如图2所示。

　　图2 绿色汽车的全生命周期

　　3 绿色制造工程在汽车工业中的应用

　　汽车绿色再制造工程能够对汽车产品作技术改造，并区分报废的零件是作为回炉材料还是作为再制造毛坯，同时采用先进的表面工程技术或快速成形技术使其起死回生，获得更高性能的汽车再制造产品，它是对汽车产品的第二次投资，是汽车产品升值的重要举措。

　　3.1 传统的汽车生命周期

　　传统的汽车生命周期是以论证、设计、制造、使用，到报废为止，其物流是个开环系统。而2l世纪的绿色汽车全寿命周期是“从研制到再生”，即汽车使用到报废后通过回收再制造得到再生或改造，使废旧汽车的寿命成倍地延长，其物流是一个闭环系统，如图3所示。

　　图3 再制造在汽车全寿命周期中的地位

　　3.2 发动机再制造工艺流程图

　　发动机成本占汽车总成本的重要部分，对其实行再制造有着重要的实用价值。再制造发动机不是对旧发动机进行简单修理，而是对旧发动机进行严格检测和再制造。目前再制造发动机的主要购买者集中在私家车主、出租车司机、小企业主等，对价格比较敏感的用户群体。上海大众公司通过全国的特约维修站回收可用于再制造的旧发动机，再制造发动机产品又通过特约维修站流向用户，依托特约维修站强大的网络支持、专业的维修技术与优质的服务，使再制造发动机在用户中树立良好的形象。其工艺流程，如图4所示。

　　图4 发动机再制造工艺流程图

　　4 面向拆卸和回收的汽车设计

　　4.1 面向汽车产品寿命周期的回收再生模式

　　汽车零部件的回收通常包括：(1)直接使用;(2)维修后再用;(3)再制造等三种形式。依照零部件在产品生命周期内的循环过程，可以建立面向产品生命周期的回收再生模型，如图5所示。

　　4.2 面向回收再生的设计方法

　　产品可回收设计是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最佳利用和能源损耗的最小，并对环境污染为最小的一种设计思想和方法。

　　可拆卸性设计是一种重要的回收再生设计方法。它要求在产品结构设计时改变传统的联接方式，代之以易于拆卸的联接方式。可拆卸结构设计有两种类型：一种是基于成熟的结构联接方法，如螺栓联接、键联接及过盈配合等;另一种则是基于计算机的目的设计方法。

　　图5 面向产品寿命周期的回收再生模式

　　4.3 面向拆卸的设计方法

　　面向拆卸的设计是绿色设计的主要内容之一，要求在产品设计的初始阶段就将可拆卸性作为结构设计的目标之一，如图6所示。

　　图6 面向拆卸的齿轮系设计方法

　　总之，面向产品回收再生及可拆卸性设计并不是产品装配设计的简单可逆过程，应逐步建立适于CAD/CAM及DFD的统一信息模型，并使其能自动生成零部件的装配、拆卸等最优顺序，以利于产品并行化、集成化和面向生命周期的设计。

　　5 结论

　　绿色制造工程是一种适应生态及经济需要的再循环形式，推行汽车的绿色制造工程是解决废旧汽车引发社会公害问题的重要途径，其相当部分的废旧零部件经再制造后可以重新使用;而另—些废的零部件则以材料的形式综合回收利用。汽车的绿色再制造工程对于节约资源和保护环境，推动社会、经济、环境的协调发展具有十分重要而又长远的现实意义。