面向拆卸的家电类产品绿色设计分析

面向拆卸的家电类产品绿色设计分析

秦成博

关键词：面向拆卸；家电类产品；绿色设计

引言

随着社会的发展，以家电为代表的电子产品深刻影响人们的生活，极大改善人们的生活质量。在家电产品大量消费的同时，不可避免地产生越来越多的废旧家电。由于我国的家电产品在设计初很少考虑报废后的后处理情况，因此，产品的回收过程往往会造成资源的巨大浪费。本文针对这一问题，进行系统性的设计研究，提出面向拆卸的家电类产品绿色设计流程和设计过程中的选择参考。

一、家电产品拆卸与回收设计流程

1.1家电产品的拆卸与回收问题

（1）连接方式复杂，紧固件数量大，类型不统一，造成拆卸困难甚至不易拆卸。普通钢或不锈钢材料的各种紧固件还可能由于锈死而无法拧开。

（2）结构和外形复杂，组成产品的零件材料种类和数量多，拆卸费时费力，回收成本高。

（3）生产时对零件表面进行二次加工，如油漆、电镀、覆盖等，或没有给出材料的明显识别标志，都会造成回收时分类困难。

（4）材料种类过多。组成产品的材料种类过多会造成材料的相容性较差，使产品不能作为整体回收，大大增加了拆卸工作量。

1.2家电拆卸与回收设计流程

面向拆卸与回收的设计需要在设计初步就考虑产品的拆卸与可回收性及拆卸与回收过程中的要求。

二、拆卸与回收设计准则

2.1材料的选择与标识

①材料的回收再生性能

不同材料的回收再生性能各不相同，为了充分使用材料，在设计阶段就要考虑材料的回收和处理性能，以便最大程度利用现有资源。

上表4-1将常见材料按其回收性能分好、中、差三类，在目前技术条件下，金属材料的可回收性较好，非金属材料的可回收性较差；塑料中热塑性材料可重复利用，热固性塑料的分解和回收较困难；单一材料回收技术较为成熟，复合或混合材料的回收较难。

②材料毒害性

具有毒害性的材料的生产、存储、使用、回收和处理的过程均极为困难且费用昂贵。当那些危害物作为废弃物被释放到环境时就会造成很大污染。因此要对这样一些废弃物进行回收和安全处置，在产品设计选材时进行必要筛选。

③材料标识

为提高回收材料的质量和性能，就要有采取合适的方法提高材料的纯度。为解决材料回收时难以判别的问题，要对某些材料进行标识，建立相应的标识方法、标识符合或图案。目前，在产品中出现的材料标识方法有：

（1）颜色标识法

对不同材料按照一定标准，采用不同颜色进行区别。一是在整个材料中添加颜料，使零件本身有色；二是用颜料在零部件表面上进行标识。两种方法都会相应带来在材料回收过程中如何将颜料分离的问题，在技术不成熟的情况下不宜提倡。

（2）条形码标识法

条形码标识法在制造过程中，可在材料表面添加条形码，当进行材料回收时，通过扫描设备读取条形码并与标准相对照，获取材料信息。

标注材料代码广泛应用于塑料的标注，其在塑料成形过程中，在塑料零件表面注出材料的代码。

钢印标识，很多企业对金属材质的壳体，打上钢印标识，环保，不易丢失。油污或空气潮湿的工作环境的壳体或零件，不建议钢印标识。

2.2拆卸与回收设计准则

产品的结构必须在产品设计阶段考虑：

标识每一有价值、能再生的零部件材料；

结构可达性好，易于拆卸；

模块化程度高，易于不同材料分离；

标准化程度高，通用性、互换性强；

降低拆卸成本，拆卸工具简单，对操作者要求不高。

（1）可重用零部件材料要易于识别分类。即可重用零件的状态要容易明确识别，这些具有明确性功能的可拆卸零件应易于分类，并根据结构，连接尺寸及材料给出标识标志。

（2）设计的结构应易于拆卸。合理的部件结构应保持毫无损伤或方便拆下目标零件（要回收的材料及重用的零部件），可通过选用易于接近和分离的联结结构来实现。需要时，可将有害材料集成在一起，并能以一种简单的分离方式拆下。如波轮式全自动洗衣机维护过程中最难拆卸的零件是洗衣机的离合器。由于脱水桶底部的铝质托盘套在离合器的四方大轴上，四方轴配合不能用旋转的方法使其松动，只有拉出的方法。拉出既不方便又很费力，也无法使用拉爪，只能用冲击的方法向下打离合器轴，这种冲击方法很容易使离合器轴产生变形、翻边等而不能继续使用。当粘连较紧时，拆卸往往无法进行，最后只好用其它方法将托盘毁坏才能拆卸下来，这种情况至少会损坏两个零件（托盘与离合器），造成不必要的损失。拆卸难主要是结构问题。从以下方面改进结构设计，可使拆卸非常方便。

①在托盘四方孔与离合器的四方轴配合处加含油轴套或尼龙轴套，方法简单易行，成本增加甚微；

②托盘的四方孔改为内螺纹，直接旋紧于离合器轴上，面上加挡圈紧固；

③在现有结构上，托盘方孔改为圆孔，面上加锁定垫圈，锁定垫圈上再用大螺母旋紧。

④取消铝质托盘，压铸脱水桶时一并将桶底（现在的托盘）压铸出来，一体化结构，也可用3的方法用锁定垫圈加强刚性，此法可大大降低产品成本。

（3）应便于分离拆卸不合理的材料组合。有些零件为满足使用性能要求，在目前状况下不得不采用不同材料组合，在设计时应从结构上考虑使其便于拆卸分离，便于以后回收。

（4）尽可能利用回收零部件。在回收零部件的性能、使用寿命满足使用要求时，应尽可能将其应用于新产品设计中；或在新产品设计中尽可能选用回收的可重用材料。

（5）结构设计应有利于维修调整。设计的结构尽可能用简单工具调整，布局应符合人机工程学原理，便于对拆下的零件进行再加工，易于调整及更换零部件。尽可能避免磨损或使磨损最小，根据任务分解原理，将易损件布局在能调整、再加工或需更换的零件上或区域内。

结束语：保护生态环境，实现可持续发展，这是全世界面临的艰巨任务，也是我国实现现代化发展的唯一选择。绿色设计与制造应可持续发展的要求而诞生，将随着人类环境意识的加强而不断发展。作为绿色设计与制造技术系统中的关键一环，面向拆卸的设计将越来越得到制造业的重视，其研究水平将随着相计算机技术、网络技术、人工智能技术等相关技术的发展而提高。

参考文献

[1]李砚祖.工艺美术概论[M].北京：中国轻工业出版社，2010.

[2]李乐山.工业设计思想基础[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.