废旧产品的回收处理与再制造

第七章 废旧产品的回收处理与再制造

7.1废旧产品的拆卸与回收分析 ......................................................................................... 213

7.1.1 拆卸分析 ............................................................................................................. 213

7.1.1.1拆卸方向 ................................................................................................... 213 7.1.1.2拆卸费用 ................................................................................................... 214 7.1.1.3联接方式与可拆卸性 ............................................................................... 214 7.1.1.4拆卸时间 ................................................................................................... 215 7.1.2 回收分析 ............................................................................................................. 218 7.2 产品回收处理策略及其收益分析 ................................................................................ 220

7.2.1 产品回收处理策略及其价值计算 ..................................................................... 220

7.2.1.1继续使用 ................................................................................................... 220 7.2.1.2材料级回收再利用 ................................................................................... 221 7.2.1.3掩埋焚烧 ................................................................................................... 221 7.2.1.4拆卸后回收 ............................................................................................... 222 7.2.2 产品回收处理最大收益 ..................................................................................... 222 7.2.3 产品回收率分析 ................................................................................................. 222 7.3 废旧产品回收的分拣和分类方法 ................................................................................ 223

7.3.1 废旧产品回收分拣 ............................................................................................. 223 7.3.2 废旧产品分类方法 ............................................................................................. 224

7.3.2.1 样本的建立 .............................................................................................. 225 7.3.2.2 由最大树法与?-水平集确定分类 ........................................................ 225 7.3.2.3 冰箱、冰柜类产品的聚类分析 ............................................................ 226

7．4 废旧产品再制造 ......................................................................................................... 228

7.4.1 再制造及其应用现状 ......................................................................................... 228

7.4.1.1再制造的定义 ........................................................................................... 228 7.4.1.2再制造与产品维修的区别 ....................................................................... 229 7.4.1.3再制造与传统制造的区别 ....................................................................... 229 7.4.1.4再制造的应用现状 ................................................................................... 230 7.4.2 再制造的设计基础及关键技术 ......................................................................... 231

7.4.2.1再制造的设计基础 ................................................................................... 231 7.4.2.2 再制造工程的一些关键技术 .................................................................. 232

7.5 产品回收循环网络及存货控制 .................................................................................... 233

7.5.1 产品回收循环物流网络 ..................................................................................... 233

7.5.1.1产品回收循环网络特征 ........................................................................... 234 7.5.1.2产品回收循环网络分类 ........................................................................... 235 7.5.1.3 产品回收循环网络设计 .......................................................................... 235 7.5.2 产品回收循环存货控制 ..................................................................................... 239

7.5.2.1 产品回收循环存货控制流程 .................................................................. 239 7.5.2.2 产品回收循环存货控制方式 .................................................................. 240

7.6 典型回收处理和再制造案例分析 ................................................................................ 240

7.6.1 计算机的回收与再制造 ................................................................................... 240

7.6.1.1计算机回收及再制造分析 ....................................................................... 240

7.6.1.2废旧计算机回收网络体系的建立 ........................................................... 242 7.6.2 车辆的回收与再制造 ....................................................................................... 243

7.6.2.1国内外车辆报废情况 ............................................................................... 243 7.6.2.2废旧车辆拆解与零部件回收利用 ........................................................... 243 7.6.2.3废旧车辆原材料及能量回收 ................................................................... 244 7.6.2.4废旧汽车回收与再制造技术发展趋势 ................................................... 245 7.6.2.5国内废旧车辆回收与再制造技术现状及发展趋势 ............................... 245 7.6.2.6市场分析与发展策略 ............................................................................... 246 7.6.3 纺织品的回收与再制造 ..................................................................................... 247

7.6.3.1废物类型 ................................................................................................... 248 7.6.3.2环境影响 ................................................................................................... 248 7.6.3.3 收集 .......................................................................................................... 249 7.6.3.4重复利用 ................................................................................................... 249 7.6.3.5 出口 .......................................................................................................... 250 7.6.3.6再生 ........................................................................................................... 250 7.6.3.7 效益 .......................................................................................................... 250

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7.1废旧产品的拆卸与回收分析[73][27]

7.1.1 拆卸分析

合理的拆卸是有效回收的前提。拆卸是采用一定的工具和手段，解除对零部件造成约束的各种联接，将产品零部件逐个分离的过程。拆卸有两种基本方式。一种是逆装配法，即非破坏性拆卸。如果紧固件是旋入的，则将其旋出；如果是用快捷联接，则将快捷联接打开。另一种是强力法，即破坏性拆卸。在拆卸过程中将产品的外壳切割开，去除铆钉的铆接，分离焊点等造成一些零部件损坏的拆卸方法均属此类。根据拆卸的分解水平，拆卸也可分为两种形式。一种是完全拆卸，即将构成产品的所有零件完全分离，这种拆卸往往不够经济。回收过程中的拆卸往往是另一种形式，不完全拆卸，拆卸进行到一定程度就停止拆卸操作。一般停止拆卸有三种原因：其一，某些部件具有可重复利用价值，在部件级进入再制造或维修；其二，各拆卸部分已经获得单一的材料，可以在材料级进入循环利用；其三，从经济性角度出发，随着产品拆卸的深入，拆卸费用增加，当总回收利润下降到预期值时，停止拆卸。

7.1.1.1拆卸方向 拆卸方向的计算是拆卸分析中的重要问题。首先要自动生成拆卸方向，才能以此为基础生成拆卸序列，进行拆卸评价。

现假设零部件拆卸方向是一直线，并且拆卸方向保持不变（实际拆卸过程中拆卸动作通常是空间运动，相当复杂）。根据拆卸方向不能指向实体内部的原则，当某一装配体中零件A和零件B平面接触时，零件B相对于零件A的可能拆卸方向如图7-1(a)所示。可能的运

????m动方向和接触面切线t的夹角的范围为：0o≤≤180o，可能的拆卸方向和接触面法线?n的点积：

??m?n?0 (7-1)

若零件A和零件B的接触为曲面，如图7-1(b)，则接触面上每一点的法线方向n(x)均不同，可能拆卸方向应与接触面上各点法线的点积也应为非负数，即

??m?n(x)?0 (7-2)

?

(a) (b)

图 7-1零件拆卸方向与接触面之间的关系

在装配体中，当一个零件与其他零件接触有k个接触面时，每个表面限定的可能拆卸方向可以用集合Mi来表示。

Mi?{m|m?n(x)?0,x?D} (7-3) 其中，m为某一可能拆卸方向，D为接触面I的接触区域，n(x)为接触区域上各点的法

???? 213

线。零件实际拆卸方向M为Mi的交集。

由以上分析，零部件的拆卸方向仅仅依赖于它与装配体上相贴合的表面，称该表面为配合表面，则零件拆卸方向可以被映射到一个高斯球面上（如图7-2）。图中M1，M2分别为两个配合表面所限定的拆卸方向，M为M1、M2的交集，即零件可能拆卸方向。

M1M2M

图7-2. 拆卸方向的生成

由于产品结构的复杂性，要判断一个零件能否顺利地拆卸，还要作干涉检查，也就是要判断在拆卸过程中是否与其他没有直接接触的零件发生干涉。

若m?M是零件P的一个可能的拆卸方向，R(p，m)表示接触面边界上的点沿mi的射线集，如果R（p，m）与其他零件边界不相交，则说明零件P沿该拆卸方向可拆。

在实际拆卸过程中，拆卸不一定沿直线路径。另外，拆卸的可能性还与拆卸空间等很多因素有关，具体分析时应根据装配体的实际情况、拆卸工具的不同情况确定。

7.1.1.2拆卸费用 零部件间的联接方式、产品使用环境不同，拆卸的难易程度也不同，拆卸费用也表现为不同的量值。拆卸费用包括拆卸人工费用和设备使用费用。拆卸人工费用主要指工人工资，其单价与本地区的经济发展水平、行业规范、劳动力市场供求关系等因素有关。设备使用费用包括拆卸所需的工具、夹具及辅助装置的费用，拆卸操作费用，材料识别、分类运输及存储费用等。拆卸费用是衡量产品可拆卸可回收性好坏的主要指标之一。一般来说，拆卸费用越小，零部件单元的回收重用价值就越高。

拆卸费用可用下式表示：

Cd?K1?Ci1iti?K2?Ci2iSi （7-4）

式中：Cd——总拆卸费用； K1——劳动力成本系数； K2——工具费用系数； i——拆卸操作的序号：

C1i——拆卸操作i的当前劳动力成本； ti——拆卸操作i所花费的时间；

C2i——拆卸操作i的当前工具成本消耗； Si——拆卸操作 i的工具利用率。 7.1.1.3联接方式与可拆卸性

产品中零部件联接方式的选择，不仅要保证产品具有良好的可装配性，同时要便于产品维护和回收过程中的拆卸操作。可拆卸性良好的联接方式一般具有拆卸操作的运动方式简单、拆卸的工作量少、需要采用的拆卸工具简单等特点。对常见的各种联接方式进行比较，可发现不同联接方式对联接的牢固性、可装配性、 可拆卸性，以及对所联接零部件的可重用性和材料的可回收性的影响有很大不同，现将比较结果列于表7-1中。从表中可以看到，粘接和焊接的可拆卸性比较差，不利于被联接零部件的重用。塑料螺栓联接由于可以采用破

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坏性的方式拆卸，因而对被联接零件的重用比较有利。卡锁联接、回转型快捷联接的可拆卸性比较好，有利于被联接零件的重用。

表7-1 各种联结方式的比较

联接 方式 焊 粘结 接 联接 性能 承载能力 装配能力 拆卸性能 回收性能 静态 振动 装配 检查 无损 破坏 零件 材料 磁性 联接 拉螺栓 链 联钢 塑料 接 卡回转型快速联接 锁 联1/4回压力增压 回转 回转 接 转 可调 拉紧 带 :好 7.1.1.4拆卸时间

：中 ：差 拆卸时间的长短与零部件间联接方式、拆卸工具、操作空间、更换工具的时间、拆卸工人的熟练程度等有关。它包括基本拆卸时间和辅助时间。基本拆卸时间是指松开联接件、将待拆零件和相关联接件分离所花时间；辅助时间是指为完成拆卸工作所做的辅助工作所花费的时间，如拆卸工具或人手接近拆卸部位的时间等。产品的某一部件单元可能由多个联接方式组合而成，此时该部件的拆卸时间就是完成这些联接所消耗的时间总和。一般来说，产品的拆卸时间越长，产品的复杂程度越高，产品的拆卸性能越差。

拆卸时间可由下式表示：

Td??t??Ndii?1i?1nmfitri?ta （7-5）

其中： Td――总的拆卸时间；

tdi――分离零件i所花费的时间；

Nfi――与某一联接有关的紧固件的数量； n――装配体（子装配体）零件总数； m――联接件总数；

tri――移去紧固件i所花费的时间；

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