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1、襄樊学院理工学院毕业设计(论文)正文题 目报废汽车零部件回收问题的研究专 业机械设计制造及其自动化（汽车方向）班 级机制0712班姓 名学 号指导教师职 称2011年 5 月 25 日报废汽车零部件回收问题的研究摘要：随着我国汽车工业的迅速发展，汽车广泛进入家庭是必然趋势，汽车保有量的增大，必然会带来回收方面的问题。作好报废汽车的回收、拆解和循环再利用工作，对保护环境、节约能源和经济的可持续发展具有重要的意义。本文研究了国内外报废汽车的拆解现状，对报废汽车的零件重用、材料回收、关键零部件的再制造等进行了价值分析。指出了当前报废汽车拆解工艺上的污染环境、拆解效率低下、回收手段原始等缺陷，提出了一
2、套适合我国当前报废汽车拆解的拆解工艺，该工艺对环保、提高汽车零部件的回收率、拆解自动化等方面有着积极的意义。总之，汽车零部件的拆卸回收与再生是节约资源，降低成本，实现汽车绿色化设计的重要措施之一，它使汽车产品能够以材料能量或零部件的形式再生与重用，从而使汽车产品处于一个闭环的工业生态系统中，以实现资源的循环利用和环境保护，促使汽车工业可持续发展。 关键词：报废汽车，汽车拆解，回收与再制造，信息系统，工艺。Scrap recycling problem of auto partsAbstract:With the rapid development of china automobile ind
3、ustry, it is a necessary developing trend that car into family . The increase of car in use must bring the problem of car recovery. It is very important of properly dealing with the End-of-life Vehicles for protecting environment ,saving resource and sustainable development of economy. Both the dome
4、stic and the foreign countries current status of handing the End-of-life vehicles have been studied in this paper , an economy model for analyzing vehicle components reuse ,recycling and remanufacturing was proposed. In addition ,a set of new disassembling process plan was presented based on climina
5、ting of domestic current disassembling process planIn conclusion ,disassembly and recycling and regeneration of automobile part is one of effective means to saving resources ,reducing costs and realizing the green design of automobile ,It can regenerate and reuse automobile products as material, The
6、 technology not only realizes reuse and environmental protection but also can achieve the continued development of automobile industry.Keywords：End-of-life vehicles,disassembly,recycling and remanufacturing,informat-ion system,technics.目 录1绪论11.1引言11.1.1汽车零部件拆卸回收行业的背景11.1.2汽车零部件拆卸回收研究的必要性22汽车零部件拆卸回收
7、国内外研究现状32.1国外汽车产品拆卸回收现状32.2我国汽车产品拆卸回收现状53废旧汽车回收与再制造技术的发展趋势83.1废旧汽车零部件回收处理流程83.2汽车零部件拆卸回收主要面临的困难94汽车产品的拆卸回收114.1 汽车产品的拆卸114.1.1 拆卸的分类114 .2汽车零部件拆卸回收的经济性分析124.3 汽车产品的回收144.3.1 回收的基本原理144.3.2回收对象和层次145报废汽车的拆卸回收工艺研究175.1概述175.2报废汽车的拆解工艺分析175.2.1当前报废汽车的拆解工艺分析185.2.2改进的拆解工艺196全文总结及工作展望216.1主要研究工作及结论216.2后
8、续研究工作的展望21参考文献22致 谢231绪论1.1引言1.1.1汽车零部件拆卸回收行业的背景上个世纪90年代以来，世界性的环境污染日趋严重，废弃的汽车也成为一大污染源，全世界现有近8亿辆在用汽车，每年大约有5000-6000万辆报废，仅仅停放，就要占用500-600平方公里的土地。而报废汽车当中含有多种重金属、化学液体、塑料等物质，不当单位拆解也会造成环境污染。汽车生产要使用数百种材料，消耗一亿多吨的钢铁、上千万吨的塑料，以及大量的橡胶、玻璃、纺织品、铝、铜、铅、铬、各种化工产品等等，消耗大量的资源，其中绝大多数是不可再生的，因此，汽车行业要可持续发展，就要解决材料的循环再生问题。本世纪以
9、来，欧盟、日本已经制定了汽车回收利用的法规，要求汽车制造商承担回收自己制造的汽车的责任，汽车制造所用的材料要有80%以上可以再次利用。中国的汽车保有量正在迅速增加，每年的报废量也随之增加，因此报废车的再生利用问题也就越来越紧迫。报废车的再生利用，不但会为汽车生产企业提出新的课题，也是汽车产业链上一个新的延伸，为维修和回收企业带来新的发展空间。国务院早在2001年签署报废汽车回收管理办法中明确规定，禁止利用报废汽车“五大总成”以及其他零配件拼装汽车。但是据全国整顿和规范市场经济秩序领导小组办公室初步调查，全国二十四个省市区发现报废汽车回收拆解和拆装车市场。这些非法拼装车市场存在和发展的主要原因是
10、，一些地方领导对国家有关报废汽车回收管理的政策缺乏正确的认识，对违反经营活动及拼装车给社会带来的危害性认识不足，受利益驱动，对非法市场实行地方保护，导致非法拼装汽车违反行为愈演愈烈。目前绝大部分地区非法拼装车“黑市”已被取缔，原有经营场地已经复垦，但仍有少数地区尚未引起足够重视。既然汽车以年产百万辆以上的速度生产出来，那么使用生命周期过后，就必须以同样或稍低一点的速度，该处理的处理掉，该再生的让它重新获得新生。报废汽车回收是我国重要的再生资源，同时也是一个朝阳产业。据了解，一汽车上的钢铁、有色材料零部件90%以上可以回收、利用，玻璃、塑料等回收利用率也可达50%以上，与构建“节约型社会”息息相
11、关，产业前景十分喜人3。 1.1.2汽车零部件拆卸回收研究的必要性由于政府立法和公众环保意识的提高，在20世纪末，全球掀起了一股“绿色浪潮”。“绿色浪潮”起源于“绿色消费”，主要针对于人们日常生活直接相关的消费品。20多年来，随着世界各国环境保护和绿色产品法规的相继颁布，以及消费者对绿色产品的认可，那些对环境影响极小的绿色产品无疑是今后消费的主流。所以，许多汽车企业都将绿色汽车产品作为未来企业竞争的重要筹码，不惜投入大量财力，人力，物力进行研究。1993年的美国通用、福特和戴姆勒-克莱斯勒汽车公司就结成回收联盟，在密歇根州的海兰帕克建立车辆拆卸中心，致力于改善轿车零部件的易拆卸性、可回收性的研
12、究。韩国1992年颁布的资源节约再生利用法把汽车和家电作为指定产品，要求必须从设计、制造阶段就要考虑资源的再生利用。对于年产量在1万辆以上的汽车公司，汽车生产必须在机构设计和材料选用上充分考虑废弃物的再生利用。欧盟已经通过立法规定：2008年以后，汽车制造商要复制分解、回收他们生产的汽车。目前，欧洲的各汽车制造商都成立了废旧汽车分解中心，积极为这一法规的实施做准备。推行汽车回收工程，发展循环经济，不仅可以促进汽车回收行业的发展，而且更是解决废旧汽车引发的社会公害问题的重要途径。因此，从可持续发展的观念出发，依托科技手段，研究对废旧汽车的有效回收。再生利用和妥善处置，对节约资源和保护环境，推动社
13、会、经济、环境的协调发展具有十分重要、十分长远的现实意义。对加快汽车工业技术进步，产品更新换代，促进汽车工业和交通运输的发展，提高社会综合经济效益起到积极作用8。2汽车零部件拆卸回收国内外研究现状 汽车是一个由成千上万零件组合的组合体，这些零件由性能各异的不同材料组成。因此，报废汽车的回收并不是简单的回炉所能解决的。它必须采用科学的方法，先进行分解，然后再分别进行处理。2.1国外汽车产品拆卸回收现状废旧汽车的拆卸回收研究已经成为现代汽车绿色设计的热点之一，特别是在美国、日本、德国等发达国家或汽车保有量大国，不仅在拆卸回收理论研究方面取得了一定的进展，而且对汽车实物产品的大规模拆卸回收工作也取得
14、了最大成就。美国是世界上最大的汽车生产和使用的国家，也是汽车回收利用较为有效的国家之一，目前的回收利用率已达到80%左右（按汽车质量计）。汽车零部件回收和再制造业已经成为美国一个规模巨大的产业。据统计，目前全美大约有15000家汽车零部回收商和5万多家从事汽车零部件再制造生产的企业，其年产值超过了370亿美元。他们所做的工作就是将废旧汽车上的零部件拆卸下来，自行或送到专业的厂家对其中尚有使用价值的部分进行装修和翻新，然后运往修车厂重新使用。当旧车的轮胎被拆卸下来、车内残留的有害气体和液体清理完毕、有用的零部件被拆卸完后，金属车架便会被送进大型挤压机压碎，再用磁分离法将钢分离出来。汽车回收业之所
15、以在美国日益受到重视，一方面是因为整个社会环保意识的不断加强，另一方面也说明这个行业中隐藏的巨大商机驱动了商家涉足。这个行业中利润最大的是废旧汽车中一些零部件经过整修和翻新后的再利用。根据美国有关法律，汽车零部件只要没有达到彻底报废的年限，不影响着正常使用，就可以再利用。美国汽车工程师协会曾多次举办以“全寿命周期管理”和“再制造”为主题的学术会议，并对诸如启动器线圈、转子、离合器、发动机、转向器、水泵、变速箱等一些具体零部件的再制造制定了标准。通用、福特和克莱斯勒三大汽车制造商联合在海兰帕克建立汽车回收利用研发中心，就是为了专门研究开放汽车零部件的拆卸、再制造和再循环利用16。日本是二战后迅速
16、崛起的汽车大国，报废汽车的数量惊人，1年约500万辆汽车被报废。除去出口国外的汽车，有400多万辆车要在日本本土进行报废处理。因此，日本采取了将可利用的金属及其它零部件从报废汽车中拆除并进行循环利用的做法。目前，日本的汽车回收利用率已达到75%至80%。其中20%到30%可使用的零部件被再利用，50%到55%作为原材料进入再循环阶段。德国的废旧汽车回收也达到了相当的水平，回收利用率也达到了75%。在这方面宝马公司成绩卓越，建立了类似销售连锁店的全国回收网络，对废旧汽车的发动机、轮胎、电池、玻璃、保险杠、安全带、车门、及汽油、冷却剂、润滑油、等进行回收，分类处理。宝马甚至还主动向回收商提供大量的
17、计算机软件服务，不仅提高回收效率，也给自己带来巨大的效益。目前宝马公司把可以回收的零件占整车的比例提高到了80%。大众公司在回收汽车方面也不惜余力，在汽车设计过程中更加注重产品的拆解和重新利用。德国政府在废旧汽车回收工作上也做了大量的努力，1995年底在全德建立起了能够回收全国每年产生的近250万辆废旧汽车的经营网络，从而把德国废旧汽车回收产业推上了一个新的台阶。德国计划全部回收包括钢铁、有色金属、玻璃、塑料、发动机、电池、轮胎及部分废油液等材料，1998年4月开始执行“汽车材料在循环志愿者宣誓”规定，汽车材料回收率到2002年必须达到85%，到2015年达到95%。宝马公司再循环和拆解中心外
18、景如图图2.1 宝马公司再循环和拆解中心外景法国PAS集团和废钢铁公司联手开设了欧洲规模最大的废旧汽车处理厂。该处理场设在罗纳省，两年就处理了7200辆废旧汽车，年处理废料900万吨。他们建立了废旧汽车全面回收新工艺。该工艺先将废车送至拆卸车间，在车间去污平台上对废车进行排污和清洗的第一道工序，接着将废车送至拆卸流水线，拆走能回收利用的所有部件和材料，最后将剩下的残渣如塑料、织物、橡胶、陶器及玻璃送往粉碎机，随即加工成水泥用的原材料。法国发明的这套废旧汽车回收利用新工艺已受到汽车工业界的密切关注。为了进一步拓展这一研究，PSA、菲亚特公司和英国两家化学公司ICA、ENIMOT制订了汽车塑料回收
19、利用新计划，该计划已经列入尤里卡计划，并与1996年完成。法国这一新工艺最终可以实现一个生态梦想：生产一种可无限利用的汽车，使其换下的零部件及其材料完全能回收利用到新车上去111213。2.2我国汽车产品拆卸回收现状我国报废汽车的回收利用效率虽大，但还处于较低水平，与国外相比差距很大。在我国，汽车回收利用率就比较低，如2004年河南省共回收报废车辆12235辆，仅占当年应报废车辆总数的24%,另外76%的报废车则通过给种方式流向其他渠道。据了解，报废汽车回收率低在全国已经是一个普遍现象，目前国内报废汽车回收率仅有40%左右，有一多半的应报废车辆游离于政府监督之外。研究汽车的拆卸和回收，就必须要
20、先对汽车市场的需求。保有量和预计报废量做出预测。汽车市场的总体需求预测，主要包括新增需求预测和更新需求预测两部分。其中新增需求预测是由总保有量的预测结果直接产生的；而更新需求量的预测是由总保有量的预测结果乘上一个适当的报废系数（约3-5%）而产生的。我国汽车市场未来15年需求总量预测结果见图2.2，对于这些报废汽车必须采取有效的措施予以拆解和回收。随着汽车工业，特别是轿车工业的发展，汽车走入家庭式是时代发展的必然趋势。从总份额看，目前私人汽车主要分布在东部地区，在中部和西部地区较少，私人轿车的分布与地区间经济发展的差异密切相关。在对汽车回收业进行调查的过程中发现，在东部地区拆解回收的一些可重要
21、零部件（如驾驶室、离合器、差速器等）被运至中西部的一些汽车修理厂供那里的用户作为配件继续使用。这种从东到中西部汽车回收与零部件流通的特点，对于汽车的回收策略和管理具有重要意义。图2.2 未来15年中国汽车汽车市场需求预测我国报废汽车的管理工作由全国老旧汽车更新小组负责，该小组成立于1983年。该小组的任务是：研究和制定汽车更新、报废方针、政策和方法、编制规划，制定措施等。从1985年国家制定第一个汽车报废标准开始，先后出台了报废汽车回收管理方法和旧机动车交易管理办法等一系列法规。但我国汽车工业起步较晚、基础差，汽车回收技术还相当落后，也极少研究汽车回收利用技术，资源利用率低，同时汽车回收行业也
22、处于一种混乱状况。主要表现在：回收渠道不规范。我国报废车的回收有内贸部所属的物质回收再生企业和供销社所所属的物质回收部门承担，同时还有40%的废旧汽车是按非正常渠道回收的。这些废旧汽车或被整车拍卖。或将被拆零部件拼装成整车出售，只有不能再重新装配使用的零部件才作为废钢铁回收，其余不易处理的材料如塑料、橡胶、废油等随意堆放、倾倒、燃烧，严重污染了土壤和地下水资源；那些超期服役的非法拼装车辆，由于其关键部件的磨损。老化和材料疲劳，已经不能完成正常工作，不仅加剧环境污染，也给安全行车埋下了隐患。回收技术落后，效益低下。我国正规的汽车拆卸企业有1000多家，从业人员5万多人，其中69%-70%的企业年
23、拆解回收量在100辆以下，技术力量有限。同时拆卸行业没有统一的技术规范，总体技术水平落后，基本靠原始手工操作，采取破坏性拆卸手段，主要着眼于原材料的回收，废料成分混合，再利用价值低，对拆卸下来的零部件仅进行简单的分离归总，并不采取有效的分离手段，使一些回收价值极高的材料，如铝、镁等严重流失。目前全国具备报废汽车回收拆解的资格认定书的企业有100多家，回收网点上千个，报废汽车回收拆解及废钢回收年产值达300亿左右。而随着今年钢价和石油价格的持续走高，这个数字将进一步上升，同时，也为该行业的发展注入了强心剂。国内汽车报废制度还停留在规范报废汽车回收工作，禁止报废零部件及非法拼装车的倒卖行为上，对环
24、保和资源循环利用考虑得很少，对报废汽车回收利用率没有明确要求和规定。因此，有关专家指出，随着我国成为汽车消费的大国，报废汽车资源的回收再利用必须引起全行业的高度重视89。3废旧汽车回收与再制造技术的发展趋势从当前世界各国废旧汽车回收业的蓬勃发展看拆解与回收技术的发展趋势，可以预言21世纪一个国家废旧汽车可回收的水平将成为评价该国汽车工业技术水平的重要指标。过去汽车设计不必考虑易于拆解，而仅仅考虑装配的简易。美国今后将利用快速配合系统。可重复使用的紧固系统及其它能使拆卸更为便利的装置进行工作。工程师们在研究未来汽车的时候，就要将可循环利用、可拆解性考虑到设计中去。日本丰田汽车公司的回收开发计划，
25、确认了最有希望的回收利用新技术。德国大众汽车公司将可回收设计法应用于新一代汽车。该方法包括适当布置汽车的零部件，以便可以快速。方便的拆卸，从而实现高效回收。有些构思则是当汽车报废时，用标准码给零件贴上标签，以便使其易于根据化学成分给材料分类。奔驰汽车公司不但使金属回收率达到95%，他们的新目标是汽车塑料部件和其他材料包括各种废油液的回收率也要达95%以上。欧盟已经成立了由政府和工业界代表组成的工作组着手提高废旧汽车的回收利用率。该工作组制订的规则激励制造商将汽车设计得更易拆解，减少不易于循环利用的材料种类，促进应用循环使用的材料。该规则已为德国、英国、意大利、法国、荷兰、西班牙等许多国家所采纳
26、。世界废旧汽车回收与再制造技术发展趋势可以概况为：尽可能提高废旧汽车零部件回收率；开发利用快速适配系统、可重复使用的紧固系统及其它能使拆卸更为便利的技术及装置：开展可拆解、可回收性设计；开发由可循环使用的材料制作的零部件及工艺；开发易于循环利用的材料和零部件；减少车辆中所用材料种类；开发有效的清洁能源回收技术。3.1废旧汽车零部件回收处理流程汽车产品在报废或行使到一定里程之后就进入回收处理过程，通常要经过废旧汽车拆解场处理流程。同时为了对这些“使用生命”结束后的产品进行安全及时、经济可靠的处理，需要考虑四个方面的因素。首先，要建立一定形式的产品收集系统，使用户能够方便地将使用完毕的产品送入产品
27、收集系统。根据目前报废汽车的状况，通常可以采用的途径有两种：一是利用现有的零售网络，将其作为用户归还产品的中心和暂存地，直到收集的旧产品达到一定的数量，再将它们运送给拆卸回收中心或原生产厂家。另一种途径是通过建立免费收集地并与运输公司合作，由他们负责将这些旧产品送到拆卸回收中心。第二个要解决的就是谁为收集、拆卸和回收付费的问题。一种途径是用户在购买商品的时候就支付一定的处理费。另一种途径是产品生产者要对他们生产的产品负责，由他们承担产品的处理费用。第三种途径是由国家支持那些回收处理企业的运行。通常情况下，采用的对以上三种途径综合的办法，通过税收和征收费用等形式使各方面都对产品的回收处理复责。中
28、国目前还没有关于家电、汽车等产品的回收处理收费，仅仅对家庭污水的处理根据水用量向家庭收取一定的费用。随着社会的发展和制度的完善，必将会推出一些废旧产品处理的税收和收费政策，以解决拆卸回收的资金问题，并资助拆卸回收行业健康发展。第三个问题是这些产品回收后的市场去向。由于这些被淘汰的产品一般来讲都是技术上落后或使用磨损的产品。对于产品中的关键零部件可以经过拆卸、翻新和检验后重新使用、再制造或进入其他产品的生命周期循环中。另一种途径就是将一部分产品以较低的价格卖给需要它们的使用者，这主要依靠地区经济差异和人们消费和生活水平不同的特点来进行。对金属、塑料、橡胶和其它非金属材料进行材料或能量的回收，最后
29、对剩余的残渣进行焚烧和填埋处理。第四，就是要对废旧产品造成的环境负担和对它们进行拆卸和回收的经济进行分析。选择合适的方法和途径对这些旧产品进行妥善处理。3.2汽车零部件拆卸回收主要面临的困难在国内，由于缺乏相关系统的理论及方法的支持，关于拆卸过程的分析远未达到实用的阶段，甚至针对个别典型产品的研究也还没有取得预期的效果。可以说，现有的研究大多停留在认识阶段。概念阶段，对许多问题尚缺少深入的研究。研究工作带有较大的主观色彩。使用可操作性较差、可信度有待提高。这主要因为：传统产品设计形成的思维定式仍在统治地位。设计人员对机电产品特别是汽车产品的绿色设计理论及应用没有结合进去或考虑不足。另外，产品设
30、计人员对相关方面的自主开发能力不强，缺乏创新意识；没有适宜的绿色产品设计支持工具和设计方法。换句话说，有关拆卸的研究仍存在局限性，主要表现在以下几个方面：零件的信息表达产品拆卸回收理论的开展需要统一有效的信息源。对拆卸过程来说零件信息有与设计过程中相似的部分，也有拆卸过程独有或特别需要考虑的因素。如何在众多的零件信息中确定起主导性的因素，并对其进行信息表示和正确选择是我们面临的一个问题，尤其重要的是拆卸过程中零件信息与我们进行的拆卸分析方法以及拆卸目标有很大的联系，比如拆卸经济性分析需要比较全面的零件信息且考虑每一环节的成效，而关联拆卸分析主要考虑零件几何因素以及零件间的相互关系。拆卸分析的方
31、案欠缺通用性由于产品的多样性（即构成产品的零件数、材料结构等各方面有很大的差异），针对某一类或某一种产品的拆卸分析方案和方法的适用范围都不同，比如适合汽车拆卸过程的拆卸方法及分析过程对家用电器来说并不完全适用，甚至更本不能用。这使我们的研究过程面临较大困难。要想使方案具有较好的通用性，只能从产品的共性入手，分析产品拆卸过程最基本的因素及其联系，许多关键问题不能进一步细化只能是一个大的理论框架。需要恰当的处理通用性和可用性之间的关系，在通用性的基础上，针对不同凡人拆卸目的和要求做出进一步深入的研究。当然，产品拆卸过程的分析还面临其他一些问题，但都不是基本的。以上两个方面是相关研究的制约因素，如果
32、能较系统的解决这些困难，将有助于产品拆卸分析的深入进行，并向实用化迈出重要的一步56。4汽车产品的拆卸回收 汽车作为现代物质文明的象征，给人类生活带来了巨大的改变，但随着汽车工业的蓬勃发展，废旧汽车给人类的生存环境也产生了巨大的压力。为了缓解资源短缺与资源浪费的矛盾，减少大量报废汽车产品对环境的危害，最大限度地利用废旧汽车中的零部件，就必须着力于废旧汽车零部件的拆卸回收研究，因为拆卸回收是进行零部件重用、再制造及材料回收再生的前提。汽车零部件的回收再利用包括零部件的再使用和材料的再利用两个方面，它不只是在车辆报废后才需要解决的课题，而应在汽车全生命周期内的各个阶段都体现回收利用的概念，因此要改
33、变传统的产品“从摇篮到坟墓”的设计思想。建立在产品全生命周期“从摇篮到再现”的设计框架。4.1 汽车产品的拆卸4.1.1 拆卸的分类拆卸就是从产品或者部件上有规律的拆下可用的零部件的过程，同时保证不因拆卸过程而影响后续工艺对零部件性能的要求。拆卸下来的零部件主要的应用领域包括：零部件的重用和再制造；产品维修；材料回收。关于拆卸的分类方法很多，主要的分类形式有：从拆卸方法来看，可以将拆卸分为破坏性拆卸、部分破坏性拆卸和非破坏性拆卸三种。目前对这三种的研究主要集中于非破坏性拆卸。从拆卸程度来看，拆卸可以分为完全拆卸、部分拆卸和目标拆卸。1）完全拆卸：指将一个产品完全拆卸至每一个单个的零件。这种拆卸
34、方式主要应用于理论研究，在实际应用中应用很少。2）部分拆卸：指将一个产品中的部分零部件进行拆卸。通常进行部分拆卸的原因是出于经济因素考虑，当拆卸到某一个零件时，剩下的零件所具有的回收价值已经小于对它们进行拆卸所需的费用时，认为继续进行拆卸已经没有价值或者作为材料回收时，剩下零件均为同一种的材料的时候，便不再对它们继续进行拆卸而将它们作为整体一起回收。这种拆卸方式在实际应用中应用最为广泛。3）目标拆卸：指对产品中指定的零件或部件进行拆卸的方式。进行目标零件或部件拆卸的原因主要出于重用或环境等因素的考虑。例如，在产品使用阶段，产品中的某个零部件失效而需要将其拆卸下来进行维修或当产品寿命终结而被废弃
35、，其中的某个零件或部件具有较大的价值并仍然可以重用或可以修整翻新，或者废弃产品中的某个零件或部件对环境具有较大的危害性时，就应考虑将这样的零部件作为目标零件进行拆卸。这种拆卸方式在实际应用中也较为常见。拆卸作为实现有效回收策略的重要手段，不仅有助于实现材料的回收，而且有助于零部件的重用和再制造2。4 .2汽车零部件拆卸回收的经济性分析产品的拆卸是按照一定步骤进行的。如果将产品完全解体，拆卸出所有的零部件将消耗比较多的人力和财力。这在有些情况下是不必要的，即当产品拆卸到一定程度就没有必要再继续拆卸了，这就牵涉到拆卸的经济性评估问题。拆卸的经济性是由诸多因素决定的，比如随着拆卸步骤的增加，获得的零
36、部件数的提高，可回收的零部件在增多，由此而带来的拆卸回收利润在增加，同时废弃物的填埋费用也在降低。然而对于难以分离的零部件，拆卸的难度较高，回收的利润也比较低，这时候拆卸的经济性就较差。因而，要对拆卸所带来的回收利润与拆卸成本相比较，当拆卸的经济性逐渐降低的时候就应该停止拆卸过程。如图4.1所示，图中的横坐标方向表示拆卸步骤的加深，纵坐标方向表示拆卸回收经济收益的增加。图中的实线表示的是产品的回收收益曲线和总利润曲线，虚线表示的是焚烧填埋费用曲线和拆卸成本曲线。曲线上各点的纵坐标分别表示回收收益（Br)、总利润（Btotal)、进行环保处理的费用（C1和Ci）和拆卸成本（Cd），这里拆卸回收的
37、总利润等于回收收益减去拆卸成本和焚烧填埋的费用，即： 4-1Btotal =Br-(C1+Ci+Cd) 4-1从图中可以看出，在拆卸回收没有进行的时候。对产品要支付全部的环保处理费用，随着拆卸过程的进行，拆卸的成本不断增加，环保处理的费用在减少，而回收的收益在不断增加。综合所得的拆卸回收总利润由原来的负值渐变为零、在增加为正值，并在一定的时候达到最大值。此时如果拆卸继续进行，回收的收益已经不能再支付拆卸操作的成本和环保处理的费用，总利润将下降并变为负值。因此，当拆卸回收的总利润达到最大值的时候，拆卸操作就应该停止了。图4.1只是简单表示了拆卸回收成本与利润变化的趋势以及它们之间的关系。而实际的
38、拆卸成本。环保处理费用、回收收益和总利润随拆卸步骤加深的变化规律并不是沿着一条光滑而连续的曲线进行的，它们是一些起伏变化的离散点。但其拆卸回收成本与利润之间的关系是符合图4.1中的规律的。从产品拆卸的经济性出发，在进行产品设计的时候，就应考虑在不影响产品功能的前提下尽量将回收价值高，产品废弃后需要待回收的零部件设计和装配的较易于拆卸，以减少其将来的拆卸深度，并降低有关联接的拆卸难度。图4.1拆卸回收的经济性考虑到整车回收的复杂性，本文以报废汽车变速箱为例，通过评估拆卸单台变速箱所获得的经济效益来反应其总的拆卸经济性115。现有QR523型变速箱1台，其回收工艺可参照图4.2.图4.2基于回收策
39、略的报废汽车层次拆卸模型4.3 汽车产品的回收4.3.1 回收的基本原理一般的回收原理包括系统性原理、最优化原理、能量守恒原理等系统性原理。产品回收时一项系统工程。既是技术问题，也是管理和社会学方面的问题。根据零件的不同材料组成，需要采用不同的回收技术和工艺，根据不同国家的法案规定，也可能强制要求对产品的某些零部件回收，以汽车回收为例，在我国，车辆的六大件发动机、变速箱、前桥、后桥、方向机、车架必须按国家规定严格拆卸，按材料形式回收，而在日本和欧美国家，这六大件是可以采用零件形式回收的。最优化原理。产品回收强调“废物量最小化”，实质上是指在满足产品特定要求的前提下，使产品的产出率最高，而物料消
40、耗最小。废物量最小化可以表示为优化问题的目标函数，约束条件包括生产技术、回收技术、管理和社会学、国家法律等各个相关方面的规定。能量守恒原理。产品系统的能量输入和输出是相等的。4.3.2回收对象和层次对于拆卸和回收来讲，有3种类型的零部件是回收的主要对象： 有价值的零部件回收利益的主要来源；含有毒害材料的零件保护环境；含有不同种材料的零部件提高材料回收的纯度。这些零部件被称为产品的拆卸与回收对象。在确定产品的拆卸回收对象时，可利用分析评价工具计算各零部件作为拆卸回收利润，通过改变各零部件的回收层次。最终选定具有高回收层次。为了得到这些回收对象，首先要知道它们所受的约束，然后才能在拆卸的过程中释放
41、这些约束。这些约束可能是联接造成的。产品的回收可分为四个主要的层次，即产品层、部件层、零件层和材料层，也可以详细分解成产品层、部件层、零件层、材料层、能量层和环保处理层。如图4.4及表4.5所示。其中产品层是指产品被不断地维护和升级，得以反复使用或作为二手货卖给他人使用、从环境保护和节约资源的角度来看，产品在这个层次上的回收时级别最高的。部件层和零部件层是产品经过拆解之后将可以重新使用的部分进行翻新和检测，用作同类产品的零部件再制造或作为配件进入零配件市场。其中部件层回收的级别比零件层高。对于那些无法重用的零部件或产品将作为材料回收，通过材料的分离、分解和再制造而产生回收材料。一部分材料被焚烧
42、进行能量回收，其余的残渣将被进行环保填埋，最终会自然分解。从图4.4中可以看到，物质的流动有两个主要的方向，一是沿着生产制造过程，物质从自然界被开采、加工、最后变成产品；另一个方向是沿着回收的过程，物质从产品变成零部件、材料，最后被分解。此外，物质也通过产品、零部件和材料的反复重用而不断地得到循环利用。我们知道，物质反复利用率越高、循环使用中的损失越少，就越节省资源并更利于环境保护。从这种观点来看，设计者对产品的最初设计就基本决定了其物质利用率。理想的设计应使产品具有良好的更新能力，在产品不断升级换代的过程中，仅有很少的物质被作为材料或能源回收，这一部分被代谢排出的物质将通过新的零部件的更新而
43、得到补充7。图4.4汽车产品的回收的层次表4.5产品回收策略回收策略层次（由高到低）方法名称方法描述零件级回收翻新/重用零部件只需经过简单的清洁、涂覆处理工艺厚就可以重新使用修复/重用对零部件故障进行修理后，重新使用再制造包括一系列处理工艺过程，如：拆卸、分类、清洗、翻新、替换磨损的零件及有缺陷和陈旧的产品、在装配、测试材料级回收加工坯料作为加工其他类型零件的毛坯使用回炉以原料或配料的形式重新冶炼燃烧作为燃烧材料产生热能化学反应作为化学反应材料，与其它元素化合，产生化学能废弃环保处理掩埋包括掩埋前的处理，这些前处理仅仅是为了使废弃物更具有自然可降解性、无毒害等，其中产生的能量不被回收利用5报废
44、汽车的拆卸回收工艺研究5.1概述通常拆解的研究可由拆解的一般原则、拆解工厂的工艺分析、拆解技术的研究和其他一些必要的研究组成，本章主要探讨拆解工艺的改进研究。目前国家报废汽车条例明确规定，报废汽车五大总成（发动机、方向盘、变速器、前后桥和车架）禁止流通，必须回炉。所以国内拆卸工厂除了集中拆除他们认为有重复利用价值的部件或者他们需要的部件外，剩下的统一压扁，作为材料回收。这样做的后果是一方面野蛮的拆解方法破坏了零件的价值，另一方面是，未经分类的材料一块回收，降低了材料的价值，这样报废汽车的赢利空间就会变的很小，甚至需要政府扶持。针对这种情况，本章提出了文明拆解，细化拆解材料的拆解工艺。提出了报废
45、汽车拆解线（Car Recycling System,CRS)，采用流水线作业法，不但避免了由于拆解不当而使零件价值降低或丢失的状况，而且可以对拆解下来的零件进行细致分类，最大限度的实现报废汽车的价值，提高了回收效率。为了将CRS在具体的拆解过程中实现，用合理的布局来优化CRS的作用，根据实际情况和CRS自身的特点，把危险零件和可能对以后拆解环境产生影响的物品进行彻底的清除，不但优化了环境，也提高了回收效率。报废汽车的回收、拆解、再利用实际上是产品设计-生产-消费-回收-再利用的整个生命周期上的重要一环。要提高产品的回收利用率一方面要科学地采用技术手段规范回收拆解工艺，另一方面要从源头抓起即在
46、开始产品设计时就考虑到产品性能，成本、环境指数、降低耗材、部件能耗、循环使用等方面问题从而设计出更多的无污染、可再利用的绿色汽车产品来满足人们的需要。而报废汽车的拆解技术水平将直接影响到其回收率和再利用率，必须按照规范执行。5.2报废汽车的拆解工艺分析由汽车的基本结构可知，汽车主要由发动机、悬架、座椅和车身仪表等几部分组成，其中底盘主要有传动系、行驶系和制动系组成。发动机的拆解之前有很多必要的工作必须先完成，由于不同拆解厂拆解工艺不同，所以不能用确定一些明晰的步骤。但汽车发动机盖和发动机室内的线束要先被拆除，其他的一些外围设备像窗子、轮胎、座椅车内装潢、车灯等最好也先除去，然后要用翻转机将汽车
47、进行一个合适角度的翻转，用适当的工具将发动机从车体里取出并置于适当的位置。对底盘零件的拆解，不能按照底盘包括的系统逐个拆解，而是按照先简单后复杂，先少后多的原则。在翻转机将汽车翻转后，先将发动机拆除，然后对底盘的变速器。离合器总成、传动轴、差速器。半轴等依次进行拆解，同时对散热器、前后保险杠也进行拆除。对于报废汽车的解体，由于许多不确定的因素的存在，像零件的新旧程度，连接件的状态等因素都会直接影响拆解的手段，所以报废汽车的解体过程不应该是汽车装配的逆过程，而是受报废汽车的具体状态，以及拆解者的目的直接影响的拆解过程4。5.2.1当前报废汽车的拆解工艺分析我国的旧汽车报废更新工作始于20世纪50年代，80年代初走上正规管理，90年代获得快速发展。目前我国报废汽车的回收现状是，形式比较死板，缺乏规范，综合利用比例较低和技术落后。主体拆解流程如图5.1所示。因为每个报废汽车的损坏程度不同，所以根据检测或者个人经验判断结果，有目的的去拆卸报废汽车的某些特定部件，剩下的都作为材料回收，送往冶炼厂。目前拆解工艺流程的主要特点：拆解手段落后，通常采用手工拆解，缺乏现
