基于綠色設計準則的塑料門窗銑削機設計
20世紀90年代以來,各國的環保策略開端經歷一場新的轉折,全球性的產業經濟調整呈現了新的綠色策略趨勢,這就是向資源利用合理化、寶物產生減量化導向對環境無污染或少污染的方向發雇1.由于這種“綠色浪潮”的推動,建筑行業塑鋼門窗逐漸興起,取代了以往的木窗和鋼窗,成為該行業的主導產品。與塑料門窗相應的加工設施制造企業一個個興起,成為制造業的一個新型的分支。因此這種基于綠色設計原則的設施設計也倍受關注。
由于綠色設計具有明顯的多學科交叉交融特性,且目前綠色設計的理論經歷和知識還不豐碩,特別是不足系統的設計數據和資料,計算機輔助綠色設計尚待時日因此本文中僅就提出的綠色設計原則在塑窗鋸銑加工中心設計中加以運用,以最大限度地進步其“綠色程度”,增加產品在市場上的競爭力。
1綠色設計原則的內容綠色設計原則就是為了保障設計產品的“綠色度‘所必需恪守的設計原則,其詳細內容包括:技術先進性原則、與資料有關的原則、與構造有關的原則、與綠色設計過程管理有關的原則等。
1.1技術先進性原則技術先進性是綠色產品設計和消費的前提,綠色產品強調在其壽命周期中采納先進的技術,從技術上保障平安、牢靠、經濟地實現產品的各項功能和性能,保障產品壽命周期全過程具有很好的綠色特性。
1.2與環境有關的原則綠色產品從消費到使用乃至廢棄、回收解決的各個環節都對環境無害或危害甚小。這就要求企業在消費過程當選用清潔的原料,采納合理的工藝,消費出清潔的產品;用戶在使用產品時不產生環境污染或只要微小污染;報廢的產品在回收解決過程中產生的廢棄物很少。
1.3與資料有關的原則產品的綠色屬性與資料關系親密,因此必需認真而謹慎地選擇和使用資料。與資料有關的原則包括以下幾方面:少用短缺或稀有的以及不可再生的原資料,盡量尋找其代用資料;盡量少用或不必有毒有害的原資料;()減少所用資料品種,并盡量采納相容性好的資料,以利于廢棄后產品的分類回收。
1.4與構造有關的原則產品構造設計是否合理,對資料的使用量、產品保護及淘汰廢棄后的拆卸回收等有著重要影響。與構造有關的原則包括:(1)在構造設計中樹立“小而精”的設計思想,在不影響功能的狀況下,通過產品的小型化盡量節約資源的使用量。
⑵簡化產品構造,提倡“簡而美”的設計原則。
如減少產品零部件數量,尤其是緊固件數量。
1.5與制造工藝有關的原則制造工藝是否合理對加工過程中的能量耗費、資料耗費、廢棄物產生品種和數量等有著直接的影響。設計時應思考以下幾方面的因素:(1)改進和優化工藝技術,進步產品合格率,減形狀的孔槽……刀具的配爨多而有序美觀慷慨oniePublish品種(減少設計及加工的工作量均3銑刀頭構造)間圖(2)采納合理工藝,簡化產品加工流程,減少加工工序,謀求消費過程的廢料最小化。
綠色設計過程就是對這些設計原則的合理正確應用。但對詳細產品并不是每一條原則都必需得到滿足。應該依據產品特點和綠色特性停止選擇和取舍,并且對不同產品,選擇綠色設計的側重點也有不同。在詳細設計過程中,有些原則之間可能會產生抵觸和矛盾,原則之間的有效協調機制是綠色設計原則應用的關鍵。
2基于綠色設計原則的塑窗鋸銑加工中心一銑削機設計21鋸銑加工中心的功能鋸銑加工中心構造簡圖見。此設施主要由自動輸料臺、送料機械手、自動銑削機、自動鋸切機及相應的計算機控制系統組成。該加工中心可將<6m長的塑料型材,經輸料臺機械手一次裝夾,按用戶提供的參數經過優化設計,可自動完成門窗各梁的排料,使廢料最短。銑削機可銑削鎖孔、滑輪孔、排水槽、鉸鏈孔等各方向的孔槽,鋸切機能夠鋸切不同長度的4590135*的梁,整個過程均通過NC控制系統、伺服系統、氣動系統自動完成。
22集多項先進性能于一體的銑削機設計22.1伺服進給系統設計前已述及,技術先進性是綠色產品設計和消費的前提。自動銑削機構造簡圖見它由機架、自動銑削裝置、導向夾緊裝置、防護裝置四部分組成。
核心部分自動銑削裝置(見)由兩個伺服電機驅動,帶動滾珠絲杠控制其高下和前后運動,調整刀具相關于工件的地位,刀具在氣缸的作用下,快進然后停止切削,這一設計思路能夠實現先進的計算機集中控制,并且可得到高的精度和消費效率。
22.2集中加工的刀具規劃設計聯合綠色設計中與構造有關的原則,樹立集中工序、加強設施功能、刀具規劃美觀的設計思想。以往的排水槽、鎖孔、滑輪孔等其他一些異型孔別離由水槽銑、鎖孔銑及仿形銑等多臺設施分幾道工序完成,本加工中心的銑削機設計集多道工序于一機,在銑刀支架的八個方向上均配置了刀具裝置的孔槽,可配置14把刀具(見),加之輸料機械手伺服電機與銑削裝置的兩個伺服電機的配合,可加工多種在構造設計中還充分思考“簡而美”的綠色設計原則。銑刀頭部采納模塊化設計,在某幾個方向上可采納雷同的一套銑刀頭裝置,以盡量減少零部件如。
持續開展的詳細體現。2.2. 3思考環境愛護的方案設計充分思考環境因素,在夾緊及快進方式上采納氣動控制;為降低噪聲影響,在防護板內側粘貼上一層20mm厚的消音棉;為保障有一個清潔的環境,還設計有吸塵設施。設計時思考切削PVC塑料切削力較小,采納了氣動夾緊(見)。它與液壓控制相比有許多長處,首先對環境影響很小,在設施使用過程中,能夠保障在清潔的環境中消費出清潔的產品;其次空氣取之不盡,經濟便捷。氣動系統主要由氣源解決器、電磁閥、壓力繼電器、氣缸、調速接頭等組成,工作壓力為0.7MPa. 2.2.4便于產品廢棄后的回收設計設計時盡量減少所用資料品種,以便于廢棄后產品的分類回收。銑削機中除幾個重要支架如銑刀架、夾緊支架采納LY12外,導軌底座、伺服電機與滾珠絲杠間的聯軸器箱體等零件采納ZL102,其余機架、防護等非重要零件則采納普通碳素構造鋼Q235―A.因為綠色設計是一種綜合產品功能、性能、質量、壽命和環境于一體的設計新技術,不只思考產品的整個壽命周期,而且思考產品廢棄后如何解決和再利用,它可使資源、能源得到最大限度的利用,減輕或打消廢棄產品對環境所形成的污染,是可3完畢語在銑削機設計過程中,充分思考綠色設計原則的內容,采納了先進的計算機自動控制技術;在構造方面其銑削頭部采納模塊化設計,構造簡略所有銑削頭呈輻射狀圓周規劃,美觀、有序、慷慨;充分思考環境因素,在夾緊和進給的方式上采納對環境影響較小的氣動控制;在零件資料選擇方面采納硬鋁合金LY12、鑄鋁ZL102及Q235*A三類資料,以減少資料品種。
由于綠色產品設計關鍵技術如環境指標的建設及其量化、綠色資料的數據庫管理技術、針對詳細產品的系統設計工具平臺等尚不完善。機械設計,2001,(9)4-6.劉志峰。綠色設計。北京:機械工業出版社,1999.薛麗霞。綠色制造。機械設計,2000(10)8-10.楊旭靜。綠色產品設計及其關鍵技術鉆研綜述。機械設計,2001,(3):1-4.