汽车再制造工程及其工艺技术的研究
第31卷 第1期2009年2月
武汉理工大学学报#信息与管理工程版
JOURNALOFWUT(INFORMATION&MANAGEMENTENGINEERING)
Vo.l31No.1Feb.2009文献标志码:A
文章编号:1007-144X(2009)01-0071-04
汽车再制造工程及其工艺技术的研究
侯献军,李 健
(武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070)
摘 要:针对汽车再制造工程的现状及其零部件的再制造工艺存在的问题进行了深入研究,以推进再制造工程在我国的发展。通过介绍汽车再制造的概况,对比了再制造与传统制造、维修及回收的异同,阐述了汽车发电机、起动机再制造工艺,分析了其再制造的可行性。通过检验验证,再制造产品的性能、质量与新品基本相同。
关键词:再制造工程;发电机;起动机;工艺技术中图分类号:TK406
DOI:10.3963/.jissn.1007-144X.2009.01.019
工业社会发展到今天,在为人类创造丰富的物质财富的同时,也消耗了大量的自然资源,污染了人类赖以生存的生态环境。据美国能源部报告预测全球能源消耗在未来20年将增加六成
[1]
1 汽车再制造工程概况
1.1 汽车再制造工程的定义
汽车再制造工程是一种以汽车全寿命周期设计和管理为指导,以优质、高效、节能、节材和环保为目标,运用先进的表面技术、复合技术等多种高新技术,通过产品化生产方式,严格的产品质量管理和市场管理模式,使废旧汽车产品得以高质量地再生和再使用
[3]
。
目前我国经济高速发展,很多问题接踵而来,经济的粗放式发展、资源的过度消耗和浪费,以及环境的破坏等已经引起人们普遍关注,可持续发展已经受到自然资源和生态环境的严峻挑战。我国目前汽车保有量已经十分巨大,若报废汽车中的10%能通过利用再制造技术形成再生产品,就能创造巨大的经济效益和社会效益
[2]
。
。国家现在
建设节约型社会的核心是节约资源,废旧汽
车机电产品中含有丰富的可再利用资源,含有高附加值,对废旧汽车机电产品进行再制造处理是节约资源的重要手段之一
[4]
也十分重视这方面的问题,不断进行调研论证,同时也出台了一些相关政策来解决这些问题。
2005年,中央提出大力发展循环经济,建设资源节约型、环境友好型社会,国务院明确将机电产品再制造作为我国建设资源节约型社会的重点领域进行大力发展。2006年,由国家发展和改革委员会在征求委内有关司局、国家科技部、国家环保总局、公安部、商务部、海关总署、税务总局和国务院法制办等意见并取得一致的基础上,上报国务院并获得批示,同意进行再制造产业试点。由此可见,国家已经开始认识到再制造的好处,再制造工程在我国的前景将是一片光明的,这也将是一件利国利民的事情。
。如果一个产品具
有以下特征,则可以认为是再制造产品:¹产品的
主要部件是使用过的;º使用过的部件其故障已经确认并已经排除;»使用过的部件已经过彻底清洁和防腐蚀处理;¼所有缺损零件都被恢复到新零件的功能状态,或已用新的、再制造零件替换;½产品经过必要的、正常的加工;¾产品重新装配并已确认其工作状态与新产品相同。1.2 再制造与传统制造维修及回收的异同点
再制造和维修都可以使产品获得正常的使用功能,但是产品再制造与通常的产品维修在过程和特点上有着明显的区别。同样,传统制造和回
[5]
收与再制造也有其异同点,如表1所示。从实
收稿日期:2008-08-05.
作者简介:侯献军(1973-),男,河南新乡人,武汉理工大学汽车工程学院副教授.().
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武汉理工大学学报#信息与管理工程版2009年2月
表1 再制造与传统制造、维修、回收的对比分析对比项目
相同点以工业化的
生产方式来制造满足用户需求的产品
以丧失某种功能的产品为生产对象,恢复某些失去的功能以实现资源重复利用为目的
不同点
再制造以退役产品为毛坯,大部分被拒用的产品只是暂时退出服役;传统制造以原材料为毛坯,视拒用的产品为废品再制造大批量工业化生产,全面恢复原有功能;维修以单件为对象作坊式生产,只是恢复产品的部分使用功能
再制造充分利用退役产品留存的功能;回收仅利用退役产品留存的功能
再制造与传统制造
图1 再制造流程示意图
汽车发电机再制造国外已有70多年的历史,2003年美国总销售汽车发电机1350万台,其中再制造发电机945万台,占总销售量的70%左右。研究表明,再制造发电机消耗的材料和能源仅为新机制造的11.5%和12.5%。
2.2 旧部件的分解及零件的清洗
将旧起动机或旧发电机分解,分解后的零件通过专用的检测量规或目测筛选损坏报废的零件,拆除需要更换的易损或磨损的零件,可以使用零件送清洗工序加工。
通常采用的清洗方法有汽油清洗、热水喷洗或蒸汽清洗、化学清洗剂清洗或化学净化浴、擦洗或钢刷刷洗、高压或常压喷洗、喷砂、电解清洗、超声波清洗,以及多步清洗等数10种方法
[9]
再制造
与维修
再制造与回收
践中分析可知,再制造所获得的产品在技术性能上能达到甚至超过新品,并且再制造使得第一次制造中的大部分材料和能源可以得到保存,可减
[6]
少因产品零件重新生产对原生矿的开采,成本只是新品的50%,节能达60%,可节材70%,对环境及生态的影响显著降低
[7]
。
。去除
2 汽车机电产品的再制造工艺及生产过程
2.1 汽车机电产品的再制造工艺
汽车上的钢铁、有色材料零部件90%以上可以回收利用。回收后的报废产品,经过综合评估后,那些符合再制造性的产品就可进入车间进行再制造生产。由于再制造生产的对象是报废产品,其过程和关键工艺不同于一般的生产和维修,有其独特之处。
再制造是一个工业过程。在这个过程中,报废产品被恢复到像新产品一样,即在工业环境中通过一系列工业过程,报废产品被完全解体,可用零件在彻底清洗、修整后放入仓库,根据需要补充一部分新零件,然后用这些新旧零件装配成新产品,并严格按照新产品技术要求进行检测和试验,合格的再制造产品按照新产品要求进入市场。
再制造工艺过程主要是指发生在再制造工厂中的工业过程,通过这个过程,再制造商能够获得经济效益。再制造过程需要遵循一定的质量标准和经济原则,一般有如下6个步骤
[8]
零件表面的灰尘、油污和锈迹后,铝件通过抛丸处理达到再制造的效果,并通过清洗进一步筛选损坏报废的零件。图2和图3为发电机端盖清洗前后的对比图,
可以看出清洗前后的反差十分明显。
:¹产品全部
进行拆解;º所有零件进行彻底清洗;»对零件进行监测和分类;¼采用先进表面再制造技术恢复失效零件;½零件再制造加工;¾产品的再装配。其流程示意图如图1
所示。
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2.3 零件的再制造
2.3.1 发电机和起动机转子和定子
所有部件及有关零件都进行处理以达到技术要求。这个阶段可能涉及表面处理、机械和电加工。从经济的角度考虑,要依据产品的型号、工作量和数量来选择零部件的再制造过程。
根据工艺尺寸的要求对转子的滑环(或换向器)检测,更换尺寸偏小的滑环(或换向器)后,将所有转子重新进行绝缘处理、车削、抛光、电气参数检测,以及耐压检测;发电机定子重新进行绝缘浸漆处理后经过抛光、电气参数检测,以及耐压检测;起动机的定子再制造需要更换所有的励磁线圈和密封件,装配后检测。符合使用标准的转子和定子进入装配使用。2.3.2 驱动器、电磁开关和刷架总成的再制造
驱动器的再制造通过重新加工齿轮、更换磨损的内部零件,注入高温油脂等封装后完成;电磁开关的再制造要经过旧开关的拆解、清洗,线圈的检测,铁心总成的再制造,最后装配完成;发电机和起动机的刷架总成的再制造必须更换新的碳刷和弹簧,通过焊接或装配后完成。2.4 整机装配
(1)按步骤装配起动机和发电机。当所有零件在仓库中备齐后,根据生产计划,再制造部件或产品的装配就进入车间或生产线,完成装配。
(2)按质量标准检测装配完成的起动机和发电机。检验是质量控制的主要手段,再制造产品要求在其完成后能够达到新品的同等质量甚至是超过新品的质量。
(3)成品发电机打印批号后包装入库。经过一步一步装配和测试完成全部装配并通过最终测试后,产品或部件附上再制造标记,最后将产品送入成品库等待销售或附上保修条例后发送到用户手中。
图4~图7为汽车零部件再制造后的成品。再制造起动机和新机在1500r/min时的性能参数对比见表2。从表2可以看出,再制造后的零部件性能完全符合新机的设计要求。总的来说再制造不但使得旧机上的50%以上的生产资料得以重新使用,并且整个装配、测试和质量控制方式完全按新产品的技术要求进行,其过程与原制造厂类似。不同点只是再制造过程中的测试要求更严,因为在再制造过程中假设每个零件都会失效,要通过测试来验证其是否达到要求。因此,理论上再制造过程要求达到100%的合格率,以确保
表2 新机与再制造起动机在1500r/min时性能测试参数
产品新机再制造起动机
电流/mA525350~575
转矩/N#m
119~15
功率/W17451400~1800
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3 结 论
(1)汽车再制造工程在我国还处于起步阶段,现在从事汽车机电产品再制造的企业并不多。
(2)再制造产品的成本相对较低,价格优势明显,既能节约资源,又能增加就业机会,对环境的影响也比较小,符合国家可持续发展的目标。同时,国家的政策也在不断放开,对其也是持支持鼓励的态度,汽车再制造工程将是一项阳光工程。(3)再制造与传统制造、维修及回收相比既有相同点,又有不同点,再制造所获得的产品在技术性能上能达到甚至超过新品。汽车发电机和起动机经再制造后的产品性能、质量与新品相同,完全符合新机的设计要求。参考文献:
[1] 徐润生,徐滨士,刘晓明.绿色再制造工程的发展与
应用[J].内蒙古电力技术,2003,21(4):1-4.[2] 徐滨士,梁秀兵,李仁涵.绿色再制造工程的进展
[J].中国表面工程,2001,14(2):1-4.
[3] 胡桂平,王树炎,徐滨士.绿色再制造工程及其在我
国应用的前景[J].水利电力机械,2001(6):33-35.
[4] 谢立伟.再制造关键技术研究[D].武汉:武汉理工
大学图书馆,2005.
[5] 刘志峰,万举勇.再制造工程若干问题探讨[J].工
程机械与维修,2004(12):135-136.
[6] 云介平,张建梅.再制造及其实施技术的探究[J].
常州工学院学报,2007(1):60-64.
[7] 徐滨士.发展再制造工程,实现节能减排[J].装甲
兵工程学院学报,2007,21(5):1-5.
[8] 邢忠,谢建军.发动机再制造工艺及市场运作模式
[J].中国表面工程,2006,19(5):47-49.
[9] 姚巨坤,崔培枝.再制造清洗技术研究[J].工程机
械与维修,2007(2):180-181.
ResearchonAutomotiveRemanufacturingEngineeringandItsTechniques
HOUXianjun,LIJian
Abstract:Automotiveremanufacturingengineeringisanewindustrywithabroaddevelopmentprospects.IthasahugepotentialmarketinChina.SomeresearchwasmadeinviewofthestatusquoofChinacsautomotiveremanufacturingengineeringandreman-ufacturingtechniquestopromotethedevelopmentofremanufacturingengineeringinourcountry.Theautomotiveremanufacturingwasintroducedbymakingsomecomparisonsbetweenthesimilaritiesanddifferencesbetweentheremanufacturing,traditionalmanufacturing,maintenanceandrecycle.Thetechniquesofthemotorsandstartersremanufacturingwerediscussed,andthefeas-ibilityoftheremanufacturingengineeringwasanalyzed.Aremanufacturingproducttestingconfirmsthattheperformanceandqual-ityoftheremanufacturingproductsaresimilartothenewproducts.Keywords:remanufactureengineering;motors;starters;techniques
HOUXianjun:Assoc.Pro.f;SchoolofAutomotiveEngineering,WUT,Wuhan430070,China.
[编辑:王志全]
5武汉理工大学学报#信息与管理工程版62008年出版基本情况统计
2008年度,5武汉理工大学学报#信息与管理工程版6共出版6期,刊发论文258篇,合计202万字,篇均页码3.92;发表的论文中,校内稿件153篇,占59.30%,比上年减少9.01个百分点;校外稿件105篇,占40.70%,比上年增加9.01个百分点。各类基金资助论文164篇,占63.57%,比上年增加9.34个百分点。已发表论文中,按第1作者统计,院士,教授,博士生导师论文47篇,副教授论文47篇,博士后、博士、博士研究生论文71篇,高级职称作者论文和博士论文两者合计占63.95%,比上年增加5.97个百分点。其他作者论文93篇,占36.05%,比上年减少5.97个百分点。