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基于TRIZ与正交试验优化设计油烟机后板

作者:网络整合    分类:TRIZ    时间:2021-01-20 10:03:33

为快速及有效地解决集烟罩后板跌落变形问题,本文利用 TRIZ 创新理论与正交试验结合,得到优化后板结构与相关结构参数,最后在成本不增加的基础上达到品质要求,提高产品品质。


1 )问题描述


家用油烟机整机结构如图 1 所示,为节约成本,集烟罩与后板一般采用分离设计,集烟罩材料采用0.6 mm 厚不锈钢,后板材料采用镀锌板,后板尺寸为893×83×0.6 mm,冲压工序为成型 - 切边冲孔 - 折弯。后板与集烟罩采用拉铆连接,与箱体采用螺丝固定,整机在运输过程中,存在跌落与振动现象,若后板强度不足,油烟机整机跌落后集烟罩后板存在大变形现象,严重影响用户体验感。


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2)TRIZ 发明原理分析后优化方案


通过发明原理分析,在集烟罩腔体增加仿形泡沫可以降低箱体跌落时的冲击力,结合样品测试结果,后板变形有一定的改善,但需要增加成本,应用发明原理 9,在后板变形位置增加反向压型,起到预先支撑作用,应用发明原理 14,后板压型位置增加圆角过渡,应用发明原理 17,后板下端增加折边,形成三维支撑结构,应用发明原理 15,改变螺丝孔位置与数量,优化前后后板如图 2 与图 3 所示。


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3) 后板优化设计


根据优化方案与 TRIZ 发明原理 15 动态特性,调整后板与箱体固定孔位置与数量,并结合 DOE进一步优化设计参数,以达到后板跌落后最小变形量目的,选取关键参数:反向压型深度 B、正向压型深度 H、与箱体固定 U 形孔数量 N 与压型面斜度 α 进行分析,选用 3个水平,使用 L9(34) 正交表分析各个参数的影响程度,并得出最优的参数组合,结果见表 2 和表 3,后板重新打样做跌落测试。


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从表 3 可以得出,后板结构关键参数的影响程度为:B>N>α>H. 从极差可以看出,反向压型深度与 U 形孔数量对后板强度影响较大,反向压型深度直接影响后板跌落后局部变形量,如表 3 所示,最小变形量出现在反向压型深度 1.5 mm 上,表明反向压型深度越深,后板承受局部冲击力能力越强,由于材料厚度与斜度限制,反向压型深度不能过深,以防止开裂,U 形孔数量则影响后板螺丝间的变形量,影响程度其次是压型面斜度与正向压型深度,最优后板结构参数组合为 B3N3α1H2,即反向压型深度 1.5 mm、与箱体固定 U 形孔数量 5 个、压型面斜度 120 °、正向压型深度 1.2 mm,打样跌落测试后实际最大变形量为 2.1 mm,变形量减少 72 %,最终符合品质要求,达到提升用户体验感的目的。


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