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1)問(wèn)題描述

家用油煙機(jī)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。為了節(jié)約成本，集煙罩和背板一般分開(kāi)設(shè)計(jì)。集煙罩采用0.6 mm厚的不銹鋼制作，背板采用尺寸為893× 83× 0.6mm的鍍鋅板，沖壓工藝為成型-切邊、沖孔、折彎。后板與集煙罩鉚接，并用螺釘與箱體固定。運(yùn)輸過(guò)程中，整機(jī)墜落振動(dòng)。如果后板強(qiáng)度不足，整個(gè)油煙機(jī)掉落后的集煙罩后板會(huì)發(fā)生較大變形，嚴(yán)重影響用戶(hù)體驗(yàn)。

基于TRIZ與正交試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)油煙機(jī)后板

2)TRIZ發(fā)明原理分析后的優(yōu)化方案

根據(jù)本發(fā)明原理分析，在集煙罩的腔體中加入仿形泡沫可以減小箱體下落時(shí)的沖擊力。結(jié)合樣品測(cè)試結(jié)果，背板變形有一定改善，但成本有待提高。應(yīng)用本發(fā)明原理 9，在背板變形的位置增加反壓，起到預(yù)支撐的作用。通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明原理 14，將圓角過(guò)渡添加到背板的壓制位置。根據(jù)本發(fā)明原理 17，在背板的下端增加折邊，形成立體支撐結(jié)構(gòu)；根據(jù)發(fā)明原理 15，螺釘孔的位置和數(shù)量發(fā)生變化，前后板進(jìn)行優(yōu)化，如圖2和圖3所示。

基于TRIZ與正交試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)油煙機(jī)后板

3)背板的優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)TRIZ發(fā)明原理 15的優(yōu)化方案和動(dòng)態(tài)特性，調(diào)整背板與箱體之間的固定孔位置和數(shù)量，結(jié)合DOE進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)背板跌落后變形最小。選擇關(guān)鍵參數(shù):反壓深度B、正壓深度H、與箱體固定的U型孔數(shù)量N、壓面傾角α，選擇三個(gè)級(jí)別。利用L9(34)正交表分析各參數(shù)的影響程度，得出最佳參數(shù)組合。結(jié)果如表2和表3所示，并且背板被重新驗(yàn)證用于跌落測(cè)試。

基于TRIZ與正交試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)油煙機(jī)后板

從表3可以看出，背板結(jié)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)的影響程度為:B > N > α > H，從范圍可以看出，反壓型深度和U型孔數(shù)量對(duì)背板強(qiáng)度影響較大，反壓型深度直接影響背板下落后的局部變形。如表3所示，反向靠模深度為1.5 mm時(shí)變形最小，說(shuō)明反向靠模深度越深，背板承受局部沖擊的能力越強(qiáng)。由于材料厚度和坡度的限制，反壓深度不宜過(guò)深，以防開(kāi)裂。U型孔的數(shù)量影響背板上螺絲之間的變形，其次是壓面的斜度和前壓深度。背板結(jié)構(gòu)參數(shù)的最佳組合為B3N3α1H2，即反壓深度為1.5 mm，與盒體固定的U型孔數(shù)量為5個(gè)，壓面傾角為120°，正壓深度為1.2 mm，打樣跌落測(cè)試后的實(shí)際最大變形量為2.1 mm，變形量減少了72%，最終達(dá)到了質(zhì)量要求，達(dá)到了提升用戶(hù)體驗(yàn)的目的。