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1)問題描述

家用油煙機的整體結構如圖1所示。為了節約成本，集煙罩和背板一般分開設計。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。運輸過程中，整機墜落振動。如果后板強度不足，整個油煙機掉落后的集煙罩后板會發生較大變形，嚴重影響用戶體驗。

基于TRIZ與正交試驗優化設計油煙機后板

2)TRIZ發明原理分析后的優化方案

根據本發明原理分析，在集煙罩的腔體中加入仿形泡沫可以減小箱體下落時的沖擊力。結合樣品測試結果，背板變形有一定改善，但成本有待提高。應用本發明原理 9，在背板變形的位置增加反壓，起到預支撐的作用。通過應用本發明原理 14，將圓角過渡添加到背板的壓制位置。根據本發明原理 17，在背板的下端增加折邊，形成立體支撐結構；根據發明原理 15，螺釘孔的位置和數量發生變化，前后板進行優化，如圖2和圖3所示。

基于TRIZ與正交試驗優化設計油煙機后板

3)背板的優化設計

根據TRIZ發明原理 15的優化方案和動態特性，調整背板與箱體之間的固定孔位置和數量，結合DOE進一步優化設計參數，實現背板跌落后變形最小。選擇關鍵參數:反壓深度B、正壓深度H、與箱體固定的U型孔數量N、壓面傾角α，選擇三個級別。利用L9(34)正交表分析各參數的影響程度，得出最佳參數組合。結果如表2和表3所示，并且背板被重新驗證用于跌落測試。

基于TRIZ與正交試驗優化設計油煙機后板

從表3可以看出，背板結構關鍵參數的影響程度為:B > N > α > H，從范圍可以看出，反壓型深度和U型孔數量對背板強度影響較大，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時變形最小，說明反向靠模深度越深，背板承受局部沖擊的能力越強。由于材料厚度和坡度的限制，反壓深度不宜過深，以防開裂。U型孔的數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。背板結構參數的最佳組合為B3N3α1H2，即反壓深度為1.5 mm，與盒體固定的U型孔數量為5個，壓面傾角為120°，正壓深度為1.2 mm，打樣跌落測試后的實際最大變形量為2.1 mm，變形量減少了72%，最終達到了質量要求，達到了提升用戶體驗的目的。