基于TRIZ理論的油煙機(jī)濾網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

呂立豐 周海昕 杜文強(qiáng)

摘要：本文主要內(nèi)容是研究基于TRIZ理論的油煙機(jī)濾網(wǎng)系統(tǒng)，研究表明利用TRIZ理論進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的油煙機(jī)濾網(wǎng)系統(tǒng)，可以把濾網(wǎng)和網(wǎng)罩進(jìn)行復(fù)合，此復(fù)合濾網(wǎng)不僅提升產(chǎn)品品質(zhì)和用戶體驗(yàn)感，而且降低產(chǎn)品成本，為解決產(chǎn)品問題提供可行的創(chuàng)新方式。

關(guān)鍵詞：TRIZ，油煙機(jī)，創(chuàng)新、濾網(wǎng)

Design of hood filter system based on TRIZ theory

Lv Lifeng Zhou Haixin Du Wenqiang

（HangZhou Robam Electric Co.Ltd.，311100）

Abstract：The main content of this paper is to study the hood filter system based on TRIZ theory. The research shows that the hood filter system which uses TRIZ theory for innovative design can combine the filter screen and the net cover. This composite filter not only improves product quality and users. Experience， and reduce product costs， to provide innovative models for future product problem solving.

Keywords：TRIZ，Range Hood，Innovation，F(xiàn)ilter

1.引言

濾網(wǎng)系統(tǒng)是油煙機(jī)里一個(gè)重要的系統(tǒng)，“濾”關(guān)系到環(huán)保健康，是評(píng)價(jià)油煙機(jī)好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)，也是高端油煙機(jī)的一大亮點(diǎn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，濾網(wǎng)系統(tǒng)的形式也越來越多，產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)難度也逐步增加。單依賴個(gè)人或工程師團(tuán)隊(duì)的自發(fā)靈感和隨機(jī)創(chuàng)造，很難有更好的方案，我們利用TRIZ以及遵循它的規(guī)則，從而更加快速、創(chuàng)造性的解決問題。

2.用TRIZ理論解決問題的方法

TRIZ就是一種創(chuàng)新方法學(xué)，它使得創(chuàng)新走上方法論的道路。通常我們遇到的問題都是采用常規(guī)做法，迅速利用自己的經(jīng)驗(yàn)做一系列的實(shí)驗(yàn)，以盡快來解決問題。面對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的眾多問題，此方式只會(huì)帶來更長(zhǎng)的時(shí)間，消耗不必要的資源。

利用TRIZ，首先將問題轉(zhuǎn)換為問題模型，再用TRIZ中解決問題的工具找到解決方案的模型，最后將解決方案的模型轉(zhuǎn)化為具體解決方案（1），TRIZ解決問題的流程如圖1所示。

3.基于TRIZ理論的煙機(jī)濾網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 濾網(wǎng)系統(tǒng)的功能分析

功能分析是一種識(shí)別系統(tǒng)和超系統(tǒng)組件的功能、特點(diǎn)、成本的分析工具。此論文的研究對(duì)象是吸油煙機(jī)濾網(wǎng)系統(tǒng)，濾網(wǎng)系統(tǒng)的功能是進(jìn)風(fēng)和油脂分離。

3.1.1 濾網(wǎng)系統(tǒng)組件分析

組件分析是指將系統(tǒng)和超系統(tǒng)的組件區(qū)分并列出。濾網(wǎng)系統(tǒng)的組件分析，工程系統(tǒng)是指能夠執(zhí)行一定功能的系統(tǒng)，超系統(tǒng)是指包含被分析的工程系統(tǒng)的系統(tǒng)。濾網(wǎng)系統(tǒng)組件簡(jiǎn)圖如圖2所示，濾網(wǎng)系統(tǒng)組件工程系統(tǒng)分析如表1所示。

3.1.2 濾網(wǎng)系統(tǒng)相互作用分析

濾網(wǎng)系統(tǒng)相互作用分析是識(shí)別組件之間的相互作用，為功能模型的建立作基礎(chǔ)。濾網(wǎng)系統(tǒng)相互作用分析如表2所示。

3.1.3 建立濾網(wǎng)系統(tǒng)的功能模型

建立功能模型是指識(shí)別組件之間的具體功能，并根據(jù)他們執(zhí)行功能的性能加以評(píng)估，最后形成功能模型圖。濾網(wǎng)系統(tǒng)的功能模型表如表3所示，表中帶“+”的單元意味著可能有功能，后續(xù)需要分析具體功能是什么；帶“-”表示兩者沒有功能，后續(xù)不再考慮兩者功能。對(duì)每組標(biāo)注有“+”的單元，一一分析兩者的功能。

將功能分析表中的有問題的功能列出來，形成一個(gè)功能缺點(diǎn)列表，如表4所示。

通過分析，對(duì)網(wǎng)罩系統(tǒng)的零部件進(jìn)行裁剪，來解決系統(tǒng)的功能缺陷。在這個(gè)系統(tǒng)里面網(wǎng)罩的功能是導(dǎo)油，而和它有同樣功能的零件是濾網(wǎng)，所以把網(wǎng)罩裁掉，同時(shí)對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，把濾網(wǎng)和網(wǎng)罩結(jié)合，做成復(fù)合濾網(wǎng)如圖3所示。

4.TRIZ理論分析應(yīng)用于復(fù)合濾網(wǎng)

4.1 問題描述

復(fù)合濾網(wǎng)外觀尺寸為（319×327mm），拉伸高度為80mm，工藝流程為蝕刻、拉伸、沖壓。它的外觀要求高，對(duì)濾網(wǎng)孔徑要求也高。零件的主要問題是拉伸后強(qiáng)度不足，出現(xiàn)網(wǎng)孔破裂、網(wǎng)孔大小不一致，像網(wǎng)孔破裂的直接就不能用，網(wǎng)孔大小不一致則會(huì)導(dǎo)致滴油或者進(jìn)風(fēng)不暢。

4.2 原因分析

4.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因

對(duì)現(xiàn)有的復(fù)合濾網(wǎng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)問題的關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)變化。單個(gè)濾網(wǎng)在拉伸的時(shí)候，每個(gè)孔經(jīng)受力比較均勻，所以不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)孔破裂、網(wǎng)孔大小不一致的情況。而現(xiàn)在把網(wǎng)罩復(fù)合到濾網(wǎng)中，從而造成了結(jié)構(gòu)的變化，整個(gè)濾網(wǎng)分為24等分，無孔部分和有孔部分相互間隔。這樣在拉伸的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)無孔部分受力比較小，而有孔部分受力比較大，從而容易出現(xiàn)網(wǎng)孔破裂；另外復(fù)合濾網(wǎng)底部受力大，上端受力小，所以底部網(wǎng)孔會(huì)大，上端網(wǎng)孔小。

4.2.2 加工工藝原因

目前復(fù)合濾網(wǎng)的加工工藝采用蝕刻、拉伸、切邊、成型。蝕刻的時(shí)候由于時(shí)間、蝕刻藥水的濃度等因素會(huì)影響濾網(wǎng)孔和筋的大小，拉伸的深度和角度也會(huì)影響拉伸情況。

4.2.3 提取技術(shù)矛盾

技術(shù)矛盾的定義如果在改善某個(gè)參數(shù)的時(shí)候，卻帶來了另外的問題。我們對(duì)復(fù)合濾網(wǎng)分析，提取技術(shù)矛盾，我們?cè)O(shè)A為工程的解決方案，改善的參數(shù)為B，惡化的參數(shù)為C，為了驗(yàn)證這個(gè)技術(shù)矛盾描述的是否正確，還要采用技術(shù)反向認(rèn)證，建立技術(shù)矛盾表，如表5所示。

4.3 提取技術(shù)參數(shù)

現(xiàn)在提取的技術(shù)矛盾：濾網(wǎng)復(fù)合帶來產(chǎn)品容易破裂，合格率低。根據(jù)TRIZ技術(shù)通用技術(shù)參數(shù)的定義，選擇參數(shù)26（物質(zhì)或事物的數(shù)量）作為改善的參數(shù)。在改善物質(zhì)或事物的數(shù)量的同時(shí)，零件加工提出來更高的要求，即要求零件加工中，需要更加合理的工藝流程、工藝參數(shù)，更加合理的網(wǎng)孔設(shè)計(jì)。根據(jù)通用技術(shù)參數(shù)中的定義，選擇參數(shù)13（結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性），作為被惡化的參數(shù)。

4.4 查找TRIZ矛盾矩陣

查找TRIZ矛盾矩陣，從矩陣表查找參數(shù)26和參數(shù)13對(duì)應(yīng)的方格，得到方格中推薦的發(fā)明原理序號(hào)有4個(gè)，分別是15，2，17，40。四條發(fā)明原理是：15：動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，2：抽取，17：空間維數(shù)變化，40：復(fù)合材料。

4.5 發(fā)明原理分析

原理15：動(dòng)態(tài)特性，分割物體，使其各部分可以改變相對(duì)位置。分析零件結(jié)構(gòu)，復(fù)合濾網(wǎng)的間隔，輻射條狀有24根，這樣進(jìn)風(fēng)面積少，而且應(yīng)力不均勻，容易出現(xiàn)拉裂。再把零件進(jìn)行重新分割，改變復(fù)合濾網(wǎng)形狀和減少輻條數(shù)量。既加大了進(jìn)風(fēng)面積，應(yīng)力均勻，大大提高了拉伸效率。

原理2：抽取，將物體中“負(fù)面”的部分或者特性抽取出來。單個(gè)網(wǎng)罩輻條有翻邊，翻邊有毛刺割手的縫隙，我們把這個(gè)翻邊割手這個(gè)負(fù)面部分抽取出來，通過刻印達(dá)到翻邊效果，也使零件不割手。

原理17：一維變多維，用多層結(jié)構(gòu)替代單層結(jié)構(gòu)。復(fù)合濾網(wǎng)是多維變?yōu)橐痪S，此原理不作分析。

原理40：復(fù)合材料，從單一材料改成復(fù)合材料。采用304J1不銹鋼板，增加了Cu元素，降低了鎳含量，具有更加優(yōu)異的拉伸性能。

4.6 通過TRIZ發(fā)明原理分析后的優(yōu)化方案

根據(jù)TRIZ理論給出的創(chuàng)新原理的啟示和現(xiàn)實(shí)情況分析，利用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)合和局部結(jié)構(gòu)改善以及工藝流程調(diào)整，可以有效的解決網(wǎng)孔破裂、網(wǎng)孔大小不一致等問題。優(yōu)化后的設(shè)計(jì)，通過輻條數(shù)量的減少，輻條形狀的改變，使拉伸應(yīng)力變得均勻，大大提高了拉伸效率。最終濾網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化方案如圖4所示。

5.結(jié)語

根據(jù)TRIZ理論創(chuàng)新的油煙機(jī)濾網(wǎng)系統(tǒng)，減少了三個(gè)組件，把濾網(wǎng)和網(wǎng)罩進(jìn)行了復(fù)合。提升了產(chǎn)品品質(zhì)和用戶體驗(yàn)感，同時(shí)也降低了產(chǎn)品成本。整個(gè)濾網(wǎng)系統(tǒng)可節(jié)約20元/臺(tái)，同時(shí)延伸出了3個(gè)專利。通過濾網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化案例，體現(xiàn)了TRIZ理論在油煙機(jī)等家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)和解決問題中的應(yīng)用價(jià)值，為解決產(chǎn)品問題提供可行的創(chuàng)新方式。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫永偉.（美）伊克萬科.打開創(chuàng)新之門的金鑰匙，科學(xué)出版社，2015.11

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