基于TRIZ与正交试验优化设计油烟机后板

为了快速有效地解决发动机罩背板掉落变形的问题，利用TRIZ创新理论和正交试验，得到优化后的背板结构和相关结构参数，最终在不增加成本的情况下，满足质量要求，提高产品质量。

1)问题描述

家用油烟机的整体结构如图1所示。为了节约成本，集烟罩和背板一般分开设计。集烟罩采用0.6 mm厚的不锈钢制作，背板采用尺寸为893× 83× 0.6mm的镀锌板，冲压工艺为成型-切边、冲孔、折弯。后板与集烟罩铆接，并用螺钉与箱体固定。运输过程中，整机坠落振动。如果后板强度不足，整个油烟机掉落后的集烟罩后板会发生较大变形，严重影响用户体验。

2)TRIZ发明原理分析后的优化方案

根据本发明原理分析，在集烟罩的腔体中加入仿形泡沫可以减小箱体下落时的冲击力。结合样品测试结果，背板变形有一定改善，但成本有待提高。应用本发明原理 9，在背板变形的位置增加反压，起到预支撑的作用。通过应用本发明原理 14，将圆角过渡添加到背板的压制位置。根据本发明原理 17，在背板的下端增加折边，形成立体支撑结构；根据发明原理 15，螺钉孔的位置和数量发生变化，前后板进行优化，如图2和图3所示。

3)背板的优化设计

根据TRIZ发明原理 15的优化方案和动态特性，调整背板与箱体之间的固定孔位置和数量，结合DOE进一步优化设计参数，实现背板跌落后变形最小。选择关键参数:反压深度B、正压深度H、与箱体固定的U型孔数量N、压面倾角α，选择三个级别。利用L9(34)正交表分析各参数的影响程度，得出最佳参数组合。结果如表2和表3所示，并且背板被重新验证用于跌落测试。

从表3可以看出，背板结构关键参数的影响程度为:B > N > α > H，从范围可以看出，反压型深度和U型孔数量对背板强度影响较大，反压型深度直接影响背板下落后的局部变形。如表3所示，反向靠模深度为1.5 mm时变形最小，说明反向靠模深度越深，背板承受局部冲击的能力越强。由于材料厚度和坡度的限制，反压深度不宜过深，以防开裂。U型孔的数量影响背板上螺丝之间的变形，其次是压面的斜度和前压深度。背板结构参数的最佳组合为B3N3α1H2，即反压深度为1.5 mm，与盒体固定的U型孔数量为5个，压面倾角为120°，正压深度为1.2 mm，打样跌落测试后的实际最大变形量为2.1 mm，变形量减少了72%，最终达到了质量要求，达到了提升用户体验的目的。