陳桂平 胡偉 王永軍
(無錫小天鵝股份有限公司 江蘇無錫 214028)
滾筒洗衣機在高速脫水時由于負(fù)載受離心力作用,導(dǎo)致洗衣機內(nèi)桶嚴(yán)重變形及振動增大,嚴(yán)重影響了洗衣機正常工作,根據(jù)壽命實驗室發(fā)生的一例內(nèi)桶爆裂事故(轉(zhuǎn)速由原1200RPM提高到1400RPM),這種爆裂造成的失效可以通過改進內(nèi)桶鉚接壓筋結(jié)構(gòu)或增加內(nèi)桶壁厚來加以改善,但后一種方法需要增加成本,經(jīng)濟性較差。本文主要是通過內(nèi)桶扣和壓筋及鉚接結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化和理論計算,并且通過實驗驗證,使得內(nèi)筒的咬接強度達到設(shè)計要求,從而解決內(nèi)桶高速爆裂的問題。
針對新開發(fā)的1400轉(zhuǎn)高轉(zhuǎn)速滾筒洗衣機破壞性實驗中出現(xiàn)的問題,通過拆機查找原因和專家分析,造成內(nèi)桶爆裂原因可能有:其一,前蓋與桶體鉚接強度不夠;其二,后蓋與桶體鉚接強度不夠;其三,桶體之間鉚接強度不夠。根據(jù)實際情況分析原因:因為整個內(nèi)桶已經(jīng)從鉚接處撕開,可以判定桶體鉚接處完全撕裂,說明桶體鉚接強度出現(xiàn)問題;前后蓋處3/4處已經(jīng)脫離,雖然沒有全部脫開,說明強度還是有改善的空間。根據(jù)發(fā)生故障的實物分析(見圖1),準(zhǔn)備重點改進內(nèi)桶桶體之間的鉚接強度,新增加模具徹底改善;前后蓋鉚接通過調(diào)整設(shè)備上的滾輪等小改動,以保證設(shè)備盡量少更改、少投入。
根據(jù)受力分析,滾筒在高速脫水時切向離心力應(yīng)達到表1的理論計算要求。按照公式:
滾筒洗衣機1400轉(zhuǎn)內(nèi)桶桶體間鉚接強度理論值:F=308.76kgf/50mm。
前后蓋鉚接強度理論值:
容量、轉(zhuǎn)速一定的情況下必須保證達到理論咬合力,才能保證內(nèi)桶在高速脫水時不爆裂。
根據(jù)內(nèi)桶受力和高速脫水時發(fā)生爆裂的情況,為了保證咬合強度,量產(chǎn)中通過破壞性的撕裂實驗來檢測,可以通過計算機仿真分析在設(shè)計階段進行計算,從而保證方案的可靠性。
改善前和改善后的內(nèi)桶的咬合方案和應(yīng)力分析結(jié)果如圖2所示。
CAE分析結(jié)果如表2所示。CAE分析結(jié)果顯示改善效果較為明顯,需進一步制作樣板進行實驗驗證。
表1 理論咬合力數(shù)值
表2 CAE分析結(jié)果
表3 小批樣件測試數(shù)據(jù)
圖1 發(fā)生故障的實物
圖2 改善前和改善后的對比
圖3 設(shè)計改善前后尺寸
通過優(yōu)化桶體之間鉚接尺寸和壓筋、調(diào)整內(nèi)桶前/后蓋與桶體之間重疊區(qū)域等來提高咬合強度。
(1)壓筋深度由2.4mm增加到2.8mm,壓筋的寬度由10mm減小到8mm。設(shè)計改善前后尺寸見圖3。
(2)壓筋凸凹模具重新制作,凸模筋增加0.4mm,凹模槽深度增加0.4mm。改善前后的凸凹模具見圖4。
(3)新模具完成后,制作實驗樣品。改善前后的樣件見圖5。
調(diào)整滾輪尺寸,使鉚接出來的產(chǎn)品達到設(shè)計要求,已保證生產(chǎn)的產(chǎn)品穩(wěn)定性;前后蓋增加導(dǎo)向折邊利于鉚接到位,提高產(chǎn)品的合格率。
圖6a為內(nèi)桶前后蓋與桶體在改善前抽取的樣件,圖6b為前后蓋與桶體在改善中抽取的樣件,圖6c為完善設(shè)計后前后蓋與桶體抽取的樣件,也是最符合設(shè)計最理想的狀態(tài)。
根據(jù)設(shè)計要求設(shè)計圖紙,制作簡易模具,生產(chǎn)小批樣件,從中隨機抽取進行咬合力測試。測試數(shù)據(jù)如表3。
通過拉伸實驗機得出的實驗數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計要求(內(nèi)桶桶體之間>308.76kgf;前后蓋與桶體>154.38kgf),因此得出改善和設(shè)計結(jié)果是正確可靠的。
本文上面的分析結(jié)果表明:通過完善設(shè)計,制作簡易模具,實際小批生產(chǎn),通過破壞性實驗驗證,強度大大改善。同時,符合理論計算的所需要的力,即理論計算桶體之間鉚接需要308.76kgf;內(nèi)桶前后蓋與桶體之間鉚接需要154.38kgf。實際改善后的力為:桶體之間鉚接力為334.1 kgf;內(nèi)桶前后蓋與桶體之間鉚接需要175.7 kgf。以上數(shù)據(jù)對比說明改善前后是有變化,通過對原有結(jié)構(gòu)的改進,有效地提高了內(nèi)桶鉚接的強度,達到了防止內(nèi)桶爆裂的目的。
圖4 改善前后的凸凹模具
圖5 改善前后的樣件
圖6 內(nèi)桶前后蓋與桶體改善前后樣件