龔孝勇 呂海婷

（長虹美菱股份有限公司 合肥 230601）

引言

家用冷柜產(chǎn)品受到越來越多客戶的青睞，因此冰柜市場競爭非常殘酷。生產(chǎn)企業(yè)只有不斷更新研發(fā)功能多、質(zhì)量高的新產(chǎn)品，才會盡可能的吸引消費者，提高市場的經(jīng)濟份額。出口冰柜因涉及世界國家區(qū)域較多，認證要求較高，其中CE、CB、UL、CSA、SAA、PSE等各國要求不一，故冰柜顯示盒組件涉及相關(guān)結(jié)構(gòu)及安全阻燃性及工藝通用性要求顯得尤其重要。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

1.1 材料選取

材料的選取直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和性能的穩(wěn)定，由于有多種材料都滿足設(shè)計中的使用要求，這就要求設(shè)計師要充分了解候選材料的成本和性能，既要避免質(zhì)量過剩，還要滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求。一般的塑料件都可以從 ABS、HIPS、PP、這幾種材料中選擇，以上材料也是冰柜用得較多的幾種塑料。ABS在冰柜顯示盒組件的使用最為廣泛，由于其機械性能良好，不但可以用于一般冰柜的塑料襯口、門飾條、把手等對外觀有較高要求的零部件，在特殊情況下（耐高溫、阻燃等），還可以根據(jù)要求對不同類型的 ABS 材料進行顏色選??；低端產(chǎn)品的可以選用 HIPS或PP，盡管強度性能比不上ABS，但在價格上占據(jù)一定的優(yōu)勢。同時兼顧一些高端客戶特殊要求，可在顯示盒組件中增加抗UV粒子，避免產(chǎn)品變脆、發(fā)黃、開裂和起粉等老化問題。

1.2 材料的安全性

冰柜顯示盒組件內(nèi)因涉及電氣元件，是產(chǎn)品的控制部件；“安全性”是設(shè)計中優(yōu)先考慮的問題，避免客戶使用引起火災事故；故一般在顯示盒組件內(nèi)的塑料件均添加阻燃劑，要求阻燃劑性能必須達到火災防御指標，這樣可降低聚合物的可燃性能，避免生活中火燒機事件發(fā)生。同時衛(wèi)生安全也不容忽視，為了降低材料對環(huán)境的影響，優(yōu)先選用無毒、無污染材料及易回收、可重用、易降解材料；結(jié)合綠色設(shè)計的倡導，提高產(chǎn)品的可靠性、可回收性、低毒性和低耗能性，出口顯示盒組件需滿足遵循WEEE、ROHS等指令要求。

1.3 造型結(jié)構(gòu)設(shè)計

新時期的家電產(chǎn)品外形客戶要求變化多樣，冰柜顯示盒組件作為不同顏色箱體和不同客戶的外觀控制部件，外觀要求更高。零部件設(shè)計時，需合理調(diào)整顯示盒組件內(nèi)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，便于注塑模具以及后期表面處理工藝等，才能使產(chǎn)品達到預期效果，具體從以下幾個方面來優(yōu)化：

1.3.1 壁厚

塑料件壁厚均勻是最理想狀態(tài)，只有這樣注塑成型及冷卻收縮均勻，塑料件尺寸才能精度高，成型問題少；同時可以避免在后期發(fā)生不必要的改模費用和成型困難等問題。若壁厚過厚，會增加材料成本，延長產(chǎn)品成型周期；塑料件壁厚過薄，產(chǎn)品強度差，在脫模和實際裝配過程中容易發(fā)生翹曲變形，影響零件使用效果。同時塑料件壁厚不均勻，容易導致塑料件各部分產(chǎn)生氣孔、裂紋、縮痕，最終導致整個產(chǎn)品發(fā)生翹曲變形等缺陷。

1.3.2 加強筋的設(shè)計

對于壁較厚、零件尺寸較大的顯示盒組件來說，一般采用設(shè)置加強筋的方法來改善零件的強度。為了能夠有效的減少顯示盒表面縮痕等缺陷，可以減少壁厚的增加，減少材料的使用量，節(jié)約成本。例如大柜較寬的顯示面板因為零件的尺寸較長，面積較大，為防止零件的變形，可以利用零件凹凸結(jié)構(gòu)，采用棱邊加強筋的方式進行控制；而螺釘孔為了防止開裂，可在螺釘定位柱四周追加斜角加強筋來加強產(chǎn)品強度。

1.3.3 圓角的設(shè)計

顯示盒組件外觀設(shè)計造型需要設(shè)置圓角，其內(nèi)部連接部分也盡量采用圓角、圓弧等設(shè)計方式，出口客戶對于人身安全要求較嚴，設(shè)計成圓角可有效保護兒童等人體受到磕碰，同時可以增加零件外形的美觀度和流暢度，杜絕應力集中的現(xiàn)象，最終增加零件的強度和產(chǎn)品使用壽命。

1.3.4 脫模斜度的設(shè)計

脫模斜度是為了便于產(chǎn)品從模腔中脫出在平行于脫模方向上設(shè)有的斜度。設(shè)計時一般對于精度要求不高、不易脫模的以及收縮率大的產(chǎn)品，設(shè)計成較大的脫模斜度；對于制品尺寸精度要求高、容易脫模的以及外觀尺寸較大的，應選用較小的脫模斜度。脫模斜度在不影響外觀和使用功能的前提下，可盡量設(shè)計成2°以上。而對于ABS材料的顯示盒組件內(nèi)的零件，相應的脫模斜度可小些[1]。

1.3.5 孔的設(shè)計

塑料制品上的孔通常有兩種，主要可分為圓形孔和非圓形孔兩大類。孔周邊的壁厚要加大，其值比與之相裝配件的外徑大20 %～40 %，以避免收縮應力所造成的不良影響。顯示盒組件內(nèi)部孔的形狀盡量簡單，一般取圓形，孔軸方向與開模方向一致，可避免抽芯結(jié)構(gòu)，同時孔較深時，盡量設(shè)置拔模斜度，同時孔與孔之間應適當加大距離，避免熔接痕的產(chǎn)生。

2 工藝研究創(chuàng)新

2.1 模具制造工藝性

設(shè)計師從模具加工制造方面考慮，對塑料件設(shè)計應考慮成型脫模、報廢率低等基本原則，例如，塑料件壁厚盡量保持均勻，內(nèi)外側(cè)增加合理的脫模斜度，加強筋根部及其尖角部位設(shè)計成光滑圓角過渡，加強筋、螺釘柱、凸臺、底部邊緣等形狀設(shè)計應滿足產(chǎn)品強度要求。只有經(jīng)過合理的模具工藝結(jié)構(gòu)分析，才能使塑料件成型脫模順利，保證模具生產(chǎn)效率和使用壽命，進而避免出現(xiàn)熔接痕、縮痕、飛邊、斷差、裂紋等缺陷，最終實現(xiàn)產(chǎn)品外觀以及裝配尺寸滿足要求。

2.2 產(chǎn)品裝配工藝性

設(shè)計塑料件時還需充分考慮生產(chǎn)員工裝配和操作零件方式的方便性、簡單性和快捷性，進一步提高生產(chǎn)效率。要求結(jié)構(gòu)設(shè)計師全局統(tǒng)籌，細節(jié)入手。如圖1所示，顯示盒組件中的零件卡勾結(jié)構(gòu)設(shè)計通常有三種形式。顯示盒與顯示盒蓋或與箱殼配合的卡勾是在零件內(nèi)部相扣，卡勾恢復彈力后可將顯示盒組件咬合到位。從綜合膠角度分析，A結(jié)構(gòu)卡勾沒有安裝方向?qū)?，B結(jié)構(gòu)卡勾沒有彈力方向?qū)?；C結(jié)構(gòu)卡勾綜合考慮安裝方向和彈力方向兩個維度，是最優(yōu)方案，可有效確保產(chǎn)品實際裝配便捷且固定更牢靠[2]。

3 出口冰柜顯示盒組件結(jié)構(gòu)設(shè)計的一些建議

3.1 安全性考慮

產(chǎn)品安全性是塑料制品設(shè)計中必須考慮的問題，設(shè)計中對于顯示盒組件中的塑料件需充分考慮其阻燃性和絕緣性，同時需考慮是否滿足電氣安全爬電距離等，最終符合CB、UL、CSA等防火等級的安全認證要求。常用出口冰柜顯示盒組件塑料阻燃等級根據(jù)火蔓延測試標準要求的增加由HB、V-2、V-1、V-0、5VB、5VA逐級遞增，設(shè)計中可根據(jù)不同的認證要求確定阻燃等級；一般無認證要求或燃燒等級要求低的產(chǎn)品可使用最低的HB等級，而UL認證中對電氣安全的塑料件均要求為5VA等級。

3.2 通用性考慮

在設(shè)計過程中為了避免反復更改模具需要的投入，結(jié)合塑料件成型因素，對于塑料件壁厚的確定一定要保證塑料件的壁厚保持均勻，而且表面圓滑。顯示盒等塑料件成型后實際尺寸會產(chǎn)生誤差，而這個誤差產(chǎn)生的原因是多方面的，其一是因為塑料件成型后自身留有殘余應力發(fā)生翹曲變形導；其二是模具加工制造造成的；其三是由于熱脹冷縮以及材料的收縮率不同造成的。所以，顯示盒組件內(nèi)部塑料件之間間隙配合不能偏大偏小，應該保持在合理的狀態(tài)[3]。

3.3 簡裝性考慮

在簡化裝配的實際過程中，最為常用的就是多種裝配方式相結(jié)合的組合式裝配方法。顯示盒卡勾連接結(jié)構(gòu)設(shè)計，必須要考慮卡勾裝配工藝性?？ü丛O(shè)計常為懸梁式，即利用塑料本身的撓曲變形的特性，利用塑料的彈性，勾形伸出部份即時復位，直至卡勾卡槽部份完全咬合為止?？ü唇Y(jié)構(gòu)設(shè)計需充分簡化冰柜顯示組件中的顯示盒和顯示盒蓋間的連接方式。例如箱顯BD-200EC電控冷柜產(chǎn)品：箱殼前側(cè)板設(shè)沖壓翻邊凸臺，顯控一體板壓緊固定于顯示面板背面，面貼粘接于顯示面板正面，顯示面板與顯示盒蓋配合連接，最終整體的顯示盒組件通過顯示盒蓋其兩側(cè)設(shè)置的拔模斜度的定位卡爪與箱殼前側(cè)板的沖壓翻邊凸臺配合連接；故該電子顯示盒組件模塊化組裝后，員工只需直接輕輕一推即可完成組裝，取消了傳統(tǒng)的卡爪或螺釘結(jié)構(gòu)，避免了車間安裝時卡爪斷裂或螺釘滑絲的問題[4]。

3.4 模塊化考慮

實際產(chǎn)品開發(fā)過程中設(shè)計師可充分考慮將顯示面貼、顯示盒、溫控器、顯示板、顯示盒蓋、溫控配線等多個不同的零件所具有的功能整合到一個塑料件中，形成模塊化組件?！疤嵝偃嘶笔悄壳案骷译姽咀分鸬姆较?，模塊化組件可大大提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品功能化、標準化、模塊化。如圖2和圖3所示，BD-200EC箱顯組件和Candy門顯組件的電控冰柜產(chǎn)品，均實現(xiàn)顯示盒模塊化，提高產(chǎn)品標準化通用化的同時，大大的提升了生產(chǎn)組裝和售后返修效率。

圖1 零件卡勾結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖2 BD-200EC箱顯顯示盒組件

圖3 Candy門顯顯示盒組件

4 結(jié)語

設(shè)計質(zhì)量要求是產(chǎn)品開發(fā)的前提，好的設(shè)計將有利于后期產(chǎn)品的批量加工制作及生產(chǎn)裝配。本文主要闡述了出口冰柜顯示組件的零部件的設(shè)計措施及工藝研究。論述了在設(shè)計過程中出口冰柜顯示盒組件裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的構(gòu)思，在結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化創(chuàng)新中，要充分考慮到基礎(chǔ)成本與生產(chǎn)效率。同時結(jié)合出口產(chǎn)品安全認證的特殊要求，材料的安全性及防火等級要求尤為重要?？偟膩碚f，產(chǎn)品本身的設(shè)計就是一項充滿挑戰(zhàn)的過程，需要長期實踐積累，相信只要在實際工作中不斷探索和研究，就能夠設(shè)計出結(jié)構(gòu)合理、有創(chuàng)新的冰柜顯示盒組件產(chǎn)品。