張國(guó)杰

摘 要：滾筒洗衣機(jī)以滾筒部件為核心。滾筒部件以塑膠外桶為支撐，而塑膠后筒為主要支撐件，塑膠后筒組件設(shè)計(jì)要素體現(xiàn)了滾筒部件強(qiáng)度可靠性。通過塑膠外桶材料選型、料厚、加強(qiáng)筋條設(shè)計(jì)、軸承座包膠、軸承座模具快換等相應(yīng)設(shè)計(jì)要素的分析，給出滾筒部件塑膠外桶的設(shè)計(jì)思路及參考。

關(guān)鍵詞：全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī);洗衣機(jī)設(shè)計(jì);塑件后筒設(shè)計(jì)

1塑膠外筒設(shè)計(jì)

1.1塑膠外筒材料選型

因滾筒洗衣機(jī)塑膠外桶外形復(fù)雜，需要溶膠具有較好的流動(dòng)性。再者，滾筒洗衣機(jī)為熱水洗滌，加熱溫度可達(dá)至沸水溫度，因此，所用材料需能承受較高溫度而不發(fā)生形變。PP因無毒無味，流動(dòng)性良好、耐腐蝕性好、耐熱性好，可在沸水中長(zhǎng)期使用等優(yōu)點(diǎn)而被使用在滾筒外桶上?，F(xiàn)有市場(chǎng)洗衣機(jī)塑膠外筒使用PP填充玻纖或是礦物填充來減少零件變形、增加零件強(qiáng)度，填充比例因廠家制造工藝的不同而略有不同，通常添加比例為20%—30%。填充比例過少，無法改善零件變形的缺陷，填充比例太高，則影響材料在模具中的流動(dòng)性。而填充玻纖可分為長(zhǎng)纖和短纖的區(qū)別，長(zhǎng)纖較短纖能更大程度的提升材料的韌性、剛強(qiáng)度等力學(xué)性能，但較短纖流動(dòng)性差，且價(jià)格昂貴。長(zhǎng)短纖維的選用應(yīng)結(jié)合整機(jī)參數(shù)、模具設(shè)計(jì)等因素。

1.2塑膠后筒側(cè)壁厚度及筋條設(shè)計(jì)

外筒側(cè)壁厚度及筋條影響產(chǎn)品出模、剛強(qiáng)度。一般情況下，側(cè)壁厚度控制在2.5mm—5mm范圍內(nèi)，側(cè)壁料厚與整機(jī)最終脫水轉(zhuǎn)速相關(guān)，脫水轉(zhuǎn)速越高，側(cè)壁料厚越厚，反之亦然。而側(cè)壁筋條主要有切向筋條、軸向筋條。軸向筋條與零件出模方向一致，模具上易實(shí)現(xiàn)。而環(huán)向筋條與出模方向垂直，需在模具上增設(shè)滑塊等輔助結(jié)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。具體料厚及筋條布置方向，需要嚴(yán)格根據(jù)整機(jī)容量及最終脫水轉(zhuǎn)速來設(shè)計(jì)。筋條設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)稱分布，有利于模具結(jié)構(gòu)布置及產(chǎn)品的尺寸、形狀精度。

1.3塑膠外筒筒底筋條設(shè)計(jì)

塑膠外筒筋條對(duì)滾筒部件的剛強(qiáng)度貢獻(xiàn)值較大，一般情況下，后筒筋條設(shè)置為環(huán)、徑向筋條相互交錯(cuò)分布。因軸承座周圍需承受較大離心力載荷，環(huán)向筋條距滾筒中心越遠(yuǎn)，料厚逐漸減薄，筋條高度逐漸降低。筋條最大厚度不能超過筒底料厚的140%，根部料厚越厚，筒底因料厚差距過大收縮不均出現(xiàn)較為嚴(yán)重的縮水，筋條高度不宜過高，否則影響出模行程，且筋條高度對(duì)滾筒部件剛強(qiáng)度貢獻(xiàn)量較小。

2軸承座設(shè)計(jì)

2.1軸承座材料選型、壁厚設(shè)計(jì)

現(xiàn)有市場(chǎng)滾筒洗衣機(jī)軸承座材料主要有鑄鐵、鑄鋁兩大類。鑄鐵以灰口鑄鐵為主，鑄鋁采用ADC12鋁制品。軸承座將軸承施加的壓力載荷傳遞到塑膠外筒，因此，軸承座需要足夠的強(qiáng)度來支撐軸承的壓力。軸承座壁厚設(shè)計(jì)與整機(jī)脫水轉(zhuǎn)速、外筒軸承座包膠厚度、外筒筒底直徑相關(guān)。整機(jī)設(shè)計(jì)脫水轉(zhuǎn)速越高，軸承座所承受的軸承離心力載荷越大，相應(yīng)的壁厚就越厚。軸承座為模內(nèi)注塑成型，軸承座壁厚包膠越厚，注塑成型壓力越高，軸承座受到的成型壓力越大。在不均勻的壓力下，軸承座外形發(fā)生形變，相應(yīng)的軸承室也將變橢。而軸承座越軸承之間的孔軸配合要求高，軸承室形狀公差超標(biāo)，軸承外圈無法完全與軸承室貼合，造成整機(jī)洗滌脫水時(shí)產(chǎn)生異響，長(zhǎng)時(shí)間使用使得軸承失效，導(dǎo)致整機(jī)報(bào)廢。一般情況下，軸承座最小壁厚不能小于5mm，

2.2軸承座形狀設(shè)計(jì)

滾筒洗衣機(jī)工作時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)內(nèi)筒實(shí)現(xiàn)繞軸旋轉(zhuǎn)。軸承承受旋轉(zhuǎn)軸施加的彎矩載荷傳遞至軸承座，軸承座外壁增設(shè)軸向加強(qiáng)筋來抵抗負(fù)載施加的彎矩。而軸承座因電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)型的不同，其外形差異較大。對(duì)于直驅(qū)電機(jī)來講，軸承座需要設(shè)計(jì)固定直驅(qū)電機(jī)定子的螺釘固定孔，其外形較BLDC電機(jī)軸承座復(fù)雜。軸承室間距是軸承座設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一，軸承室間距根據(jù)整機(jī)大小軸承中心距來確定。整機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速越大、軸承型號(hào)越大，軸承室間距越大，反之亦然。

2.3軸承室精度設(shè)計(jì)

軸承座軸承室尺寸及形狀位置公差是滾筒部件尺寸設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，包括軸承室圓柱度公差、軸承安裝端軸肩垂直度、軸承室表面粗糙度等一系列重要參數(shù)。按照滾筒洗衣機(jī)軸承座模內(nèi)注塑的特點(diǎn)，軸承座注塑前與注塑后尺寸及相應(yīng)的形位公差會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，要按照注塑后軸承座相應(yīng)參數(shù)作為生產(chǎn)、檢驗(yàn)依據(jù)。要根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整模具注塑成型時(shí)的相應(yīng)注塑參數(shù)及產(chǎn)品放置周期。軸承座為壓鑄成型，在成型的過程中避免出現(xiàn)裂痕、沙眼、縮孔等缺陷，成型缺陷將會(huì)嚴(yán)重軸承座、軸承使用壽命，在機(jī)床加工完軸承室后，務(wù)必清除軸承金屬碎屑等雜質(zhì)。

2.4軸承室包膠厚度

軸承座與塑膠外筒模內(nèi)注塑成型，熔融塑件在注塑機(jī)注塑壓力下緊貼鑄鐵軸承座。包膠厚度提供支撐來抵抗內(nèi)筒部件形成的偏心載荷。因此軸承座包膠不能太薄，否則無法滿足強(qiáng)度要求。同時(shí)，包膠厚度亦不能太厚，為滿足強(qiáng)度要求，軸承軸包膠位置常設(shè)置足夠數(shù)量的筋條來滿足強(qiáng)度及剛度要求。為加快產(chǎn)品生產(chǎn)周期，均衡模具冷卻，軸承座包膠位置鑲拼換熱較好的鈹銅作來加速模具降溫。筋條過厚，產(chǎn)品質(zhì)量增加，浪費(fèi)成本。且模具成型緩慢，冷卻不均，對(duì)成品的形狀尺寸精度造成影響。筋條過薄，強(qiáng)度不足，造成產(chǎn)品失效。因此，軸承座包膠厚度要根據(jù)軸承座自身壁厚及整機(jī)設(shè)計(jì)脫水轉(zhuǎn)速相關(guān)。一般情況下，軸承座包膠厚度推薦值為5mm—10mm。

2.5軸承座位置模具鑲塊快換設(shè)計(jì)

滾筒洗衣機(jī)滾筒部件開發(fā)需要巨額的模具費(fèi)用，因此，生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，一般采用多個(gè)機(jī)型共用塑膠前筒或塑膠后筒的情況。而不同容量的機(jī)型設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速不同，所選擇的軸承型號(hào)不同，因此軸承座需要軸承型號(hào)來匹配，為解決通用設(shè)計(jì)而選擇不同的軸承座的做法是將后筒組件軸承座位置做鑲拼來實(shí)現(xiàn)不同機(jī)型軸承座的切換。這樣就節(jié)約了模具成本，從而降低整機(jī)開發(fā)成本。需要注意的是，共用后筒筒底仿形需要一致，目的是保證模具動(dòng)模側(cè)共用而不發(fā)生改變，在不同的產(chǎn)品間切換只需要在靜模側(cè)更換軸承座鑲塊即可

3結(jié)論

（1）塑膠后筒選用聚丙烯填充玻纖或礦物填充材料。

（2）塑膠后筒主壁厚要控制在3.0mm—7mm范圍內(nèi)，具體值要參照整機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)，在滿足強(qiáng)度及剛要要求的前提下，盡可能減少料厚，節(jié)約成本。

（3）外筒側(cè)壁厚度控制在2.5mm—5mm范圍，筋條應(yīng)盡可能均勻布置，厚度、高度不宜太厚，筋條高低影響模具出模。

（4）塑膠外筒筋條厚度采用環(huán)向筋條與徑向筋條相互交錯(cuò)的方式布置，環(huán)向筋條對(duì)塑件后筒剛強(qiáng)度貢獻(xiàn)值大，根部厚度沿徑向向外逐步減薄，以節(jié)約成本。環(huán)向及徑向筋條高度共享小，不宜過高，否則影響出模具形成。

（5）軸承座材料及壁厚設(shè)計(jì)應(yīng)該以整機(jī)設(shè)計(jì)、剛強(qiáng)度校核為設(shè)計(jì)依據(jù)，軸承座壁厚選擇要抵御較大的注塑壓力而不發(fā)生較大的形變。

（6）軸承座形狀應(yīng)按照電機(jī)形式來確定，軸承座外壁增設(shè)軸向筋條來防止軸承座與塑件外筒在扭矩的作用下發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，造成產(chǎn)品失效。

（7）軸承室生產(chǎn)檢驗(yàn)要按照注塑后塑件后筒為依據(jù)，注塑后軸承室及形狀會(huì)在大的注塑壓力材料收縮的情況下發(fā)生尺寸及形狀位置精度的改變。

（8）軸承座包膠厚度要合理，在滿足強(qiáng)度的前提下盡可能減薄厚度以減少模具成型的時(shí)間，均衡模具冷卻。

（9）模具鑲塊快換是降低產(chǎn)品開發(fā)成本的有效措施，應(yīng)該在保證動(dòng)模側(cè)仿形不變的情況下更換靜模側(cè)鑲塊，達(dá)到不同產(chǎn)品模具的快換。

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