TRIZ理论对产品结构设计中的作用范文

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《机电技术杂志》2014年第二期

1triz理论分析运用实例

下面以产品设计中解决高顶盖凹陷强度低的实例来说明39个通用技术参数、40个发明原理、矛盾矩阵的综合应用步骤和求解过程。

1.1问题描述公司生产的海狮高顶盖车身，外观尺寸大（3400mm×1970mm×470mm）、拉延深度高（约470mm）、外观质量要求高，零件主要缺陷为拉延刚性不足，有裂纹、暗伤等，产品不良率高。系统主要工艺为冲压和焊接。零件焊接后顶盖侧面产生的失稳凹陷不平，严重时需刮腻子进行修补缺陷，影响生产效率，顾客不满意。

1.2原因分析

1.2.1设计结构原因提取现有产品高顶盖进行结构分析，发现问题的关键在于高顶盖产品的结构上，对现有车型高顶盖系统进行分析，两侧焊接止口根部尺寸R值较大（为R5~6.5mm），零件拉延后零件塌陷。顶盖两侧表面平直设计，没有形成一定弧度；靠近R根部无台阶设计；与水槽焊接止口平直，没有形成一定的锐角，对产品的结构有一定的影响。侧面结构如图2所示。

1.2.2模具制造原因目前高顶盖加工工艺采用拉延→切边、冲孔→整形的工艺。在拉延工艺中直接形成R5根部尺寸和侧部形状尺寸，零件的整体刚性靠材料的充分塑性形实现。

1.2.3目前问题的解决方法和影响1）侧面凹陷是通过顶盖侧面增加补强板解决侧面强度不足的问题。带来的影响增加车身重量，增加制造成本，还影响使用功能。2）通过增加零件拉延力参数提高侧面的强度，带来的影响是零件产生暗伤或裂纹，造成废品率提高，提高检测成本。

1.2.4提取技术矛盾产品外形结构简单，对模具精度要求不高。但会带来产品强度降低的风险。

1.3提取技术参数

根据2.2.4提取的矛盾是：产品结构简单，两侧面强度不能降低。根据TRIZ技术系统通用技术参数中的定义，选择“参数14——系统的强度”，作为改善的参数。在改善“系统的强度”这个参数的同时，零件加工提出更高的要求，即要求零件工作过程中，必须相应地增加设备的压力，提高工装的精度，提高材料的可加工性级别，以避免物体有害因素的的恶化。在加工过程中恶化的参数时可加工性。根据通用技术参数中的定义，选择“参数32——可制造性”，以此作为被恶化的参数。

1.4查找TRIZ矛盾矩阵

提高系统的强度为欲改善的参数：选参数14——强度。设备精度提高为被恶化的参数：选参数32——制造性。查找TRIZ矛盾矩阵，从矩阵表查找参数14和参数32对应的方格，得到方格中推荐的发明原理序号共4个，分别是：11、3、10、32。与发明原理序号对应，得到这4条发明原理依次是：11预先防范原理；3局部性质原则；10预先作用原理；32变色原理。

1.5发明原理分析

原理11为预先防范。分析：图1零件结构，侧面平直，R根部没有加强台阶，可以考虑在产品设计时事先防范，将零件平直型面预先进行弧度设计。该原理对优化设计有一定的作用。原理3局部性质原则。分析：表现在从物体或外部介质（外部作用）的一致结构过渡到不一致结构。侧面强度不足，在侧面增加台阶过度到R根部。中间采用圆弧过渡，负面内容，会对零件的拉延性有影响。原理10预先作用。分析：原顶盖焊接时侧面凹陷，侧面焊接止口边上翘1.5°，通过预先角度使零件与水槽焊接时，通过力的传递提高顶盖侧面刚度。负面内容，会对水槽焊接焊点质量有影响。原理32为变色原则，对方案贡献不大。

2求解后的产品结构设计与优化方案

根据TRIZ理论给出的创新原理的启示和现实情况分析，利用产品结构局部改善和预先在产品结构上预留一定的角度可以方便有效解决高顶盖强度低造成凹陷的缺陷，保证高顶盖系统的强度。求解后的顶盖侧面设计如图3所示。改进后设计，通过止口的反翘设计，在焊接加工中起到通过焊接力的传递到R根部，通过水槽的反作用力传递到顶盖侧面，使顶盖侧面刚度提高，此设计降低拉延模具的制造难度，拉延时R值可放大，通过后续整形实现止口反翘并将R值整小。通过TRIZ预先的求解，快速找到解决问题的方法，提高工作效率和准确率，为新产品结构优化提供理论依据。新设计的高顶盖产品零件加工仍采用拉延→切边、冲孔→整形的工艺，与原工艺一致，不同的是在整形工位将根部R5整形到R3，这对零件的强度起到重要的作用。

3结语

根据TRIZ理论创新的新产品高顶盖制造质量达到预期效果，减少后期顶盖侧面加补强板的工序，材料由进口材料改为国产料，仅此减少成本费用100多元/台。通过对加长高顶盖设计优化的案例，体现了TRIZ理论在汽车产品设计和解决问题中的应用价值，为企业新产品开发和解决实际问题提供了可借鉴的模式。

作者：周署玲方乌糖单位：厦门金龙汽车车身有限公司