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《機電技術雜志》2014年第二期

1triz理論分析運用實例

下面以產品設計中解決高頂蓋凹陷強度低的實例來說明39個通用技術參數、40個發明原理、矛盾矩陣的綜合應用步驟和求解過程。

1.1問題描述公司生產的海獅高頂蓋車身，外觀尺寸大（3400mm×1970mm×470mm）、拉延深度高（約470mm）、外觀質量要求高，零件主要缺陷為拉延剛性不足，有裂紋、暗傷等，產品不良率高。系統主要工藝為沖壓和焊接。零件焊接后頂蓋側面產生的失穩凹陷不平，嚴重時需刮膩子進行修補缺陷，影響生產效率，顧客不滿意。

1.2原因分析

1.2.1設計結構原因提取現有產品高頂蓋進行結構分析，發現問題的關鍵在于高頂蓋產品的結構上，對現有車型高頂蓋系統進行分析，兩側焊接止口根部尺寸R值較大（為R5~6.5mm），零件拉延后零件塌陷。頂蓋兩側表面平直設計，沒有形成一定弧度；靠近R根部無臺階設計；與水槽焊接止口平直，沒有形成一定的銳角，對產品的結構有一定的影響。側面結構如圖2所示。

1.2.2模具制造原因目前高頂蓋加工工藝采用拉延→切邊、沖孔→整形的工藝。在拉延工藝中直接形成R5根部尺寸和側部形狀尺寸，零件的整體剛性靠材料的充分塑性形實現。

1.2.3目前問題的解決方法和影響1）側面凹陷是通過頂蓋側面增加補強板解決側面強度不足的問題。帶來的影響增加車身重量，增加制造成本，還影響使用功能。2）通過增加零件拉延力參數提高側面的強度，帶來的影響是零件產生暗傷或裂紋，造成廢品率提高，提高檢測成本。

1.2.4提取技術矛盾產品外形結構簡單，對模具精度要求不高。但會帶來產品強度降低的風險。

1.3提取技術參數

根據2.2.4提取的矛盾是：產品結構簡單，兩側面強度不能降低。根據TRIZ技術系統通用技術參數中的定義，選擇“參數14——系統的強度”，作為改善的參數。在改善“系統的強度”這個參數的同時，零件加工提出更高的要求，即要求零件工作過程中，必須相應地增加設備的壓力，提高工裝的精度，提高材料的可加工性級別，以避免物體有害因素的的惡化。在加工過程中惡化的參數時可加工性。根據通用技術參數中的定義，選擇“參數32——可制造性”，以此作為被惡化的參數。

1.4查找TRIZ矛盾矩陣

提高系統的強度為欲改善的參數：選參數14——強度。設備精度提高為被惡化的參數：選參數32——制造性。查找TRIZ矛盾矩陣，從矩陣表查找參數14和參數32對應的方格，得到方格中推薦的發明原理序號共4個，分別是：11、3、10、32。與發明原理序號對應，得到這4條發明原理依次是：11預先防范原理；3局部性質原則；10預先作用原理；32變色原理。

1.5發明原理分析

原理11為預先防范。分析：圖1零件結構，側面平直，R根部沒有加強臺階，可以考慮在產品設計時事先防范，將零件平直型面預先進行弧度設計。該原理對優化設計有一定的作用。原理3局部性質原則。分析：表現在從物體或外部介質（外部作用）的一致結構過渡到不一致結構。側面強度不足，在側面增加臺階過度到R根部。中間采用圓弧過渡，負面內容，會對零件的拉延性有影響。原理10預先作用。分析：原頂蓋焊接時側面凹陷，側面焊接止口邊上翹1.5°，通過預先角度使零件與水槽焊接時，通過力的傳遞提高頂蓋側面剛度。負面內容，會對水槽焊接焊點質量有影響。原理32為變色原則，對方案貢獻不大。

2求解后的產品結構設計與優化方案

根據TRIZ理論給出的創新原理的啟示和現實情況分析，利用產品結構局部改善和預先在產品結構上預留一定的角度可以方便有效解決高頂蓋強度低造成凹陷的缺陷，保證高頂蓋系統的強度。求解后的頂蓋側面設計如圖3所示。改進后設計，通過止口的反翹設計，在焊接加工中起到通過焊接力的傳遞到R根部，通過水槽的反作用力傳遞到頂蓋側面，使頂蓋側面剛度提高，此設計降低拉延模具的制造難度，拉延時R值可放大，通過后續整形實現止口反翹并將R值整小。通過TRIZ預先的求解，快速找到解決問題的方法，提高工作效率和準確率，為新產品結構優化提供理論依據。新設計的高頂蓋產品零件加工仍采用拉延→切邊、沖孔→整形的工藝，與原工藝一致，不同的是在整形工位將根部R5整形到R3，這對零件的強度起到重要的作用。

3結語

根據TRIZ理論創新的新產品高頂蓋制造質量達到預期效果，減少后期頂蓋側面加補強板的工序，材料由進口材料改為國產料，僅此減少成本費用100多元/臺。通過對加長高頂蓋設計優化的案例，體現了TRIZ理論在汽車產品設計和解決問題中的應用價值，為企業新產品開發和解決實際問題提供了可借鑒的模式。

作者：周署玲方烏糖單位：廈門金龍汽車車身有限公司