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TRIZ理论在电筒筒身压线机构改良设计中的应用

2021-01-28 来源:《机电工程技术》作者:广州虎辉照明科技公司 梁富文,廖少雄,吴敏强,陈海泽,刘青梅
摘要﹔创新即创造性地发现问题和创造性地解决问题.TRIz理论的作用就在于它为人们创造性地发现问题和解决问题提供了系统的理论和方法工具。针对电筒筒身压缘机构复杂、维护成本较高的情况,介绍应用TRIZ理论对电筒筒身压缘机构进行政良设计的过程.该机构在实际应用中取得良好效果。
关键词;TRz理论;压线;气动;成型
0引言
1946 年,前苏联人根里奇·阿奇舒勒 (Genrikh Alt⁃shuller) 开始发明问题解决理论的研究工作,通过研究成千上万的专利,他发现发明背后的模式并形成 TRIZ (拉丁文 Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch 的词头缩写) 理论的原始基础,其英文全称是Theory of the Solutionof Inventive Problems,缩写为TSIP,其意义为发明问题的解决理论[1]。笔者运用此理论的一些方法,对电筒筒身线纹压线机构进行改良设计,为机械设计及改良设计提供案例参考。
1原压线机构的结构
如图1所示,筒身线纹成型过程如下:压线气缸推动杠杆6,从而使转动盘1转动,转动盘1带动斜块2,斜块2推动压线刀4压向筒身,与线芯轴5共同作用产生筒身线纹;当气缸复位时,压线刀4在藏在刀内的弹簧的弹力作用下复位,从而实现工作循环过程[6]。
以上压线机构在实际使用过程中,由于结构较复杂,压线刀比较容易磨损,维护比较困难、成本较高。
2 TRIZ设计分析过程
TRIZ 理论自创立历来,随着越来越多人研究和应用该理论,该理论在不断完善和发展,如根里奇·阿奇舒勒等[2]将TRIZ包含很多零散的创新方法按照发现问题、分析问题和解决问题的逻辑有机结合起来,形成一套系统化的创新方法论。沈世德等[3]在介绍TRIZ法基本思想和体系的基础上,对技术系统进化、物质-场模型等进行了分析。颜惠庚等[4]以产生项目创新设计方案的过程为主线,通过项目的来源、描述及分析,提出大量的创意,加深了TRIZ创新方法的研究与探索的层次。沈萌红等[5]通过揭示TRIZ理论的本质和各种TRIZ工具之间的关联性,对机械创新设计与TRIZ创新理论的结合进行了尝试。综合以上文献介绍的 TRIZ 理论,下文主要应用创新算法 ARIZ-71对筒身线纹压线机构改良进行设计分析。
2.1选择问题
2.1.1 确定答案的最终目标
(1) 技术目标是什么 (物体的什么特性必须改变)?需要降低压线刀的磨损速度,简化压线结构。
(2)解决问题的过程中,物体的什么特性显然是不能改变的?通过改变刀具的材料,选用耐磨性更高的合金材料,加工刀具变得困难,并且成本明显超过现有方案,这样的方案是企业生产经营难以接受的。
(3)可以接受的成本是什么?成本必须比现有方案明显下降。
(4) 必须要改进的主要技术/经济特性是什么?目标就是降低压线机构的维护成本及制造成本。
2.1.2尝试“变通方法”
假设原则上无法解决这个问题,能否通过解决其他更一般的问题,最终达到同样的结果?
变通的方向就是去掉压线机构。压线机构就是驱动压线刀压线的机器,如果压线刀不需要压线机构就可以自己压线,那么就完全不需要压线机构了。
2.1.3决定问题
决定哪个问题,原问题还是变通问题,解决起来更有意义:压线是由压线机构驱动压线刀完成,还是完全不用压线机构?
(1) 把原问题和本行业的趋势 (进化方向) 进行比较。
(2)把原问题和领先行业的趋势(进化方向)进行比较。机械行业的一个明显趋势是直接使用压缩空气作为动力源。
(3)把变通问题和本行业的趋势(进化方向)进行比较。
(4)把变通问题和领先行业的趋势(进化方向)进行比较。
(5)比较原问题和变通问题,选择研究哪一个。变通问题往往在某种意义上是不现实的,甚至是不着边际的,比如这里希望压线刀可以自己压线而不需要压线机构。但变通方案容易受到人们偏爱,往往可以产生意想不到的效果,这里也选择变通方案进行研究。
2.1.4确定所需的量化特性
假定改良压线机构后,压线速度至少保持不变,力争提高20%以上。
2.1.5对量化特性引入时间校正
对这个量化特性引入时间校正:压线速度增加50%,则刀具磨损速度增加2倍。实际上由于还有送料、退料等动作,压线速度增加50%已经是极限值。提高效率不是本次机械改良的主要目的,简化结构、降低维护及制造成本才是主要目标。
2.1.6定义要求
定义让发明起作用的特殊条件要求:压线刀具的材料不变,尽可能要求机构简化。
2.2更准确地定义问题
2.2.1运用专利信息定义
运用专利信息进行定义问题,主要从 3 个方向进行:其他专利中已解决的问题,和这个问题有多接近?类似的问题在领先行业里是如何解决的?相反的问题是如何解决的?可能由于生产带线纹的电筒厂家,以中小规模企业为主,在专利查询中,没有找到针对电筒线纹加工的专利。在铝合金型材加工行业里,有压铸、挤压等
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