刍议家电产品中金属薄板零件的结构设计

刍议家电产品中金属薄板零件的结构设计

容光耀

关键词：家电产品；金属薄板零件；结构设计

引言：

本文以空气清洁器内电收尘装置为例进行分析，电收尘装置是由外框、蜂窝状电极板、针状放电板、夹紧卡组成。含尘气体沿着箭头方向通过收尘器，在放电极与电极板间几万伏高压作用下，含尘气体电离化，使尘粒带有电荷被电极板吸引，吸附在蜂窝状的四壁上，达到收尘目的。该装置可从清洁器中取出，定期进行清洗，因此该装置除了要强度好外，还要求零件具有良好的导电性与耐腐蚀性。其零件全部使用金属薄板，是一个较典型的薄板零件组成。

一、金属薄板的分类

金属薄板是指上下两层为金属薄板，芯材为有一定刚度的保温材料，在专用的自动化生产线上复合而成的具有承载力的结构板材。

1.1根据芯部结构特征，金属薄板可分为三大类

（1）波纹型。

波纹型三明治板是指芯板在一个方向上进行有规律的排列，常见的波纹型夹芯有I型、V型、C型和Z型。

（2）蜂窝型

蜂窝型金属薄板指芯板是二维排列的，常见的蜂窝型夹芯由正方形胞元，菱形胞元、六边形胞元、三角形胞元和矩形胞元组成。

（3）桁架型

桁架型夹芯采取芯板三维布置，常见的桁架型夹芯有金字塔和四面体形状。与波纹型和蜂窝型相比，这种夹芯结构质量更小，更节约原材料，但其制备较复杂。

1.2根据面板与芯板材料分铝质三明治板、钢质三明治板与复合三明治板。

当面板和芯板材料都为钢时，称为全钢三明治板。全钢三明治板是通过激光焊接技术连接成一个整体的夹层结构，具有比强度高、比刚度高和抗冲击性能好的特点，且在疲劳、耐撞击、隔热等方面也具有优良性能。

二、家电产品中金属薄板零件的结构设计

电收尘装置装置内的蜂窝状电极板是由32块槽形板叠和在一起后，固定在一个长方形框内，槽形板厚度为0-3毫米，由一副模板冲切而成。为使32块槽形板叠合安装时无偏差，节省装配时间，需在每块板上设计定位配合结构，即利用薄板在冲切成形的同时，在每个槽的上下各加工一个圆孔及一个偏球状的凸台，偏球状的直径与圆孔的直径与圆孔的直径可按装配精度来确定其间的配合，使装配过程十分方便，考虑到窄气流动时的阻力，偏球状凸台的高度不超过0.3毫米，完全达到性能要求，装配好的32块槽形板安置在由两块0.6毫米厚的折边金属板框内，由柳钉紧固，柳钉孔在折边时已冲切成，构成一个长方形状的蜂窝形电极板。该电极板放置在同样由两块0.6毫米厚的金属板折角拼装成的外框内，由于电极板要经常取出来进行清洗，内框尺寸有一定的装配要求，因此外框在拼装时的定位，同样采用圆孔与偏球凸台结构，然后点焊连接成形。金属薄板的永久性连接。大多采用铆接或点焊，省力方便，结构紧凑、可靠性好。家电产品中的金属薄板零件都强度有余而刚性不足，因此可省略强度计算，仅通过实验或经验对零件稳定性差的地方进行强化处理，以增加其刚性，如电收尘装置外框是一个中空长方提框，壁厚仅0.6毫米，当电极板在安装或取出清洗过程中容易发生碰撞使其变形，因此强化处理是设计时必须考虑的，尤其是其两个太平面及四个折角处。在两个太平面内，上部采用卷边既增加耐性又美观，下部则90°折边来增加刚性，折边后又成了夹紧卡的下定位结构，在离中间不远处下部，有两个用作电极板下定位挡板折边后留下的方孔，使该处刚性较差，因此在方孔的上部进行方圆形向里线引伸，引伸深度成了电极板安装时的侧定位面，起到强化、导向定位作用，充分利用冲压工艺特点，使产品达到结构紧凑的要求，在大平面两端处有两个长方形孔，是冲切向内折边定位挡板后留下的，因此在长方形孔的两条边上进行局部引伸处理，使该处材料硬度增加，达到强化的目的。如图4所示，外框的折角部位，在其垂直方向上在进行一次直角冲压使其定形，图5是防止折角变形的有效措施，为防止导向定位档板的变形，也冲压一个定形折角（图5）。

两个夹紧长（厚度。.5毫米）利用金属薄板的弹性，一头勾住外框的下折角，另一头冲压成一楔形，紧扣在蜂窝状电极板上冲裁出的长方形孔中，把电收尘装置中的所有零件组合在一起，拿掉夹紧卡就可把电极板、放电极取出来，安装、拆卸都方便可靠。

该产品结构设计始终围绕冲压加工工艺进行，使一个结构要素起到多种用途，既可减少加工工序、降低成本，又可使结构紧凑、拆装方便，是家电产品中设计金属薄板零件的一大技术特征。

在模拟大电流故障时，还须考虑短路保护的问题。一旦进入这种模拟中，会有一个很大的电流。若控制板不能及时处理而切断电源的话，会对功能测试台造成损坏。

其保护措施有两种：一是键盘上设置取消短路功能的按键RS；二是在程序中，限制短路时间。功能测试台采用这两种方法，有效确保测试的安全可靠性。

显示部分是为了测试过程中，便于操作员观察、设定各种状态，及时了解控制板的动态而设计的。其由多个发光二极管与3个数码管及附属元件构成。

发光二极管是工作状态指示灯。常见的有：M：表明电动机的工作状态；Iw：表明是否处于进水状态；OW：表明是否处于排水状态；WS：表明水位开关的状态；A：表明筒盖开关的状态；SE：表明是否执行电磁阀短路命令；SM：表明是否执行电动机短路命令。

这七个指示灯，前三个直接由洗衣机控制板进行控制。其目的是保证控制状态的真实性。其余四个则由功能测试台处理，反映模拟的情况。

三位数码组成一个显示屏，其目的是显示各种时间值。屏上第一位表示类别，另外两位表示时间值。实现显示手段，采用8031串行口进行移位箱出显示数据。不仅充分利用8031的特性，使软件编写简捷，静态方法显示的亮度也比扫描显示更亮一些。

功能测试台的成功研制、并获得较好的经济效益和社会效益，是单片机在洗衣机测试方面的一种新的成功尝试。若将其手段在其它家电产品测试应用，能提高现有家电产品质量。

结束语：

综上所述，本文就金属薄板的分类、家电产品中金属薄板零件的结构设计进行探析，以期为读者提供参考。

参考文献

[1]邓明，李庆.不锈钢板成形分析及防止拉深缺陷的对策[J].锻压技术，2010.

[2]李冰，张士宏，胡林，等.压型板辊弯成型过程数值模拟[J].钢铁，2010.