基于TRIZ理论的油烟机滤网系统设计

吕立丰 周海昕 杜文强

摘要：本文主要内容是研究基于TRIZ理论的油烟机滤网系统，研究表明利用TRIZ理论进行创新设计的油烟机滤网系统，可以把滤网和网罩进行复合，此复合滤网不仅提升产品品质和用户体验感，而且降低产品成本，为解决产品问题提供可行的创新方式。

关键词：TRIZ，油烟机，创新、滤网

Design of hood filter system based on TRIZ theory

Lv Lifeng Zhou Haixin Du Wenqiang

（HangZhou Robam Electric Co.Ltd.，311100）

Abstract：The main content of this paper is to study the hood filter system based on TRIZ theory. The research shows that the hood filter system which uses TRIZ theory for innovative design can combine the filter screen and the net cover. This composite filter not only improves product quality and users. Experience， and reduce product costs， to provide innovative models for future product problem solving.

Keywords：TRIZ，Range Hood，Innovation，Filter

1.引言

濾网系统是油烟机里一个重要的系统，“滤”关系到环保健康，是评价油烟机好坏的重要标准，也是高端油烟机的一大亮点。随着技术的不断进步，滤网系统的形式也越来越多，产品的创新设计难度也逐步增加。单依赖个人或工程师团队的自发灵感和随机创造，很难有更好的方案，我们利用TRIZ以及遵循它的规则，从而更加快速、创造性的解决问题。

2.用TRIZ理论解决问题的方法

TRIZ就是一种创新方法学，它使得创新走上方法论的道路。通常我们遇到的问题都是采用常规做法，迅速利用自己的经验做一系列的实验，以尽快来解决问题。面对产品设计上的众多问题，此方式只会带来更长的时间，消耗不必要的资源。

利用TRIZ，首先将问题转换为问题模型，再用TRIZ中解决问题的工具找到解决方案的模型，最后将解决方案的模型转化为具体解决方案（1），TRIZ解决问题的流程如图1所示。

3.基于TRIZ理论的烟机滤网系统设计

3.1 滤网系统的功能分析

功能分析是一种识别系统和超系统组件的功能、特点、成本的分析工具。此论文的研究对象是吸油烟机滤网系统，滤网系统的功能是进风和油脂分离。

3.1.1 滤网系统组件分析

组件分析是指将系统和超系统的组件区分并列出。滤网系统的组件分析，工程系统是指能够执行一定功能的系统，超系统是指包含被分析的工程系统的系统。滤网系统组件简图如图2所示，滤网系统组件工程系统分析如表1所示。

3.1.2 滤网系统相互作用分析

滤网系统相互作用分析是识别组件之间的相互作用，为功能模型的建立作基础。滤网系统相互作用分析如表2所示。

3.1.3 建立滤网系统的功能模型

建立功能模型是指识别组件之间的具体功能，并根据他们执行功能的性能加以评估，最后形成功能模型图。滤网系统的功能模型表如表3所示，表中带“+”的单元意味着可能有功能，后续需要分析具体功能是什么；带“-”表示两者没有功能，后续不再考虑两者功能。对每组标注有“+”的单元，一一分析两者的功能。

将功能分析表中的有问题的功能列出来，形成一个功能缺点列表，如表4所示。

通过分析，对网罩系统的零部件进行裁剪，来解决系统的功能缺陷。在这个系统里面网罩的功能是导油，而和它有同样功能的零件是滤网，所以把网罩裁掉，同时对滤网进行优化，把滤网和网罩结合，做成复合滤网如图3所示。

4.TRIZ理论分析应用于复合滤网

4.1 问题描述

复合滤网外观尺寸为（319×327mm），拉伸高度为80mm，工艺流程为蚀刻、拉伸、冲压。它的外观要求高，对滤网孔径要求也高。零件的主要问题是拉伸后强度不足，出现网孔破裂、网孔大小不一致，像网孔破裂的直接就不能用，网孔大小不一致则会导致滴油或者进风不畅。

4.2 原因分析

4.2.1 结构设计原因

对现有的复合滤网进行结构分析，发现问题的关键在于结构变化。单个滤网在拉伸的时候，每个孔经受力比较均匀，所以不会出现网孔破裂、网孔大小不一致的情况。而现在把网罩复合到滤网中，从而造成了结构的变化，整个滤网分为24等分，无孔部分和有孔部分相互间隔。这样在拉伸的时候，会出现无孔部分受力比较小，而有孔部分受力比较大，从而容易出现网孔破裂；另外复合滤网底部受力大，上端受力小，所以底部网孔会大，上端网孔小。

4.2.2 加工工艺原因

目前复合滤网的加工工艺采用蚀刻、拉伸、切边、成型。蚀刻的时候由于时间、蚀刻药水的浓度等因素会影响滤网孔和筋的大小，拉伸的深度和角度也会影响拉伸情况。

4.2.3 提取技术矛盾

技术矛盾的定义如果在改善某个参数的时候，却带来了另外的问题。我们对复合滤网分析，提取技术矛盾，我们设A为工程的解决方案，改善的参数为B，恶化的参数为C，为了验证这个技术矛盾描述的是否正确，还要采用技术反向认证，建立技术矛盾表，如表5所示。

4.3 提取技术参数

现在提取的技术矛盾：滤网复合带来产品容易破裂，合格率低。根据TRIZ技术通用技术参数的定义，选择参数26（物质或事物的数量）作为改善的参数。在改善物质或事物的数量的同时，零件加工提出来更高的要求，即要求零件加工中，需要更加合理的工艺流程、工艺参数，更加合理的网孔设计。根据通用技术参数中的定义，选择参数13（结构稳定性），作为被恶化的参数。

4.4 查找TRIZ矛盾矩阵

查找TRIZ矛盾矩阵，从矩阵表查找参数26和参数13对应的方格，得到方格中推荐的发明原理序号有4个，分别是15，2，17，40。四条发明原理是：15：动态特点，2：抽取，17：空间维数变化，40：复合材料。

4.5 发明原理分析

原理15：动态特性，分割物体，使其各部分可以改变相对位置。分析零件结构，复合滤网的间隔，辐射条状有24根，这样进风面积少，而且应力不均匀，容易出现拉裂。再把零件进行重新分割，改变复合滤网形状和减少辐条数量。既加大了进风面积，应力均匀，大大提高了拉伸效率。

原理2：抽取，将物体中“负面”的部分或者特性抽取出来。单个网罩辐条有翻边，翻边有毛刺割手的缝隙，我们把这个翻边割手这个负面部分抽取出来，通过刻印达到翻边效果，也使零件不割手。

原理17：一维变多维，用多层结构替代单层结构。复合滤网是多维变为一维，此原理不作分析。

原理40：复合材料，从单一材料改成复合材料。采用304J1不锈钢板，增加了Cu元素，降低了镍含量，具有更加优异的拉伸性能。

4.6 通過TRIZ发明原理分析后的优化方案

根据TRIZ理论给出的创新原理的启示和现实情况分析，利用产品结构的复合和局部结构改善以及工艺流程调整，可以有效的解决网孔破裂、网孔大小不一致等问题。优化后的设计，通过辐条数量的减少，辐条形状的改变，使拉伸应力变得均匀，大大提高了拉伸效率。最终滤网系统优化方案如图4所示。

5.结语

根据TRIZ理论创新的油烟机滤网系统，减少了三个组件，把滤网和网罩进行了复合。提升了产品品质和用户体验感，同时也降低了产品成本。整个滤网系统可节约20元/台，同时延伸出了3个专利。通过滤网系统优化案例，体现了TRIZ理论在油烟机等家电产品设计和解决问题中的应用价值，为解决产品问题提供可行的创新方式。

参考文献

[1] 孙永伟.（美）伊克万科.打开创新之门的金钥匙，科学出版社，2015.11

[2] 周署玲，方乌糖.TRIZ理论在优化产品结构设计中的作用[C].//福建省汽车工程学会2013年学术年会论文集.2013：47-49.