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【结构设计】智能破壁机设计注意事项

 学习新知识tzh 2023-03-31 发布于广东

一、风道设计:

进出风做分离设计,避免热风出来后直接进入进风口,不能起到充分散热的目的;

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风道内部结构尽量光滑圆润,不可形成湍流而导致噪声增加;

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进风口的截面积大于出风口截面积,出风口面积约为进风口面积的1/3;出风口面积过大,噪音会增加,噪音源会减少,需要到达一个平衡点。

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发热部件尽量靠近出风口,避免温升过快影响元器件性能;

E散热风扇不可与风道底面平齐,易造成湍流导致噪声增加,且散热效率降低。风扇向上抬高4MM改善;

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风扇周边不可布置电子线束,以免装配不到位而被绞断;

在研发阶段需要确定标准并做充分的验证,验证时考虑手板与量产材料、工艺等的差异性,留出足够的余量(尽量确保手板与量产材料的一致性),并在EVT阶段迅速验证。

二、防水设计:

A底部吸水测试要求机器放置在1MM的水深的容器内进行测试,需要考虑进出风口设计高于水平面,否则水极易进入产品内部而影响产品性能(耐压不通过);

在旋钮设计时未确认防水等级,导致反复修改:显示面板与数码管固定座因采用通孔卡扣固定,在冲水测试时水易进入,影响数码管耐压不通过,通过把卡扣改成盲孔解决;旋钮与旋钮支架之间有0.6MM的间隙,在冲水测试时水直接进入到产品内部,影响PCBA的正常工作,通过把间隙做到0.02MM,并同时增加润滑硅脂;

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C玻璃底部密封硅胶圈需要考虑装配后的预压量,预压量从两个角度考虑:高度方向低于发热盘上平面,压紧后平整;直径方向,内直径需要考虑有预压抱紧力,外直径需要考虑玻璃杯便干安装(玻璃杯底部端口需要做倒角设计,倒角尺寸为C1.5),并有预压量;因玻璃杯为旋转安装,需考虑玻璃在旋转时不可有变形,硅胶件的硬度设计邵氏50度,定位点扩大,与硅胶接触的玻璃表面需要光滑(硅胶表面粘水),减小摩擦力利于旋转组装;

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把手与玻璃杯体连接有缝隙,需要考虑软胶连接,图纸设计软胶的过盈量为零,会出现缝隙过大以及松动的现象,通过增加0.2MM过盈量解决:为了彻底解决缝隙进水问题需考虑以下几点:

D-1 把手与玻璃杯连接的位置需要采用软胶密封;

D-2 因与把手配合的玻璃杯在成型时,通常此处为合模线位置,因玻璃工艺的影响,此处会有明显的段差,经过火抛后依然会存在明显面差,把手对手件在玻璃的分型线位置因做避让设计;

玻璃杯与主体防水问题:需考虑过盈配合,过盈量为0.2MM,同时确定硅胶硬度为邵氏40度,邵氏50度安装不到位,需依据过盈量确定硅胶的硬度。后期设计需注意过盈配合面不可为面接触,应设计成线接触;

杯盖密封圈与玻璃杯防溢出设计:硅胶圈需要做预压设计(线径周长小11MM),硅胶圈需低于壶嘴位置,起到密封作用。

三、发热盘设计:

与油封配合的关键尺寸在设计前期未进行重点管控(EVTDVT),没有尺寸测量报告,研发未对尺寸进行核对,格丽思无测量工具测量,第三方供应商未做管控;对关键尺寸研发要进行核对复测;

过盈配合量需参考油封数据进行设计,设计推荐值未直接与油封厂家沟通,实际加工尺寸与图纸不吻合,导致图纸与实物加工尺寸不一致;确认图纸与实物一致性,并深入到第三方厂家了解设计参考值及使用场景的设计值;

发热盘涂层表面未倒R角,导致涂层喷涂后脱落,直角做R1.5MM处理;

卡簹预压装配时要可配合到安装孔内,确保卡簧可装入(卡簧预压后的尺寸要确认),装配后与发热盘要有单边1MM以上的扣合量;

发热盘与硅胶件配合需要增加定位点,定位点尺寸尽量做大,过小在组装时易拉扯变形,不能起到定位的作用;

硅胶和发热盘装配时有明显的防呆标识,作为组件与玻璃杯固定支架装配时预压量要足够,并且方便装入;

NTC配合的定位间隙不应该过大,过大时,NTC在组装锁紧时会旋转而导致配合孔变形扩大,影响稳定性;

发热盘NTC、温控器与发热管的布线应该做到强、电弱电分离,以免电磁辐射造成电磁干扰;

卡簧在发热盘上的安装位置需要考虑油封装入后的变形量以及垫片的实际厚度,不可按设计高度定义卡簧的实际Z向的位置度,卡簧高度=油封高度+垫片高度+0.2MM的油封过盈变形量。同时注意卡簧材料需要是弹簧钢,采用不锈钢不可,不修改不能回弹,无弹性变形。

四、NTC表面处理工艺:

A NTC表面处理工艺最开始为CD+电解工艺,表面麻点严重,以及磕碰严重,前期对产生的原因不了解,导致重复打样也未能解决不良问题;

BNTC加工流程:

下料---车床---铣边---清洗---喷砂---电解---封装

工艺详解:

1、下料:下与NTC直径接近的的原材料;

2、车床:把原材料固定在车床上,采用自动车床车出外形和螺纹,车好的零部件自动落入到油槽;

3、铣边:把车好的零件放置在铣边机上加工两侧的定位面;

4、清洗:清洗表面油污;

5、喷砂:毛坯放到治具上进行喷砂处理;

6、电解:采用共有治具进行电解处理;

7、封装:NTC封装;

不良原因分析:

1、车床完后周转到铣边时零件之间无保护,螺纹容易与表面磕碰导致划伤;

2、在清洗油污和毛刺时放置在一个槽内运转,易导致磕碰划伤;

3、打样时,手动喷砂不均匀,导致表面纹理不均;批量采用周转治具喷砂;

4、打样时,电解工艺无工装治具易磕碰划伤;批量采用周转治具电解;

5、封装完后,零件放在一起打包运输易导致磕碰;

五、油封选型:

油封最开始采用单层密封油封,整机漏水概率很高;

采用双层油封,并对关键配合尺寸进行管控,油封过盈配合单边过盈0.07-0.125MM,压入发热盘后油封不可有磨损现象,有磨损则不合格(磨损导致原因分两类:过盈量过大导致磨损;油封压入时不平行导致磨损),对手件口部倒圆角效果比倒C角更不易磨损;

油封与电机轴组装时,电机轴前端需要增加一个导向治具,防止损坏油封的软胶密封层。

油封与发热盘组装时应采用治具组装(油封内侧有轴向导向),确保压入时油封端面与发热盘端面平行,受力均匀;

油封与发热盘组装为过盈配合,发热盘口部需做导向设计,最开始无导向设计导致油封压入时破损,后来增加C角导向,对磨损改善,但过盈量相对较大时磨损依然存在,导致产生的原因是C角有一个钝角易造成磨损。在PVT试产中把C角改成R角后良率提升。

多密特单层油封使用寿命:电机轴硬度18-23度,使用寿命为250小时;电机轴硬度45度,使用寿命为500小时;电机轴硬度55度,使用寿命为700小时;多密特双层油封使用寿命:电机轴硬度18-23度,使用寿命为300小时以上;

多密特油封组成:金属骨架+铁氟龙+氟橡胶套(氟橡胶与特氟龙为二次组装)。

六、玻璃杯设计:

A 对成型工艺不了解,常见玻璃成型工艺有压制成型、吹制成型、压吹成型、自由成型、离心成型等。破壁机的玻璃杯壁厚较厚,形状复杂,一般采用压制成型工艺。

玻璃压制成型在行业内尺寸控制较差,关键尺寸公差控制在±0.5MM左右,一般尺寸公差±1MM,我们关键尺寸输出的标准以塑料件为参考,导致首次压制成型试样时,玻璃装配尺寸过大导致无法与杯盖安装;

杯嘴设计关键参数没有进行研究,也没对竞品进行分析,导致杯嘴挂壁严重,清洗困难。在与玻璃杯厂夏总进行沟通手动试样后才得以改善。对未知领域缺少求知欲,玻璃杯杯嘴形状设计参考图:

在对工艺不了解的情况下直接开正式模具,导致模具大量返工。玻璃厂家在开模前反馈做试验模先进行功能验证,但没有被采纳。因压制成型的特殊工艺,模具一组是22副,导致改模需要同时改22副,改模成本巨大,且一致性严重受到影响;

玻璃杯压制成型模具组成:上模(固定)、中模(左右滑块)和下模(固定)三部分组成,中模固定在下模上(中模像注塑模具的滑块一样可滑动)。玻璃液体从反应槽掉入模腔(中模+下模),上模向下压制成型。

经尺寸测量,玻璃杯分型线位置尺寸普遍偏大,以Apple为例:玻璃杯外径设计尺寸为130MM,分型线侧实际测量值130.6-131MM之间,远远超出设计值。原因:此处分型线残留,火抛不能清理掉因分型而高出的玻璃;火抛不均匀时易导致局部形变而导致尺寸偏大;玻璃工厂为了解决分型线侧尺寸偏大的问题一般会采取模具局部尺寸减小的策略,如客户无特殊要求通常不做处理;

玻璃杯的底部切削,通常会在玻璃杯底部设计一个切削基准,采用治具固定,以玻璃杯上基准线进行切削,切削完后进行切削面打磨和内侧倒角处理,切削面打磨采用平面打磨石(平面打磨后会减小摩擦力,利于与硅胶旋转组装),倒角采用锥形打磨石(倒角角度一般为C1.5MM),利于与硅胶向下配合时组装;

七、电机选型设计:

电机功率在预研阶段和EVT试产阶段功率从200W调整到150W整个项目组未进行通报,信息不对称导致信誉受损;

电机不在白名单内,未提前进行报备;

电机风扇与壳体底部很近,造成风噪过大,风扇向上移动4MM,风噪降低,且散热改善;

电机头部与刀组采用方形定位固定,电机头部做了R角处理。刀组由垫片、下刀片、上刀片组成,当整个刀组与电机轴固定式,因电机轴的R角过大,机器在高速运转时,上刀片的定位方框未起到作用,在阻力比较大的情况下,会导致刀片松动。在出现问题时我们未定位原因,直接把原因定位到刀组未做成一个整体,以及螺丝未做防松处理。

电机与电机支架预固定,做为一个模组与发热盘进行固定,存在多重基准问题,电机的五金支架与电机固定支架靠四颗螺丝做XY方向定位不准,设计不合理,影响位置度;电机支架与电机五金件接触面有一侧有材料标识,影响电机安装的垂直度,装配后Z向方向有角度偏移;做为一个模组与发热盘固定时定位基准设计不合理,依然采用支架的四个螺丝孔定位,虽然采用的是锥度螺丝,会存在以下几个问题:

电机支架的螺丝过孔在注塑成型后会存在尺寸偏差;

与之配合的发热盘的四个螺丝柱同样会存在成型后的尺寸偏差;

因两个零件的位置度均存在尺寸偏差,靠垂度螺丝定位反倒会影响两个零件的位置度,导致电机轴安装不同轴;建议设计方案,电机凸台与发热盘中心孔做定位安装(中心孔为后加工,可确保油封与孔的同轴度)。

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