梅江龍

（廣州擎天實業(yè)有限公司 廣州 510663）

概述

我國家電行業(yè)通過近30年的迅速發(fā)展,家電行業(yè)己經成為我國的支柱性產業(yè)，同時家電行業(yè)也是我國競爭最為激烈和發(fā)展最為迅速的行業(yè)之一。隨著消費者生活品質不斷提高和消費需求不斷升級，消費者對產品的差異化需求提升到空前的高度，而且消費者的需求越來越具體、個性化。消費需求的變化也快速催生了產品更新?lián)Q代和更具個性化特征的產品。為滿足多樣化的市場需求和適應激烈市場競爭，在當前波輪全自動洗衣機行業(yè)，多品種、批量化的生產模式下，建立產品模塊化、通用化、標準化、家族式的平臺設計，從而實現(xiàn)一個技術平臺派生若干個容量段系列產品，也可以通過工業(yè)設計和不同的技術功能配置等快速定制不同市場和個性化需求的產品。以最少的要素組合，構成最多的產品品種，從而實現(xiàn)產品的最佳效益和質量。

波輪全自動洗衣機是家用電動洗衣機中最重要的一種，其同時具有洗滌、漂洗、脫水等功能，主要依靠裝配在洗衣機內桶底部的波輪進行正、反旋轉，帶動水流運動，水流運動帶動洗滌物上、下、左、右翻轉，使洗滌物之間、洗滌物與內桶壁之間，進行柔和地磨擦，并在洗滌劑的作用下，實現(xiàn)洗滌物的去污效果。脫水時內桶高速旋轉，衣服也隨之旋轉，利用離心運動原理，將洗滌物上的水滴從內桶壁上的排水孔甩出，達到脫水的目的。

1 波輪全自動洗衣機的構成

波輪全自動洗衣機的構成結構如圖1所示，其按功能結構模塊可分為四個組成部分，即1 工作臺部分、2盛水桶總成部分、3懸掛吊桿部分、4箱體總成部分。

圖1 波輪全自動洗衣機結構圖

2 波輪全自動洗衣機模塊化平臺設計

2.1 波輪全自動洗衣機整機的模塊化平臺設計

目前市場上家用洗衣機主要的容量段分布在5～10 kg之間。根據市場需求，將重點以5～10 kg容量段為例，進行波輪全自動洗衣機整機模塊化平臺的研究。為便于整機模塊化平臺外形尺寸的設計，首先將5～10 kg容量段分為6.0 kg/7.0 kg /8.0 kg /10 kg四個不同容量的機型，然后以6.0 kg /7.0 kg /8.0 kg /10 kg四個容量型號進行整機模塊化平臺外形尺寸設計。

根據圖2所示，波輪全自動洗衣機整機外形尺寸主要分為寬度尺寸W（箱體寬度）、深度尺寸D（箱體深度）、整機總高尺寸H，其中整機總高尺寸H=由底座高度尺寸A+箱體高度尺寸B+工作臺高度尺寸C。根據上述整機尺寸鏈的分布規(guī)律，通過調整寬度尺寸W（箱體寬度）、深度尺寸D（箱體深度）、底座高度尺寸A、箱體高度尺寸B、工作臺高度尺寸C，可以組合構成不同容量的波輪全自動洗衣機外形尺寸。但中、高端波輪全自動洗衣機箱體都為金屬箱體，箱體批量生產需要經過模具沖壓成型、專用機械設備折彎成型、專用機械設備進行鉚接或者其它連接方式，生產工序較多，參與生產的設備相對較多，為保證不同容量機型生產設備的通用性和生產設備調試的便利性等方面因素，不同容量機型箱體高度尺寸B以及圖1中的箱體前后折彎角RD、RE以及大圓弧RF尺寸應統(tǒng)一一致。

圖2 波輪全自動洗衣機整機模塊化平臺外形尺寸設計

根據圖2 波輪全自動洗衣機整機外形尺寸所示，6.0 kg /7.0 kg /8.0 kg /10 kg四個機型可分為2個平臺，6.0 kg /7.0 kg一個平臺P1，通用一個工作臺部分和箱體；8.0 kg /10 kg一個平臺P2。通用一個工作臺部分和箱體。

2.2 波輪全自動洗衣機工作臺部分的模塊化設計

2.2.1 控制面板部分的模塊化設計

波輪全自動洗衣機1 工作臺部分是直接與用戶進行人機交互的部分，是體現(xiàn)整機ID效果的重要部件，也是整機的大腦，裝配有各種功能部件。因此，采用模塊化設計思路來規(guī)范波輪全自動洗衣機1 工作臺部分的設計，可以使1 工作臺部分各種功能部件物料的采購通用化、標準化，提高物料的生產組織效率，提高整機售后維修性。

根據圖3 波輪全自動洗衣機工作臺部分結構圖所示，1工作臺部分主要是由控制面板和工作臺兩大部分構成，其模塊化設計主要在于控制面板的模塊化設計。通過模塊化設計解決5機械按鍵式、6觸摸按鍵式、7 LCD液晶顯示屏三種不同類型控制面板的通用化問題。通過不同類型控制面板的靈活配置使用，延伸出5機械按鍵式、6觸摸按鍵式、7 LCD液晶顯示屏等各種功能配置的波輪全自動洗衣機型號，滿足低端、中端、高端不同類型市場的需求。

圖3 波輪全自動洗衣機工作臺部分模塊化設計結構圖

2.2.2 PCB電腦板的模塊化設計

控制面板部分的模塊化設計，能使產品快速在低端、中端、高端不同類型市場形成差異性、多樣性、家族式系列機型，可快速占領低端、中端、高端不同類型的市場，也可大大降低產品設計研發(fā)和生產制造成本，提高產品的市場核心競爭力。

根據圖4 波輪全自動洗衣機PCB電腦板模塊設計結構圖所示，控制面板部分的模塊化設計關鍵是9 PCB電腦板模塊的通用化設計，即共用一個8 PCB膠盒條件下的10 PCB線路板的兼容性設計。不同配置情況下，快速實現(xiàn)產品的模塊化切換，快速化生產。

圖4 波輪全自動洗衣機PCB電腦板模塊化設計結構圖

2.3 波輪全自動洗衣機箱體部分的模塊化設計

根據圖5所示，波輪全自動洗衣機4箱體總成部分由11箱角、12箱體、13底座組件三大主要部分構成。根據波輪全自動洗衣機整機的模塊化平臺設計部分所述，為保證不同容量機型生產設備的通用性和生產設備調試的便利性等方面因素，不同容量機型箱體高度尺寸B應一致。通過調整13底座組件的高度尺寸，實現(xiàn)不同規(guī)格容量段的整機高度差異，如圖6所示，6.0 kg波輪全自動洗衣機配置80 mm高的13底座組件，7.0 kg波輪全自動洗衣機配置100 mm高的13底座組件，從而實現(xiàn)6.0 kg和7.0 kg兩個不同容量機型的高度差異。

圖5 波輪全自動洗衣機箱體部分結構圖

圖6 波輪全自動洗衣機底座結構尺寸圖

2.4 波輪全自動洗衣機盛水桶總成部分的模塊化設計

2.4.1 盛水桶部分的模塊化設計

波輪全自動洗衣機的動力系統(tǒng)及排水系統(tǒng)等部分均全部裝配在盛水桶部分，導致其盛水桶部分的結構設計至關重要，特別是產品的結構強度。如果按洗衣機的使用功能性進行區(qū)分，盛水桶部分的主要作用是盛放洗滌溶液，所以盛水桶部分的結構尺寸決定了內桶部分的結構尺寸和有效容積，也就間隙決定了波輪洗衣機的容量。盛水桶部分的結構尺寸與4箱體總成部分的結構尺寸是相互關聯(lián)的，盛水桶部分是由3懸掛吊桿部分懸掛在4箱體總成部分內，由于三者之間均屬于柔性連接，波輪全自動洗衣機在工作過程中，2盛水桶總成部分是運動的（非圓周性的往復晃動），所以2盛水桶總成部分與4箱體總成部分需要保留一定的安全間距，4箱體總成部分與2盛水桶總成的安全間距一般設計為30～35mm，對于小體積、大容量的波輪全自動洗衣機4箱體總成部分與2盛水桶總成的安全間距可以設計為20～25mm。當4箱體總成部分與2盛水桶總成的安全間距較小時，可在4箱體總成部分內側粘貼防撞海綿塊，當4箱體總成部分與2盛水桶總成碰撞時，起到緩沖作用。

根據本文上述的分析與研究，當4箱體總成部分的寬度（W）和深度（D）尺寸確定以后，減去4箱體總成部分與2盛水桶總成的安全間距，其15盛水桶的直徑尺寸也就確定了，然后根據設計目標容量和4箱體總成部分的高度尺寸（A+B）確定盛水桶部分的高度尺寸（G）。根據圖7所示，波輪全自動洗衣機盛水桶部分主要由14盛水桶蓋和15盛水桶構成。圖8 波輪全自動洗衣機盛水桶部分模塊化尺寸設計所示，盛水桶部分的高度尺寸（G）等于14盛水桶蓋的有效高度尺寸（E）與15盛水桶有效高度尺寸（F）之和。由于15盛水桶體積較大，其注塑模具制造成本較高，波輪全自動洗衣機盛水桶部分模塊化尺寸設計時，應充分考慮15盛水桶的通用性，通過調整14盛水桶蓋的有效高度尺寸（E），從而實現(xiàn)不同容量段的需要。

圖7 波輪全自動次一級盛水桶結構圖

圖8 波輪全自動洗衣機盛水桶部分模塊化尺寸設計

2.4.2 內桶部分的模塊化設計

波輪全自動洗衣機內桶部分主要由16平衡環(huán)、內桶圈、17內桶底等部分構成。其主要功能是用來盛放洗滌物，洗滌時協(xié)助波輪進行洗滌，脫水時成為離心式脫水桶。波輪全自動洗衣機在工作過程中，內桶部分主要是作圓周性旋轉運動，所以盛水桶部分內壁與內桶部分16平衡環(huán)直徑方向需要保留一定的安全間距，以及與14盛水桶蓋下端面的垂直方向也應保留一定的安全間距，盛水桶部分內壁與內桶部分16平衡環(huán)直徑方向的安全間距應該設計為20 mm以上，14盛水桶蓋內端面與16平衡環(huán)頂面垂直方向的安全間距應該設計為12 mm左右（建議不要低于8 mm）。對于7.0 kg以上容量波輪全自動洗衣機，平衡環(huán)建議采用內、外雙層平衡環(huán)結構。

根據本文上述的分析與研究，當15盛水桶的直徑（ΦDO）和盛水桶部分總高（G）尺寸確定以后，減去與盛水桶部分內壁直徑方向和14盛水桶蓋下端面垂直方向的安全間距，其內桶部分的直徑尺寸也就確定了。根據圖7所示，波輪全自動洗衣機盛水桶部分主要由14盛水桶蓋和15盛水桶構成。圖9波輪全自動洗衣機內桶部分模塊化尺寸設計所示，相同內桶直徑的情況下，主要是通過設計不同的17內桶底高度尺寸（B），實現(xiàn)17內桶底的有效高度尺寸（h）的變化，從而得到不同高度尺寸（L）的內桶部分，滿足不同容量段的設計需要。

圖9 波輪全自動洗衣機內桶部分模塊化尺寸設計

2.5 波輪全自動洗衣機動力系統(tǒng)的模塊化設計

波輪全自動洗衣機的動力系統(tǒng)主要由19離合器底板、20減速離合器、21皮帶、22風葉輪、電動機（23 BLDC電機或者24感應電機）等零部件構成。電動機（23 BLDC電機或者24感應電機）同時作為洗滌和脫水時的動力源，主要分為變頻電機和定頻電機兩種。電動機（23 BLDC電機或者24感應電機）裝配在19離合器底板上，可以實現(xiàn)23 BLDC電機與24感應電機的模塊化切換，無需更換其它傳動部分的零部件。

波輪全自動洗衣機用20減速離合器是一種內外軸復合為一體的結構，20減速離合器的內軸（洗滌軸），一端與波輪連接固定，另一端與20減速離合器離合套連接，離合套與20減速離合器大帶輪連接固定，完成電動機（23 BLDC電機或者24感應電機）動力到波輪的傳遞，實現(xiàn)波輪的往復回轉運動，完成洗滌過程。20減速離合器外軸（離心軸）的一端與內桶部分（脫水桶）連接固定，另一端通過抱簧與離合套連接，完成電動機（23 BLDC電機或者24感應電機）動力到內桶部分（脫水桶）的傳遞，實現(xiàn)內桶部分的旋轉運動，完成脫水過程。波輪全自動洗衣機用減速離合器主要分為松下型和夏普型兩種，波輪全自動洗衣機用夏普型減速離合器集成有19離合器底板，即19離合器底板與20減速離合器集成在一起，其構成成本相對較低，但售后維修性較差，維修成本較高，波輪全自動洗衣機用松下型減速離合器19離合器底板與20減速離合器采用獨立分開結構，即本文圖10中所示結構，其構成成本相對較高，但售后維修性較好，維修成本較低，以及模塊化設計的兼容性更好，采購通用性更佳。

圖10 波輪全自動洗衣機動力系統(tǒng)模塊化結構圖

2.6 波輪全自動洗衣機懸掛吊桿的模塊化設計

波輪全自動洗衣機2盛水桶總成部分采用3懸掛吊桿懸掛式固定在4箱體總成部分內，即在4箱體總成部分四個角上分別布置一根3懸掛吊桿，3懸掛吊桿主要由25 阻尼橡膠碗、26 彈簧、27 彈簧套、28 吊桿、29 吊桿掛耳等部分構成，波輪全自動洗衣機工作時通過壓縮3懸掛吊桿內的26 彈簧和25 阻尼橡膠碗與27 彈簧套產生的摩擦阻尼起到減振效果。盛水桶部分的結構尺寸與4箱體總成部分的結構尺寸是相互關聯(lián)的，盛水桶部分是由3懸掛吊桿部分懸掛在4箱體總成部分內，由于三者之間均屬于柔性連接，波輪全自動洗衣機在工作過程中，2盛水桶總成部分是運動的（非圓周性的往復晃動），所以1工作臺部分和2盛水桶總成部分應設計一定的安全間距，1工作臺部分洗滌物放入和取出開口處下端面（最低處）與2盛水桶總成部分的14盛水桶蓋上端面（最高處）安全間距一般保持25 mm左右。

圖11 波輪全自動洗衣機懸掛吊桿結構圖

根據本文上述研究，可以通過設計不同的28吊桿長度M和26彈簧的剛度，來滿足不同4箱體總成部分的高度尺寸（A+B）或者不同容量段的機型使用，實現(xiàn)懸掛吊桿的模塊化。

3 結語

隨著消費者生活品質不斷提高和消費需求不斷升級，快速催生了產品更新?lián)Q代的速度，為滿足多樣化的市場需求，特別是在市場競爭白熱化的家電行業(yè)，建立產品模塊化、通用化、標準化、家族式的設計平臺，可以快速的以最少的要素組合，構成最多的產品系列，縮短新產品的設計開發(fā)周期，降低新產品的設計開發(fā)風險，提高產品的質量，實現(xiàn)產品的最佳效益。