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1、基于 TRI的车身修复整形机创新设计 梁春兰 盛鹏程 付明辉 韩春刚 邢台职业技术学院 河北顺德投资集团有限公司 摘 要： 整形机在汽车车身修复行业有着非常广泛的应用, 钣金工利用整形机进行车身修复能够大大提高修复效率, 但是给车身带来了很大的危害, 同时移动起来不方便。通过对问题分析, 冲突描述, 应用 TRI找到冲突矩阵, 利用 No.5合并发明原理和 No.28 机械系统的替代发明原理, 提出了一种新型的电磁式整形机设计方案, 证明了该方法能够为车身修复技术人员在产品创新设计方面提供一定的理论依据和指导。关键词： 车身修复; 整形机; TRIZ; 电磁式整形机; 作者简介：梁春兰 (19
2、70) , 女, 河北柏乡人, 邢台职业技术学院汽车工程系, 高级实验师。收稿日期：2017-01-08Innovation Design of Vehicle Body Repair Shaping Machine Based on TRIZ TheoryLIANG Chun-lan SHENG Peng-cheng FU Ming-hui HAN Chun-gang Xingtai Polytechnic College; Hebei Shunde Investment Group Co., Ltd.; Abstract： Shaping machine is widely used in
3、 automobile repair industry. The use of the shaping machine by metalers greatly improves the repair efficiency but is harmful to the body and is inconvenient to move. Through the analysis of the problem and description of the conflict, the conflict matrix is found by TRIZ theory, and then a new desi
4、gn plan of electromagnetic shaping machine is put forward based on No.5 combination invention principle and substitution invention principle of No.28 mechanical systems. It is proved that this method can provide a certain theoretical basis and guidance for the vehicle body repair technicians in prod
5、uct innovation design.Keyword： body repair; shaping machine; TRIZ; electromagnetic shaping machine; Received： 2017-01-08在汽车车身修复行业, 一般将事故车分为大损伤修复、小损伤修复以及免喷漆修复, 其中小损伤修复在所有事故车数量中的占比大约 95%, 所以绝大部分时间车身维修人员从事的是小损伤修复。小损伤修复主要有手工修复和整形机修复两种方法。手工修复的优点是车身板件损伤小, 但对维修人员的技术要求很高, 费时间, 这种方法很少被采用。目前高效率的快修方法整形机修复, 深受维
6、修人员喜爱, 原因主要在于快速和操作简单, 而对车身板件的危害毫无疑问是非常大的, 但到目前为止还没有很成熟的解决方案。本文利用 TRIZ 发明问题解决理论这一方法, 帮助设计者在方案设计初始阶段迅速产生一个具有创造性的新概念, 进行了新型的电磁式整形机创新设计。一、TRITRIZ 是将原俄文字母转换成拉丁文 Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch 的缩写, 其英文缩写为 TIPS, 中文翻译为发明问题解决理论。Altshuller 及其团队分析研究世界 200 万份发明专利, 提出了 40 条发明原理, 经过多年努力建立一个由解决技术问题、实现
7、创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系, 并综合多学科领域的原理和法则, 即 TRI体系, 如图 1所示。Altshuller 认为人们在解决发明问题过程中, 所遵循的科学原理和技术进化法则是一种客观存在。大量发明所面临的基本问题相同, 其所需要解决的矛盾从本质上说也相同。同样的技术创新原理和相应的解决问题的方案, 也会在后来的一次次发明中被反复应用, 只是被使用的技术领域不同而已。图 1 经典 TRIZ 体系结构1. 技术冲突与物理冲突发明问题的核心是解决冲突, 未克服冲突的设计不是创新设计。TRI将冲突分为技术冲突和物理冲突, 他们之间的区别如表 1 所示。技术冲突中两个参数之间存相互
8、制约, 在提高技术系统某一个参数时, 导致了另一个参数的恶化而产生的矛盾。技术冲突解决原理分别为 39 个标准工程参数、40 条发明原理和冲突解决矩阵。物理冲突往往可以促使问题的解决, 通常冲突越尖锐, 解决起来也就越快、越有效。物理冲突对应的 TRIZ 求解工具是分离原理, 包括时间分离原理、空间分离原理、条件分离原理、整体与部分分离原理。表 1 冲突的分类及区别 下载原表 2. 技术冲突解决原理TRI提出用 39 个通用工程参数描述冲突, 如表 2 所示。在实际应用中, 首先要把组成冲突的双方内部性能用该 39 个工程参数中的 2 个来表示 (一个为改善的工程参数, 另一个为恶化的工程参数
9、) , 目的是把实际工程设计中的冲突转化为一般的或标准的技术冲突。然后查找冲突矩阵表, 找出解决问题所需要的发明原理属于 40 个发明原理中的哪几个, 最后根据得到的发明原理指出解决问题的方向, 结合专业知识确定问题的解决方案。表 3 所示为 40 条发明原理。表 2 39 个通用工程参数 下载原表 表 2 39 个通用工程参数 下载原表 表 3 40 条发明原理 下载原表 二、整形机的问题分析及解决方法1. 问题描述汽车车身修复整形机又叫介子机, 工作原理是利用释放瞬间大电流, 使车体金属和焊枪上的金属介子粘连在一起, 然后进行钣金整形, 它是汽车钣金维修的重要设备, 如图 2 所示。当维修
10、人员使用该设备对车身进行维修作业时, 确实能够大大提高修复效率, 但是给车身带来了很大的危害, 同时移动起来不方便。对其进行问题描述如下:第一, 使用该设备之前, 必须用砂轮机进行打磨, 打磨粉尘对身体有害且对环境有污染, 破坏漆面和板材防腐防锈保护层, 使板材变薄, 费时;第二, 整形机最前端的金属介子与车身接触时发热量大, 破坏板材结构, 使其强度下降, 硬度上升, 同时需要较高的焊接技巧, 介子使用寿命有限, 增加成本;第三, 设备笨重, 负极搭铁很麻烦, 移动不方便, 便携性差。图 2 车身修复整形机 下载原图图 3 使用砂轮机打磨 下载原图2. 问题分析降低金属介子与车身接触时发热量
11、大的问题, 减少对车身板材的破坏, 需要对介子机进行进一步改进设计, 但是可操作性仍需保证;同时还得需要减轻车身修复整形机的重量、提高便携性, 但是其功能不可受到影响。查阅表 2 中 39 个工程参数, 将其技术参数转化为标准的技术冲突, 冲突可以做以下描述。改善:影响物体的有害因素 30、运动物体的重量 1。恶化:可制造性 33、适应性及多用性 35。查找冲突矩阵表所得到的冲突矩阵如表 4 所示。表 4 冲突矩阵 下载原表 3. 解决方案第一, 利用发明原理 28#机械系统的替代。利用电磁铁原理将介子进行磁化来替代原有的介子, 使得介子与车身不再需要进行融化接触, 而是进行磁性接触;第二,
12、利用发明原理 5#合并。改变结构, 将介子机的正极接线柱和负极接线柱整合在介子机最前端, 这样就不需要单独负极搭铁了。设计方案如图 4 所示, 其工作原理为开关控制整形机的工作时间, 当通电时, 通过变压器和控制电路会产生一定的电流, 该电流经过磁场绕组时就会产生磁场, 通过磁化介子就会得到我们设计的磁场力, 该磁场力能够将车身板件吸引, 只要开关不断开, 该磁场力就会一直存在, 然后利用惯锤对车身板材进行拉升修复, 当修复完毕时, 断开开关, 磁场力立刻消失。图 4 电磁式整形机 下载原图1-开关 2-保护电阻 3-限位块 4-惯锤 5-磁场绕组 6-车身板材 7-磁性介子 8-铁芯 9-枪
13、身 10-控制电路 11-变压器三、结论TRI是一种创新方法, 是产品创新的有效工具, 对研发或解决问题的思路有明确的指导性。要想获得产品的创新, 需要设计者依据 TRIZ 指明的方向, 结合问题的特定条件, 充分发挥自己的领域知识和实践经验, 去对问题进行深入地探索。本文针对车身修复行业中广泛使用的整形机存在的不足, 在 TRI指导下提出了创新性设计方案, 该创新方案还需进行样机试验来证明这种新型电磁式整形机具有较好的应用前景。参考文献1檀润华.创新设计TRIZ:发明问题解决理论M.北京:机械工业出版社, 2002. 2檀润华, 张瑞红.基于 TRIZ 的产品创新设计J.河北工业大学学报,
14、2004 (2) . 3费凡, 仲梁维.基于 TRIZ 的绿色创新设计J.精密制造与自动化, 2008 (2) . 4廖宇生.基于 TRI的产品理想化设计创新过程与方法研究D.长沙:湖南大学, 2007. 注释()1 运动物体的重量 14 强度 27 可靠性 2 静止物体的重量 15 运动物体作用时间28 测试精度 3 运动物体的长度 16 静止物体作用时间 29 制造精度 4 静止物体的长度 17 温度 30 物体外部有害因素作用的敏感性 5 运动物体的面积 18 光照度31 物体产生的有害因素 6 静止物体的面积 19 运动物体的能量 32 可制造性 7 运动物体的体积 20 静止物体的能量 33 可操作性
