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1、Technology Material 应用 TRIZ 创新理论解决车用电线束 插接器护套的刚性问题 王明焭，金波涛，王勇攀，王延涛，陈磊，郭晓明 (河南天海电器有限公司，河南鹤壁 458030) 摘要：护套薄壁刚度不足会导致护套性能不合格，影响车用电线束插接器的品质。应用 TRIZ 创新理论的物场模 型分析问题，能够找到解决问题的思路和方法。 关键词： TRIZ;护套；刚性 中图分类号： U463.62 文献标识码： A 文章编号： 1003-8639(2015)12-0025-03 Solve the Rigidity Problem of Vehicle Harness Connecto
2、r Sheath WANG Ming-liang, JIN Bo-Tao, WANG Yong-pan, WANG Yan-tao, CHEN Lei, GUO Xiao-ming (Henan THB Electric Co., Ltd., Hebi 458030, China) Abstract ： The rigidity defeciency of sheath usually leads to unqualified sheath performance and affects the quality of vehicle harness connector. The applica
3、tion of the TRIZ innovation theory can help us finding the thought and method to solve the problem. Key words： TRIZ； sheath； rigidity D01:10.13273/ki.qcdq.2015.12.013 TRIZ 系俄文字母对应的拉丁字母缩写，意为解 决发明创造问题的理论，起源于苏联，英译为 Theory of Inventive Problem Solving,英文缩写为 TIPS。 TRIZ被称为发明问题解决理论，是目前世界 上公认最全面、最系统的解决发明创造问
4、题的理 论，是实现技术创新的有力工具。物场模型是 TRIZ 理论中一种重要的问题描述和分析工具，用来建立 与现存技术系统问题相 联系的功能模型。可以根据 物场模型所描述的问题，来查找相应的一般解法和 标准解法 1。 车用电线束插接器用于汽车电路各连接点的连 接，是汽车上的重要零件，其品质好坏直接影响到 电力或信号的传输效果。插接器在汽车中占的成本 比例很小，但在汽车使用中若出现品质问题，往往 产生严重后果，且维修成本大幅增加 。 1 护套薄壁刚度不足导致护套性能不合格 图 1 为护套总成，包括护套、密封圈和卡子， 端子与护套总成配合使用。某客户反馈使用该产品 时，当卡子装配到护套的终锁位置，发
5、现将端子插 入护套的端子空腔内所用的插入力 太小。经过试验 测量，该插入力为 8N,远小于行业标准规定的為 30N。 分析该产品的失效模式时，可以看出当端子 插入护套的过程中，护套中岛的薄壁发生了剧烈变 形，如图 2 所示。原因是端子插入护套过程中，给 护套弹舌作用力，弹舌将力传递给卡子，卡子将力 又传递给护套薄壁，由于壁薄易受力变形，所以端 子能轻易插入护套。 图 2 护套薄壁变形 收稿日期： 2015-01-27;修回日期： 2015-06-30 作者简介：王明亮 （ 1983-),男，助理工 稈师，主要从事汽车连接器设计研发工作。 汽车电器 2015 年第 12 期 Technology
6、 Material 通常的解决办法是，壁厚太薄就增加壁厚，但 在此例中增加壁厚已经没有空间。因为薄壁的外侧 是密封圈，内侧是卡子，增加厚度太多影响装配和 防水性能，增加厚度太少起不到预期效果。另一方 面，我们对卡子的结构和尺寸做了两次优化，由于 结构和卡子所处空间的限制，只能增加卡子的局部 厚度。经过试验验证，卡子优化后的实际效果并不 理想，没有真正解决防止 护套薄壁变形的问题。那 么，怎样才能解决该护套的刚性问题呢？我们不妨 运用 TRIZ创新理论的物场模型分析一下，找找解决 办法。 2 物场模型的概念 系统的作用是为了实现某种确定的功能，产品 是功能的实现。所谓功能，是指系统的输出与输入
7、之间正常的、期望存在的关系。阿奇舒勒通过对功 能的研宄，发现并总结出 3 条定律：所有的功能 都可以分解为 3 个基本元件 （ &, S2, F);一个存 在的功能必定由 3 个基本元件组成；将相互作用 的 3 个基本元件进行有机组合将形成一个功能。 理想的功能是场 F 通过物质 52 作用于物质 S,并改 变 &。其中，物质的定义取决于每个具体的应用， 可以是材料、工具、零件、人或环境等。是系统 动作的接受者， S2 通过某种形式作用在 &上。完成 某种功能所需的方法或手段就是场，它可以给系统 提供能量，促使系统发生反应， 从而实现某种效应。作用在物质 上的能量或场主要有： Me 机 械能，
8、 Th 热能， Ch 化学 能 ， E - ffe 能 ， M - 磁场， G -重力场等。功能用三角形 进行模型化，如图 3 所示。如果 图 3 物场分析模型 是一个复杂的系统，可 以用多个物场三角形来 进行模型化。 物场模型的三元件 之间的关系可以用图 4 预期效应 不足渴望效应 有害效应 模型转换 中 4 种不 同的连 线表示 。图 4 表示元件关系的连接线 3 物场模型的分类 1) 有效完整模型该功能中的三元件都存在， 且都有效，能实现设计者追求的效果。 2) 不完整模型组成功能的三元件中部分元 件不存在，需要增加元件来实现有效完整功能，或 者用一种新功能代替。 3) 非有效完整模型功
9、能中的三元件都存在， 但设计者追求的效应未能完全实现。如产生的力不 够大，温度不够高等，需要改进以达到要求。 4)有害完整模型功能中的三元件都存在， 但产生的效应 与设计者追求的效应相冲突。创新的 过程中要消除有害效应。 4 物场分析的一般解法 1)不完整模型 。一 般解法 1:补齐所缺少的元 件，增加场 F 或工具 S2，完整模型（图 5)。 2)有害完整模型。有害效应的完整模型，元 件齐全，但 S i 和 S2 之间的相互作用结果是有害的或 不希望得到的，因此场 F 是有害的。 一般解法 2:加入第 3 种物质 S3, S3 用来阻止有 害作用。 S3 可以是通过 &或 52 改变而来，或
10、者是 共同改变而来（图 6)。 图 7 加入 F2 消除有害效应 3)非有效完整模型。非有效完整模型指构成 物场模型的元件是完整的，但有用的场 f 效应不足， 比如太弱或太慢等。 一般解法 4:用另外一个场 K (或者 R和馬一 起）代替原来的场 K (或者 /及 2),如图 8 所示。 一般解法 5:增加另外一个场尸 2 来强化有用的 效应（图 9 26汽车电器 2015 年第 12 期 Technology Material 图 8 用 F2 ( S3 ) 替代 FJSJ 一般解法 6:插进一种物质 S3 并加上另一个场 来提高有用效应（图 10)。 4) 发展一种概念以支持解想要加强薄壁
11、对 卡子的支撑作用，可以插入一种机械场来达到目 的。在薄壁周围合适的位置增加加强筋，用加强筋 来提供机械场，可以提高薄壁刚度，增强薄壁对卡 子的支撑作用。 5) 实施办法护套在合理的位置增加有效的 加强筋，见图 13 和图 14。卡子在相应的位置开槽给 加强筋让位，见图 15。 图 13 护套增加有效的加强筋（俯视图） 加强筋 图 14 护套增加有效的加强筋（透视图） 5 应用物场模型解决护套的刚性问题 1) 问题描述如图 1 所示 的护套总成，由于护套中岛薄 壁没有足够的刚度，在端子插 入过程中不能给卡子提供足够 的支撑作用。 2) 建立物场模型识别 元件：卡子 =&，薄壁 =S2，支 撑作
12、用 =6。构建模型如图 11 所示。 3) 从 一 般 解 中 选 择 一 个 合 适 的 解 对 应 非 有 效完整模型有 3 个一般解法，其中一般解法 5 是在模 型场中插入一种附加场，以增强这种效应（支撑 ）， 如图 12 所示 。 开槽让位于加强筋 6)实 施 效 果 按 照 以 上 方 法 对 护 套 和 卡 子 进 行优化之后，经过试验测量，当卡子装配到护套的 终锁位置，将端子插入护套的端子空腔内，该插入 力为32N,达到行业标准规定的為 30N。 6 总结 利用 TRIZ 理论，设计者能够系统地分析问题， 快速找到问题的本质或者冲突，打破思维定势，拓 宽思路，准确地发现产品设计中需要解决的问题， 以新的视角分析问题。 参考文献： 1 徐起贺 .TPJZ 创新理论实用指南 M.北京：北京理工 大学出版社， 2011: 1-88. 2 王武军 .车用电线束插接器端子退件分析 J.汽车电器， 2014 (4)： 40-42. ( 编 辑 杨 景 ） 图 11 构 建模型 汽车电器 2015 年第 12 期之 7