Discussion on Standardized Structure Design Methods of Refrigerator U-shell 戴胜萍黄胜华方伟
（长虹美菱股份有限公司合肥230601）
摘要：冰箱产品开发周期短，对设计人员来说，面临的挑战就是如何快速准确地完成产品的设计工作。本文总结了冰箱U壳结构标准化技术方案及设计方法，其目的是整合内销和出口等多种U壳需求，形成统一输出接口平台，提升产品研发效率和生产效率，为企业创造更多的利润。 关键词：标准化；设计；U壳
Abstract：Because of the development cycle of refrigerator products being short,designers are challenged by how to finish the product design works in a quick and accurate manner.This paper summarizes the standardized technical schemes and design methods of the refrigerator U-shell structures,for the purpose of integrating the domestic and export product needs for various U-shell structures to establish a unified output interface platform,thus creating more profits for the enterprise with the improved product R&D efficiency and production efficiency.
Key words:standardized;design;U-shell
引言
随着市场对冰箱产品的个性化、差异化要求越来越高，冰箱企业对产品线进行标准化的要求也越来越迫切。U壳是冰箱箱体最基础的核心零部件，大部分关键零部件，如冰箱门体、箱胆、底板、支架、压缩机底板、压缩机后盖、梁、后背板、电器盒座等零部件均在其基础上进行装配。所以冰箱u壳标准化是冰箱产品标准化建设的第一步，也是产品标准化建设的基础。冰箱U壳标准化成果对企业零部件标准化及通用化至关重要，可以在一定范围内简化产品品种及零部件数量，扩大零部件的互换性，形成规模采购，降低采购成本。
本文研究成果不仅使企业冰箱产品零部件标准化水平得以提高，并且为冰箱企业u壳的设计开发提供了参考依据。根据本文研究成果，u壳可以建立自动化轧辐生产线，可以大幅度提升生产效率，解决u壳生产瓶颈，为推动企业自动化生产提供了良好的技术支持平台。
1背景
冰箱企业在长年累月生产过程中，u壳安装接口日积月累，产生种类繁多的U壳。U壳安装接口的不统一，严重影响了冰箱企业研发效率和生产效率，无形中增加了生产及开发等管理成本。因此，冰箱企业迫切需要应用先进的创新及管理理念来开展一场冰箱产品核心零部件U壳的变革——U壳结构标准化。以标准化U壳为出发点的箱体平台，各个核心零部件输入输出接口统一，可以缩短产品开发周期，
减少零部件种类，形成规模化生产，同时可以避免新产品零部件出现质量问题的风险。
以下为冰箱企业u壳非标常见生产现状：
1）u壳正面及背面槽型多种化（导致各平台相关零部件种类多，且无法互换）O
2）其它核心零部件接口多种化，给生产和工艺带来较大的影响（如合页、电器盒座、支架、下梁等）。
3）生产线设备无法兼容生产各型号U壳，需建立多
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条生产线。
4）U壳冲切模具种类多，换模频繁，生产及管理困难。
5）设计效率低，设计师主要精力经常在确认选用哪种结构U壳及相关零部件。
6）零部件结构错误率高，更改图纸或改模频繁。
2技术方案
根据U壳非标遇到的问题，本文提出U壳结构标准化技术方案：
1）结合实际生产设备、生产工艺及现有资源投入能力，梳理各平台或各型号u壳结构，兼容冰箱企业常见的内外销箱体平台，形成统一u壳设计平台，达到提升生产效率的目的。
2）形成U壳标准化结构设计规范文件，对新品设计进行强制约束和指导，控制设计师随意设计的行为。
3）建立U壳标准化3D模型，提升设计效率。在3D 模型中通用结构不允许更改，可选结构可以根据产品功能需要进行选用，可选结构的尺寸不允许更改。
4）特殊冰箱U壳的处理：梳理特殊冰箱功能需求，例如海外大客户特殊要求，如日本要求冰箱后背固定在墙壁上，优先考虑在U壳上进行通用结构统一，不能实现统一，进行限制，不允许其它新品借用，随着特殊产品的退市自然退市处理。
3设计方法
3.1U壳结构划分
根据u壳结构及生产特点，将U壳结构分为2大类进行标准化：通用结构和可选结构，见图1。
其中通用结构为所有冰箱类产品U壳标准接口，可选结构按产品功能选用。详细3D结构划分见图2（图2只示意了U壳左边结构）。图2中的上前角、下前角、上后角、下后角为U壳通用结构；正面槽型和背面槽型为U壳通用结构；中梁安装孔、假梁安装孔及电器孔等为U壳可选结构。可选结构根据产品功能需求进行确定。
3.2设计方法
1）以冰箱箱体平台为基准，锁定内外销U壳宽度和深度系列。
U壳结构标准化后，可实现内外销各平台箱体统一。箱体平台的统一，可以大幅度减少与u壳连接的零部件种类，如合页、中梁、下梁、支架、底板、压缩机底板、压缩机后盖、合页盖、衬盒、电器盒座、假梁组件等，
给上述零部件带来标准化的途径。
2）U壳正面槽型和后背槽型均统一。
U壳正面和后背槽型的统一，U壳实现轧辐线自动化生产，同时，生产U壳的各轧辐线可以混线生产，避免了传统的生产线不兼容，导致部分产线产能紧张，部分产线产能过剩等生产尖锐问题。生产线的统一，U壳生产效率得以飞速提升，释放了较大的生产资源，同时 可以节省生产线人工加班成本。
U壳后背槽型的统一，与之连接的后背板实现轧辐线生产。后背板可以按照一个箱体宽度一种后背板（后背板高度生产线可调）。后背板自动化生产后，后背板成本可较大幅度降低。另外，后续开发的新品后背板，
基本不用再新开成套飯金模具，单个后背板可节省几十万的模具费用。
3）U壳通用结构标准化，安装接口尺寸不允许修改，减少冲切模具种类及换模频率，提升生产效率，解决冰箱企业经常遇到的U壳生产瓶颈问题。
U壳通用结构安装接口统一，与U壳连接的几个关键零部件可以同步标准化及实现轧辐线自动化生产，如
图2U壳结构划分示意图图1u壳结构分类
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下梁，可以按一个箱体宽度一种下梁进行标准化。下梁系列槽型一致，故下梁可以采用轧辐线生产以降低下梁成本；另外，压缩机底板、压缩机后盖及底板等关键飯金件，可以按一个箱体宽度一种压缩机底板、压缩机后盖及底板进行标准化，压缩机底板可以实现轧辐线生产以降低压缩机底板成本，压缩机后盖和底板可以实现部分工序模具通用，以节省模具费用。
U壳上前角及下前角安装接口的统一，上合页、下合页、合页盖及衬盒均可以同步标准化，实现规模化采购以降低采购成本。
U壳下后角安装接口的统一，支架可以按照一个箱体深度一种支架进行同步标准化，支架主体可以避免重复开模，减少模具费用。
4)U壳可选结构标准化，可选的结构安装接口尺寸不允许修改，可选结构定位尺寸可以按照推荐值进行选用。可选结构根据产品需求确定是否选用。
U壳可选结构冲切模具放置在轧辐线预备位置，需要的时候自动化安装到位即可，不用单独更换模具，以提升生产效率。
U壳可选结构安装接口统一，与U壳连接的电器盒座可以统一成一种，减少电器盒座种类，实现大批量
采购以降低采购成本。与U壳连接的中梁，可以按一个箱体宽度一种中梁进行标准化。中梁系列槽型统一，中梁可以采用轧辐线生产以降低中梁成本。与u壳连接的假梁组件，可以按一个箱体宽度一种假梁组件进行标准化，减少物料种类，形成大批量采购条件，降低采购成本。
3.33D模型建模方法
根据U壳标准化技术方案及设计方法，在三维设计软件中建立U壳标准化3D模型以提高设计师研发效率。通过三维软件二次开发功能，将U壳通用结构固化到U 壳建模过程中，不允许设计师进行修改。将可选结构中的安装接口尺寸同样固化到U壳建模步骤中，不允许设计师进行修改。可选结构仅能修改定位尺寸和确定是否需要选用该接口。本文建模方法(建好的人机交互截面见图3)，可以解决设计师随意调整尺寸的习惯，设计师只需要按照产品要求输入几个外形尺寸及功能需求后，需要的最终U壳3D图纸立即创建完毕，“傻瓜式”设计，方便又快捷，同时可以防错，一步到位，设计效率提升幅度显而易见。作者建好的U壳3D模型见图3。
4U壳标准化事例验证
为了更直观地说明U壳标准化实施过程，下面结合我司U壳标准化情况进行举例说明U壳标准化实施过程, U壳结构划分方法见图4和图5O
1)U壳正面槽型由三种整合为一种
整合内销和出口产品平台，U壳连接箱胆、梁的输出接口统一，即U壳正面槽型由三种整合为一种。U壳标准化实施过程中，产品结构、工艺和生产设备等各个方面均有较大的改进，公司现有冰箱产品U壳生产线和设备均无法满足标准化后的冰箱U壳生产。为此，公司按批量生产的模式改进旧生产线和新建U壳自动化轧辐生产线，解决U壳生产瓶颈。
2)U壳后背槽型由2种整合为一种新的后背槽型
v3
主舞示意图
T调整U壳外形尺寸
一一♦选配结构，根据产品需求选
用
图3U壳3D模型示意图
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Appliances
根据生产提出的需求，对冰箱后背槽型重新优化设计为一种新后背槽型，新槽型可以取消冰箱后背堵漏海绵，降低产品成本的同时可以减少流水线生产工序，达到减少1-2人的目的，实现经济收益。
3）U壳结构按通用结构和可选结构进行标准化
①通用结构：
图1中的上前角、下前角，上后角和下后角为通用结构。此4大结构（左右对称为8个）标准化后，U壳各个拐角冲切模具形成统一，在U壳自动化生产过程中，无需换模，可以大幅度提升U壳生产效率（更换一批次冲切模具至少需2h）。与U壳4大拐角部位连接的零部件（如合页加强板、衬盒、合页、支架、梁、压缩机底板、压缩机后盖等）按U壳标准化成果同步标准化，U壳装配的零部件物料种类得到有效控制。
②可选结构：
图1中的中梁安装孔、假梁安装孔、电气孔等为可选结构，根据产品功能需要进行可选。其中，电气孔分为2大类：大电气孔和小电气孔。
大电气孔适合高配冰箱或功能复杂的冰箱使用，成
图4U壳2D图纸示意图1
图5U壳2D图纸示意图2本较高小电气孔适合低配冰箱或功能简单的冰箱使用，成本低廉。为了减少电器盒座种类和冲切模具种类，大电气孔和小电气孔安装接口尺寸各自皆为通用尺寸，即标准化尺寸，设计过程中不允许修改。电气孔是否需要根据产品功能需求进行可选，例如小冰箱电气孔设置在冰箱后背，U壳顶部就不需要电气孔。
为了减少中梁、假梁种类和冲切模具种类，中梁和假梁安装孔安装接口均为通用尺寸，不允许修改，但是定位尺寸可以根据产品需要进行更改。中梁和假梁安装接口是否需要根据产品类型进行选择，例如对开门冰箱就不需要中梁和假梁安装孔。
5经济效益
joyvpn5.1直接经济
以作者公司进行说明U壳标准化带来的经济效益：
1）冲切备模从400副减少到200副，模具通用性提高50%，冲切模按2万/副进行计算，模具费用每年至少节约240万。
2）U壳后背槽型标准化为新槽型，取消冰箱后背密封海绵，每台冰箱材料成本节约2元左右，按冰箱年产量500多万台进行计算，每年至少节约1000万。同时减少1个操作工位，为公司节约人力成本。
3）建立U壳标准化3D模型设计平台
3D模型建立前，设计师至少需要花费2天时间进行U壳3D建模和出2D图纸。U壳3D模型设计平台建立后，设计师只需要按照零件模板中的导引填写U壳外形尺寸及可选功能参数即可创建所需要的U壳3D模型，再根据模型中的2D模板出2D工程图即可（2D图纸已模板化，设计师只需要维护图纸外观），U壳设计在30min内设计完毕，研发效率提升一目了然。
环氧树脂涂层5.2间接经济
1）建立U壳自动化轧辐生产线
创造规模经济，降低U壳生产成本，使得生产线能发挥最大的生产效率，生产效率至少提高50%以上（U 壳4个拐角冲切模具统一，可选结构冲切模具预留在轧
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表1U壳物料数量对比表
类别标准化前标准化后备注
U壳456218物料减少52%。标准化后的的U壳物料大部分为结构相同，颜不同的U壳。颜不同的U 壳基本不影响轧辗线生产。
辐线上，需要的时候自动化安装到位即可)。
2)提高产品一次性成功率
①®免重复过去的错误；
谿用成熟通用件可减少新产品故障率和质量风险；
③
减少维修成本。
3)物料通用率提升
以作者公司U壳标准化后U壳种类进行对比说明，详细细节见表1。
4)配套零部件标准化
U壳结构标准化后，带来的其它显著效益是配套零部件实现同步标准化，配套零部件标准化后，取得的经济效益有：物料种类减少，生产工艺简化，研发效率提升，规模采购等，同时有效解决生产线零部件容易装错的问题。
5)环保贡献
U壳正面和后背槽型优化设计，新的U壳结构可以实现取消喷涂工艺，新U壳采用PCM彩板，在环保方面有较大改善。
6结论
U壳标准化的目的是提高U壳设计效率，缩短产品开发周期，提高产品质量和可靠性，实现规模化生产，进而降低生产成本及零部件成本，为企业带来可观的经济效益。U壳结构标准化是技术成果转化为生产力的最佳途径叫
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金银花绿原酸作者简介：
藏胜萍(1973.10-)，女，本科，璽性成形H艺及设备专也工程!»,
主要从事家用电冰箱绪构研发工作”
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寿命缺陷和可靠性检测有关工具，形成现场和非现场检查有机结合的监管方式，不仅可以大大提高政府对风险分析、预测判断的能力，也为多种工具手段融入政府精准执法工作提供了一个全新的视角o
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作者简介：
谢海俊(1973-)，南京航空航天大学本科毕业、公共管理硕士，工程
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师，研究方向为进出口商品检验和政策。
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