冰箱结构设计要素分析

冰箱结构设计要素分析

王鲁杰

身份证号：15262919861120005X

摘要：随着社会的发展和进步，人们的生活水平不断提高，冰箱已经走入成千上万的家庭，成为一种普及率非常高的家电产品。然而一款好的冰箱设计并不简单，不仅要美观、实用，还要好用、易用，同时成本也要低。这些所有的需求都体现在对构成冰箱的数百个零件的设计上，只有对每个零件的材料、颜色、功能、结构都有详细的了解，才能设计出一款真正受欢迎的冰箱。

本文从外观、使用、成本等方面分析了冰箱主要零部件的设计要素。

关键词:冰箱；结构；设计；材料；成本

1. 冰箱主要零部件的结构设计

1.1冰箱侧板

冰箱侧板的材料主要是喷涂冷轧板和彩钢板，厚度在0.4mm左右。目前喷涂冷轧板已逐步被彩钢板替代，彩钢板的基材是热镀锌板，根据表面处理的不同主要分为VCM覆膜板及PCM预涂板，前者的外观档次更高，后者的成本更低，但是可以使用双面压花工艺提高外观效果。由于冰箱侧板在使用中一般被遮蔽，不属于用户直接或者经常看到、接触到的部分，一般可以使用成本更低的PCM预涂板。冰箱侧板一般采用罗拉线生产，设计时要注意罗拉槽截面尺寸以及上、中、下铰链孔位、压缩机托板孔位的要求。

1.2冰箱后背板

   冰箱后背板的材料主要是PP中空板及金属板。一般低端产品采用PP中空板，中高端及有防火要求的市场需采用金属板。金属板主要是热镀锌板及压花热镀铝锌板，厚度在0.3mm左右。后背板采用钣金冲压模具生产，设计时需注意与侧板罗拉槽的配合尺寸要求。

1.2冰箱内胆

冰箱内胆即冰箱箱体和门体的内壁，材料主要是ABS和HIPS。ABS内胆表面光泽度更高，物理性能也比更好，可耐油、耐腐蚀，使用寿命长，但价格比较昂贵，HIPS内胆综合性能要低于ABS材料，但成本低。冰箱内胆采用吸塑模具生产，有凸模成型和凹模成型，设计时需注意与模具接触的一面尺寸精度较高，不接触的一面尺寸精度较低。由于采用吸塑工艺，圆角的设计也非常重要，不能太小，否则会产生皴裂、褶皱等问题。

1.3冰箱保温层

目前冰箱保温层的材料主要是硬质聚氨基甲酸酯泡沫，零ODP，不会破坏臭氧层。

结构设计时，最主要的工作就是确定冰箱保温层的厚度，这关系到整个冰箱的保温性能及能效水平。一般冷藏保温层厚度在45mm左右，冷冻保温层厚度在70mm左右，注意局部保温层的厚度一般要大于25mm，否则空间太小会影响泡料流动。如果要在冰箱尺寸不变的情况下增大冰箱容积，通常是将保温层厚度减薄，并增加真空隔热板。

由于冰箱发泡时会挤压腔体内的空气，所以需要在相应结构件上设置排气孔，避免泡料流到末端时困气，从而产生空泡。另外泡料膨胀时也会产生很大的压力，与泡料接触的结构件需注意增加加强筋或者设置加强铁以提高其强度和刚度。

1.4冰箱面板

冰箱面板，是用户选择冰箱时考虑的重要因素。好的面板不仅能美化家居整体环境，还能起到对冰箱的保护作用，延长冰箱使用寿命。

冰箱面板材料主要是钢板及玻璃。钢板厚度在0.6mm左右，主要有不锈钢、VCM覆膜板及PCM预涂板，成本是依次降低的，不锈钢除了本色银色以外，还有黑色及拉丝等多种颜色及表面处理工艺，可以呈现出不同的效果。玻璃的厚度在3.0mm左右，优点是美观，耐指纹、耐油污，缺点是成本高，有破碎风险。

冰箱面板采用钢板时，由于泡料膨胀产生的压力会使钢板产生应力变形，因此会在面板表面产生晃坑等缺陷，解决方法之一是在面板内部粘贴毛毡。

1.5冰箱门封条

冰箱门封条的材料主要为聚氯乙烯（PVC )，以及在此基础上添加其他配方提高门封性能的复合PVC。门封的主要作用是阻隔冰箱内外部环境，保证冰箱内部温度。门封除要耐用牢固之外，还要具有较强的耐腐蚀性，防止因酸碱等物质的侵蚀而降低门封的密封效果。门封是冰箱的重要零部件之一，对能效的影响非常大，其内部气囊的设计非常关键。

1.6冰箱内饰件

  冰箱内饰件即冰箱内部的层架、抽屉、门搁架的统称。层架的主体材料一般使用玻璃；门搁架和抽屉面板一般使用透明PS，用户能看到里面存放的食物，通透性也更好；抽屉框一般使用HIPS或者PP，PP成本更低，但尺寸精确度略差；现在有一些高档产品也采用铝合金抽屉面板。

2. 冰箱结构件的设计思路

2.1外观

外观是用户选择产品的关键因素，不同国家、不同年龄用户的审美都不一样，所以外观设计也需要多样化，以满足不同群体的需求。年轻人更喜欢靓丽鲜艳的色彩，中老年人可能更喜欢深厚稳重的颜色。玻璃面板在国内更受欢迎，国外却是金属面板更受欢迎，尤其是不锈钢被认为是高档产品的要求。

冰箱内胆，由于一般采用吸塑工艺，圆角不能太小，但过于大的圆角又会使产品形成圆润的风格，如果设计目标是硬朗风格，就需要尽量减小圆角，这就需要吸塑工艺的妥协或者提升。

层架、抽屉、门搁架的装饰条为了美观，可以采用烫印工艺，或者使用铝合金材料，不过烫印不符合欧洲地区的食品安全要求，现在有PET覆膜工艺，可以达到烫印的效果，同时又符合食品安全要求。

2.2易用性

易用性可能不是用户选择冰箱时考虑的重要因素，因为很多用户对此并没有概念，但在用户后期使用中却是可以逐步体验出来的，从而改变用户对这个品牌的看法。所以易用性也是结构设计中需要重点考虑的因素之一。

比如一般的对开门冰箱，拉手都是在冷藏门和冷冻门中间，用户同时关闭两个门时就会夹手，所以一般冰箱都会在拉手位置贴一张注意标签，提示用户不能同时关门。但现在最新的设计将拉手横向设置在了冷藏门和冷冻门的中部，这样就杜绝了夹手的风险，同时缩小了冷藏门和冷冻门中间的间隙，看起来更加美观。

再比如多门冰箱冷藏门的翻转梁，门体关闭时翻转梁处于水平状态，用于密封冷藏左门和右门之间的间隙，门体打开时，翻转梁会随导向槽旋转90度左右，处于垂直状态。但用户有时会在开门状态下转动翻转梁，将其处于水平状态，这样关门时会导致翻转梁顶部的导向块和箱体顶部的导向槽相撞。为避免这种情况发生，一般会在翻转梁上设置提示标签。但某些品牌，将翻转梁顶部的导向块设计为可伸缩结构，当翻转梁顶部的导向块相撞时，会自动压缩回去，这就是一种从用户角度考虑，提升易用性的设计。

还有一些抽屉采用金属直线导轨，优点是拉出距离长，推拉顺滑，但大部分直线导轨和抽屉的安装扣位都设计的太紧，拆卸时需要费很大力气，导致很多用户不知道如何拆卸。

2.3质量和成本

随着冰箱市场的逐渐饱和，行业竞争的加剧，整体利润率也在不断下滑，所以成本是设计时重要的考虑因素，但过低的成本又会降低冰箱质量，毕竟冰箱属于耐用消费品，所以需要设计人员在质量和成本之间进行平衡，要在不影响质量的前提下做出更低成本的设计，但同时在一些关键部位，为了提升质量，即使成本上升也要采用。

冰箱铰链的加强铁，过去普遍使用局部加强铁，但由于门体较重，加强铁还是会发生微小位移，从而导致门体变形，所以现在出于提升质量的考虑，铰链加强铁都采用全宽加强铁。

风道盖板，过去普遍采用HIPS材料，由于此处对尺寸精度要求不是很高，所以可以更改为PP降低成本。烫印装饰条，即不符合相关食品安全要求，成本也高，可以改用PET覆膜工艺。

综上所述，冰箱的结构设计非常重要，关乎到冰箱的整体质量以及用户后期使用的效果，结构设计者需要在设计过程中不断总结，不断学习，做到精益求精。

参考文献

[1]刘高飞.冰箱零件结构设计分析[J].企业技术开发,2018,33(23):18-19.

[2]杨德华,陈立新.冰箱零件结构的设计方法[J].家电科技,2019(02):66-69