洗衣机演进史:从手摇到现代电动机型的全景回顾
背景
机械洗衣机现身于19世纪初,均为手动。早期模型通过摩擦洗涤,后期模型通过水中搅动衣物清洗。1850年代出现蒸汽动力商用洗衣机,但家用洗衣机直到20世纪初仍全手动,此后多家公司开始制造电动机型。自动电动洗衣机公司和赫利机器公司均于1907年销售电动洗衣机,美泰1911年推出电动绞干机。1947年本迪克斯推出首台全自动洗衣机,1953年甩干机超越绞干机流行。
美国最后一台绞干洗衣机于1990年6月在威斯康星州里彭的速皇工厂下线。今日美国主要制造商有通用电气、美泰(蒙哥马利·沃德)、速皇(阿玛纳和蒙哥马利·沃德)、惠而浦(肯莫尔)、白氏合并(弗里吉代尔和西屋)。
现有众多型号功能各异,但除控制面板外差异极小。家用洗衣机与洗衣店顶开式洗衣机唯一区别在于结构坚固度。
洗衣机由电机驱动,通过称为变速器的单元连接搅拌器。电机和变速器靠近机器底部,搅拌器贯穿机器中部。变速器类似汽车变速箱,改变搅拌器转速和方向。一个方向(洗涤)时,变速器将搅拌器和内筒(带小孔的内桶)旋转转为前后摆动。控制反转电机(甩干)时,变速器锁死,搅拌器、变速器和内筒作为整体旋转。无变速器变速换向,离心力甩尽衣物水分。电机也连接水泵。电机反向(甩干)时,水泵排出桶内水经排水管排出。
他国销售机型功能不同。英国(及可能很快全欧洲)强制要求的组件叫盖锁。通常掀盖洗衣机为安全必须停机。但在英国,洗衣机运行时盖子必须锁闭。
原材料
洗衣机许多部件由钢板制造,通常镀锌提高防锈。钢厂以卷材供货,可最小浪费切割或自动送入成型。速皇某机型内筒用不锈钢。其他机型用适合瓷釉涂层的钢(称珐琅铁)。洗衣桶(
除非打开机柜不可见,通常用珐琅铁瓷釉涂层。惠而浦例外,外桶用塑料代替珐琅铁。
许多其他部件也为塑料。制造商接收原生塑料,制造蚂蚁大小颗粒,用于不承重和/或需极佳防锈的部件。如水泵、桶护罩(防衣物甩出内筒入外桶或机柜)、搅拌器。
变速器通常用铸铝,以锭料到厂——20磅铝板。废料通常重熔再用。软管、控制器(定时器、开关等)、电机从其他制造商采购预制件。
制造工艺
制造分为制造(制件)、分装配(组件装配)、总装(组件组装成成品)。制造含多道工序,各针对特定原材料——钢板、塑料、铝。零件制成后装配;主要分装配包括变速器、水泵、内外桶、平衡环、喷漆件。最后分装配装入外壳成成品。
制造
- 大部分钢板件由冲床成型。名副其实,机器将钢板压入模具两半之间。金属成型为模具两半间空间形状。单模成型易起皱、裂、撕,故通常用多模成型各部件。可能时钢卷直接送入冲床。不可行时切长人工(或大件如机柜自动)放入模具。
- 塑料件在注塑机成型,金属模具有一或多个型腔。塑料加热熔点后高压注入模具。水冷却固化。开模顶针顶出。观察塑料件常见顶针留下的小圆圈。
- 铝变速器件在压铸机粗成型,工作原理似注塑但不用压力。
熔融金属机械勺入模具冷却。粗铸件再经钻孔、刮削关键面、切削余料精加工成最终形状。
分装配
- 变速器由工人手工装配,螺栓、卡入或压入(过盈配合)数根轴和齿轮。加定量油并螺栓锁紧。
- 水泵自动装配。机器人放入叶轮和密封件于盖体,密封水泵。有厂用热封,有用振动(产热)封。
- 桶件在冲床制造,分装配自动完成。卷成筒状,侧缝焊接。焊缝打磨平滑,筒置于扩张器拉伸成最终形状。底焊接筒底,焊缝亦打磨。不锈钢桶抛光防勾衣。否则桶浸底漆溶液加热至约870℃(1600℉)固化。不可见桶(洗衣桶)到此结束。可见桶(内筒)按相同程序喷面漆,赋白或蓝色。
- 平衡环是稳定洗衣机的大配重。外壳塑料,内熔融金属环增强。加水泥精确平衡。此环重超20磅,防止运行时“走动”。
- 洗衣机制造商采用多种喷漆工艺。有厂用钢厂预涂漆钢。虽便宜但切口未漆防锈差。其他厂用化学品清洁预处理再喷漆。有用粉末漆(面粉状),混合空气赋电荷喷涂,工件挂空中输送带赋相反电荷相吸。喷涂后进烘箱熔融漆粉,冷却完成。
总装
- 从变速器安装于平衡环开始。变速器置于螺栓固定在洗衣桶上的轴承;洗衣桶坐传送带。另一轴承(下轴承)、制动组件、驱动带轮装于变速器末端。枢转机构枢转穹顶和支腿螺栓固定组件。
- 用液压机构将此模块吊装至洗衣机底座。弹簧固定模块与底座。加密封,内筒螺栓固定于洗衣桶内变速器,塑料盖卡入。连接搅拌器与变速器的塑料轮毂螺栓固定于变速器输出轴末端。搅拌器卡入轮毂。
- 水泵和安装支架螺栓固定于电机,加护罩防漏。此组件螺栓固定洗衣机底座,通过皮带和软管连接变速器模块。
- 盖铰链安装于盖和顶盖。洗衣机顶盖螺栓固定机柜,带铰链便于维护。混水阀控制冷热混合,螺栓固定机柜背面。图形面板提供文字图标说明控制,安装于控制面板;控制器从背面安装。布线作为一个单元称线束。线束一端夹控制接头,另端穿顶盖孔接电机。因体积重,机柜总成由机器人放入洗衣机。
- 机柜螺栓固定底座,控制器与模块电机配合接头卡合。排水管穿机柜加鹅颈管,赋钩状挂入排水口。测试后螺栓固定前面板,加资料附件包。
- 成品自动装箱。机器打开平装纸箱套住洗衣机。上下盖同时折叠胶合。机器压顶底确保胶固化。胶固化后机器打包带缠箱顶增强叉车吊运强度(顶吊减损坏风险)。
质量控制
外购件进厂抽检,大部分分装配也检。如所有变速器自动测试运转、噪音、振动。所有水泵用气密性测试,自动装配自动测、手工装配手工测。所有喷漆件目检缺陷。日抽样置洗涤剂、漂白剂、蒸汽浴腐蚀测试。总装后注水测试噪音、振动、外观缺陷,控制机构功能。包装后部分机型经严酷测试模拟运输工况验证包装。
副产品/废料
剩余钢板废料售金属回收,剩铝重熔再用。剩塑料粉碎小块用于非外观件(颜色难一致)。未用粉末漆自动回收再用。喷漆等工艺化学品反应转化为无害废料安全处置。
未来展望
电机成本降、寿命增,将使直驱电机洗衣机经济可行,更通用、更安静。另一趋势是顶开式逐渐被前开式取代,因其用水少满足政府用水限制。日本测试气泡洗衣机而非搅拌器。用计算机“感知”衣物脏污程度,产生相应气泡活动去污。称“模糊逻辑”因比普通计算机更拟人逻辑。若成功将推广。更远未来可能用超声波洗衣——频率超
20,000次/秒,人耳不可辨。
尽管目前美国家用洗衣机多为顶开式,但前开式将逐渐取代。因用水少满足政府限制。日本测试气泡洗衣机而非搅拌器。用计算机“感知”衣物脏污程度,产生相应气泡活动去污。
制造工艺