嵌入式蒸烤箱內膽跌落爆瓷的研究

劉 彪

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519000）

引言

隨著人民生活水平的不斷提高，家用電器的種類，越來越多樣化、專業化，嵌入式蒸烤箱作為歐美人，常用的烹飪器具，目前逐漸被國內，尤其是年青的消費者所接受。

由于不銹鋼材質的內膽腔體，在耐高溫后容易變黃、發黑且不容易清潔，現市場上中高端的蒸烤箱，大多采用含碳量較底的（一般≤0.08 %）低碳鋼或無碳鋼鋼板，表面搪瓷處理。然而占瓷釉總量的（40 ～60）%有氧化硅、氧化鋯、氧化鈦，本身比較脆，如果碰到堅硬的物體，很容易產生爆裂，從而造成產品不良。為了解決嵌入式蒸烤箱內膽腔體爆瓷的問題，很多蒸烤箱生產廠家，在搪瓷釉的選擇上，盡量選擇密著劑比較好的搪瓷釉，然而搪瓷釉密著劑當到達一定比例，勢必會影響食品的健康安全，過不了相關的食品安全測試。

從上述分析來看，僅僅是從內膽腔體搪瓷鋼板的選材，搪瓷釉粉的選擇上進行改善，并不能真正解決嵌入式蒸烤箱搪瓷件的爆瓷問題，作為蒸烤箱生產廠家，應該在產品設計源頭，采用搪瓷件不容易爆瓷的結構設計（比如：①盡量采用整個大面，避免零件形狀突變、尖角。②盡量減少零件的翻孔、翻邊、沖孔。③保證零件的壁厚和強度。④焊接后的兩個零件，搪瓷零件的表面一定要平整、光滑，不能有凸點或凹坑。⑤搪瓷吊掛孔設計的位置一定要合理，方便零部件噴釉粉的同時，不能影響零部件外觀。⑥固定搪瓷零部件的內部支撐，一定要穩固、可靠），才能在最大程度的減少或避免嵌入式蒸烤箱在運輸或跌落的過程中，搪瓷件爆瓷問題的產生。

1 烤箱跌落仿真分析

用電子稱稱取嵌入式蒸烤箱，打包好后的實際重量，根據GB/T 1019-2008《家用和類似用途電器包裝通則》，5.9 跌落實驗的要求，選擇表3 對應的流通條件和相對高度后（見圖1）。

圖1 運輸實驗跌落高度

用模擬仿真的軟件，將嵌入式蒸烤箱，整體模型進行網格劃分，設置好主要零部件的材料力學、性能（包括密度、彈性模量、泊松比、屈服強度等）以及相關約束后，模似在常溫下，對嵌入式蒸烤箱進行一角三棱五面（不含整機頂面），做跌落測試仿真（見圖2）。

2 仿真結果分析

利用虛擬仿真軟件，對嵌入式蒸烤箱跌落測試時的方式與狀態進行動態模擬分析，根據分析得出的數據和圖片可以看出，加強框左上角、右上角“R”變形指數較高（如圖3 （a）所示），存在爆瓷的隱患，分析其變形的主要原因是內膽腔體的前后、左右、上下的支撐強度不夠，整機跌落時，由于內膽的重量較重，對加強框產生較大拉扯，在加強框左上角、右上角“R”處，產生較大的形變，通過重新設置內膽腔體的支撐約束條件和參數，進行仿真模擬可以看出，原加強框左上角、右上角“R”產生形變，得已改善（如圖3（b）所示）。

圖3 仿真動態模擬

3 產品結構的優化

3.1 內膽支撐結構的優化

根據仿真模擬得出最佳仿真結果和整改方向，需對嵌入式蒸烤箱，內膽腔體實際的支撐結構，進行有針對性的加強。由于內膽腔體里面裝配有油脂盤、左右承架、烤架、蒸盤、說明書、包材等相關零部件，再加上本身的重量，重量較重，僅靠內膽腔體后部，薄弱的支撐支架支撐（如圖4（a）所示），強度嚴重不足，從前面實際的跌落測試也可以看出，內膽后部支撐支架跌落測試后，很容易發生變形，起不到支撐整個內膽腔體的作用，因此需增加焊接，“C”字形支撐板（如圖4（b）所示），增強支撐支架對內膽腔體的支撐強度，從而避免整機跌落測試時，支撐支架因強度不足，造成內膽腔體對加強框較大拉扯，引起內膽爆瓷。

圖4 增加支撐板

通過在左右側板上增焊側支架（如圖5，所示），使之與包裹在內膽腔體外的隔熱棉接觸，減少嵌入式蒸烤箱整機跌落測試時，內膽腔體的左右晃動，造成對加強框的拉扯，引起嵌入式蒸烤箱搪瓷件的爆瓷。

圖5 左右側板，增焊側支架

3.2 包裝泡沫的優化

對左右泡沫采用避空設計（如圖6，所示），讓與內膽腔體連接的框架（左）、框架（右）在整機跌落測試的過程中，不與左右泡沫接觸，防止蒸烤箱在做整機跌落測試時，框架（左）、框架（右）對內膽腔體，加強框進行拉扯，造成嵌入式蒸烤箱搪瓷件的爆瓷。

圖6 泡沫避空設計

4 優化方案前后結果的對比

優化前：將整機打包好，用稱稱取打包好的整機毛重，根據GB/T 1019-2008《家用和類似用途電器包裝通則》選擇表3 對應的流通條件1a和相對高度后（見圖1），在常溫下，對嵌入式蒸烤箱進行一角三棱五面（一角：整機右下角與左下角都行；不含整機頂面），的跌落測試（見圖2）。測試完畢后，對整機馬上進行拆包檢查，發現加強框左上角“R”與右上角“R”處，產生了爆瓷現象（如圖7（a）所示）。

圖7 優化前后跌落測試效果對比

優化后：首先對嵌入式蒸烤箱內膽腔體后部的支撐支架，增焊“C”字形支撐板，對左、右側板增焊側支架，增加了嵌入式蒸烤箱跌落測試過程中，內膽腔體支撐強度，避免跌落測試時，內膽腔體前后、左右、上下的晃動，造成內膽腔體的爆瓷；然后對左、右泡沫，采用避空框架（左）、框架（右）的設計，防止蒸烤箱在做整機跌落時，脆性的搪瓷件受力，造成搪瓷件爆瓷；通過以上兩個方面的優化，對嵌入式蒸烤箱重新進行跌落測試，跌落測試完畢后，對整機進行拆包檢查，沒有發現加強框左上角、右上角“R”以及整機其它搪瓷件部位，有爆瓷現象（如圖7（b）所示）。

5 結論

本文通過對嵌入式蒸烤箱跌落測試，進行虛擬的仿真分析，準確的找出嵌入式蒸烤箱在跌落過程中，整機結構所存在的問題點（薄弱點），針對問題點提出建設性的整改措施，更改相關參數和約束條件后，重新進行仿真計算，通過模擬仿真，可以很直觀的展現嵌入式蒸烤箱在跌落測試過程中，實驗室無法觀測的，產品發生形變的狀況，然后不斷調整相關約束條件和參數，從而得出最佳仿真結果和改善方向。通過得出的最佳仿真結果和改善方向，對嵌入式蒸烤箱的實際結構做進一步，有針對性的加強和整改（如：①支撐支架增加強度， ②左右側板上增焊側支架， ③左右泡沫采用避空設計），然后重新裝機送檢復測，拆機檢查嵌入式蒸烤箱整機跌落爆瓷的問題，有沒有得到解決，從復測的結果來看，采用此方法，能夠大大降低實驗和開發成本，提高了研發的效率。