嵌入式蒸烤箱内胆跌落爆瓷的研究

刘 彪

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519000）

引言

随着人民生活水平的不断提高，家用电器的种类，越来越多样化、专业化，嵌入式蒸烤箱作为欧美人，常用的烹饪器具，目前逐渐被国内，尤其是年青的消费者所接受。

由于不锈钢材质的内胆腔体，在耐高温后容易变黄、发黑且不容易清洁，现市场上中高端的蒸烤箱，大多采用含碳量较底的（一般≤0.08 %）低碳钢或无碳钢钢板，表面搪瓷处理。然而占瓷釉总量的（40 ～60）%有氧化硅、氧化锆、氧化钛，本身比较脆，如果碰到坚硬的物体，很容易产生爆裂，从而造成产品不良。为了解决嵌入式蒸烤箱内胆腔体爆瓷的问题，很多蒸烤箱生产厂家，在搪瓷釉的选择上，尽量选择密着剂比较好的搪瓷釉，然而搪瓷釉密着剂当到达一定比例，势必会影响食品的健康安全，过不了相关的食品安全测试。

从上述分析来看，仅仅是从内胆腔体搪瓷钢板的选材，搪瓷釉粉的选择上进行改善，并不能真正解决嵌入式蒸烤箱搪瓷件的爆瓷问题，作为蒸烤箱生产厂家，应该在产品设计源头，采用搪瓷件不容易爆瓷的结构设计（比如：①尽量采用整个大面，避免零件形状突变、尖角。②尽量减少零件的翻孔、翻边、冲孔。③保证零件的壁厚和强度。④焊接后的两个零件，搪瓷零件的表面一定要平整、光滑，不能有凸点或凹坑。⑤搪瓷吊挂孔设计的位置一定要合理，方便零部件喷釉粉的同时，不能影响零部件外观。⑥固定搪瓷零部件的内部支撑，一定要稳固、可靠），才能在最大程度的减少或避免嵌入式蒸烤箱在运输或跌落的过程中，搪瓷件爆瓷问题的产生。

1 烤箱跌落仿真分析

用电子称称取嵌入式蒸烤箱，打包好后的实际重量，根据GB/T 1019-2008《家用和类似用途电器包装通则》，5.9 跌落实验的要求，选择表3 对应的流通条件和相对高度后（见图1）。

图1 运输实验跌落高度

用模拟仿真的软件，将嵌入式蒸烤箱，整体模型进行网格划分，设置好主要零部件的材料力学、性能（包括密度、弹性模量、泊松比、屈服强度等）以及相关约束后，模似在常温下，对嵌入式蒸烤箱进行一角三棱五面（不含整机顶面），做跌落测试仿真（见图2）。

2 仿真结果分析

利用虚拟仿真软件，对嵌入式蒸烤箱跌落测试时的方式与状态进行动态模拟分析，根据分析得出的数据和图片可以看出，加强框左上角、右上角“R”变形指数较高（如图3 （a）所示），存在爆瓷的隐患，分析其变形的主要原因是内胆腔体的前后、左右、上下的支撑强度不够，整机跌落时，由于内胆的重量较重，对加强框产生较大拉扯，在加强框左上角、右上角“R”处，产生较大的形变，通过重新设置内胆腔体的支撑约束条件和参数，进行仿真模拟可以看出，原加强框左上角、右上角“R”产生形变，得已改善（如图3（b）所示）。

图3 仿真动态模拟

3 产品结构的优化

3.1 内胆支撑结构的优化

根据仿真模拟得出最佳仿真结果和整改方向，需对嵌入式蒸烤箱，内胆腔体实际的支撑结构，进行有针对性的加强。由于内胆腔体里面装配有油脂盘、左右承架、烤架、蒸盘、说明书、包材等相关零部件，再加上本身的重量，重量较重，仅靠内胆腔体后部，薄弱的支撑支架支撑（如图4（a）所示），强度严重不足，从前面实际的跌落测试也可以看出，内胆后部支撑支架跌落测试后，很容易发生变形，起不到支撑整个内胆腔体的作用，因此需增加焊接，“C”字形支撑板（如图4（b）所示），增强支撑支架对内胆腔体的支撑强度，从而避免整机跌落测试时，支撑支架因强度不足，造成内胆腔体对加强框较大拉扯，引起内胆爆瓷。

图4 增加支撑板

通过在左右侧板上增焊侧支架（如图5，所示），使之与包裹在内胆腔体外的隔热棉接触，减少嵌入式蒸烤箱整机跌落测试时，内胆腔体的左右晃动，造成对加强框的拉扯，引起嵌入式蒸烤箱搪瓷件的爆瓷。

图5 左右侧板，增焊侧支架

3.2 包装泡沫的优化

对左右泡沫采用避空设计（如图6，所示），让与内胆腔体连接的框架（左）、框架（右）在整机跌落测试的过程中，不与左右泡沫接触，防止蒸烤箱在做整机跌落测试时，框架（左）、框架（右）对内胆腔体，加强框进行拉扯，造成嵌入式蒸烤箱搪瓷件的爆瓷。

图6 泡沫避空设计

4 优化方案前后结果的对比

优化前：将整机打包好，用称称取打包好的整机毛重，根据GB/T 1019-2008《家用和类似用途电器包装通则》选择表3 对应的流通条件1a和相对高度后（见图1），在常温下，对嵌入式蒸烤箱进行一角三棱五面（一角：整机右下角与左下角都行；不含整机顶面），的跌落测试（见图2）。测试完毕后，对整机马上进行拆包检查，发现加强框左上角“R”与右上角“R”处，产生了爆瓷现象（如图7（a）所示）。

图7 优化前后跌落测试效果对比

优化后：首先对嵌入式蒸烤箱内胆腔体后部的支撑支架，增焊“C”字形支撑板，对左、右侧板增焊侧支架，增加了嵌入式蒸烤箱跌落测试过程中，内胆腔体支撑强度，避免跌落测试时，内胆腔体前后、左右、上下的晃动，造成内胆腔体的爆瓷；然后对左、右泡沫，采用避空框架（左）、框架（右）的设计，防止蒸烤箱在做整机跌落时，脆性的搪瓷件受力，造成搪瓷件爆瓷；通过以上两个方面的优化，对嵌入式蒸烤箱重新进行跌落测试，跌落测试完毕后，对整机进行拆包检查，没有发现加强框左上角、右上角“R”以及整机其它搪瓷件部位，有爆瓷现象（如图7（b）所示）。

5 结论

本文通过对嵌入式蒸烤箱跌落测试，进行虚拟的仿真分析，准确的找出嵌入式蒸烤箱在跌落过程中，整机结构所存在的问题点（薄弱点），针对问题点提出建设性的整改措施，更改相关参数和约束条件后，重新进行仿真计算，通过模拟仿真，可以很直观的展现嵌入式蒸烤箱在跌落测试过程中，实验室无法观测的，产品发生形变的状况，然后不断调整相关约束条件和参数，从而得出最佳仿真结果和改善方向。通过得出的最佳仿真结果和改善方向，对嵌入式蒸烤箱的实际结构做进一步，有针对性的加强和整改（如：①支撑支架增加强度， ②左右侧板上增焊侧支架， ③左右泡沫采用避空设计），然后重新装机送检复测，拆机检查嵌入式蒸烤箱整机跌落爆瓷的问题，有没有得到解决，从复测的结果来看，采用此方法，能够大大降低实验和开发成本，提高了研发的效率。