嵌入式蒸烤箱內(nèi)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(yè)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(guó)內(nèi)，尤其是年青的消費(fèi)者所接受。

由于不銹鋼材質(zhì)的內(nèi)膽腔體，在耐高溫后容易變黃、發(fā)黑且不容易清潔，現(xiàn)市場(chǎng)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(jiān)硬的物體，很容易產(chǎn)生爆裂，從而造成產(chǎn)品不良。為了解決嵌入式蒸烤箱內(nèi)膽腔體爆瓷的問題，很多蒸烤箱生產(chǎn)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(dāng)?shù)竭_(dá)一定比例，勢(shì)必會(huì)影響食品的健康安全，過不了相關(guān)的食品安全測(cè)試。

從上述分析來看，僅僅是從內(nèi)膽腔體搪瓷鋼板的選材，搪瓷釉粉的選擇上進(jìn)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(chǎn)廠家，應(yīng)該在產(chǎn)品設(shè)計(jì)源頭，采用搪瓷件不容易爆瓷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（比如：①盡量采用整個(gè)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(qiáng)度。④焊接后的兩個(gè)零件，搪瓷零件的表面一定要平整、光滑，不能有凸點(diǎn)或凹坑。⑤搪瓷吊掛孔設(shè)計(jì)的位置一定要合理，方便零部件噴釉粉的同時(shí)，不能影響零部件外觀。⑥固定搪瓷零部件的內(nèi)部支撐，一定要穩(wěn)固、可靠），才能在最大程度的減少或避免嵌入式蒸烤箱在運(yùn)輸或跌落的過程中，搪瓷件爆瓷問題的產(chǎn)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(shí)際重量，根據(jù)GB/T 1019-2008《家用和類似用途電器包裝通則》，5.9 跌落實(shí)驗(yàn)的要求，選擇表3 對(duì)應(yīng)的流通條件和相對(duì)高度后（見圖1）。

圖1 運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)跌落高度

用模擬仿真的軟件，將嵌入式蒸烤箱，整體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)置好主要零部件的材料力學(xué)、性能（包括密度、彈性模量、泊松比、屈服強(qiáng)度等）以及相關(guān)約束后，模似在常溫下，對(duì)嵌入式蒸烤箱進(jìn)行一角三棱五面（不含整機(jī)頂面），做跌落測(cè)試仿真（見圖2）。

2 仿真結(jié)果分析

利用虛擬仿真軟件，對(duì)嵌入式蒸烤箱跌落測(cè)試時(shí)的方式與狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬分析，根據(jù)分析得出的數(shù)據(jù)和圖片可以看出，加強(qiáng)框左上角、右上角“R”變形指數(shù)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(nèi)膽腔體的前后、左右、上下的支撐強(qiáng)度不夠，整機(jī)跌落時(shí)，由于內(nèi)膽的重量較重，對(duì)加強(qiáng)框產(chǎn)生較大拉扯，在加強(qiáng)框左上角、右上角“R”處，產(chǎn)生較大的形變，通過重新設(shè)置內(nèi)膽腔體的支撐約束條件和參數(shù)，進(jìn)行仿真模擬可以看出，原加強(qiáng)框左上角、右上角“R”產(chǎn)生形變，得已改善（如圖3（b）所示）。

圖3 仿真動(dòng)態(tài)模擬

3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

3.1 內(nèi)膽支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

根據(jù)仿真模擬得出最佳仿真結(jié)果和整改方向，需對(duì)嵌入式蒸烤箱，內(nèi)膽腔體實(shí)際的支撐結(jié)構(gòu)，進(jìn)行有針對(duì)性的加強(qiáng)。由于內(nèi)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(guān)零部件，再加上本身的重量，重量較重，僅靠?jī)?nèi)膽腔體后部，薄弱的支撐支架支撐（如圖4（a）所示），強(qiáng)度嚴(yán)重不足，從前面實(shí)際的跌落測(cè)試也可以看出，內(nèi)膽后部支撐支架跌落測(cè)試后，很容易發(fā)生變形，起不到支撐整個(gè)內(nèi)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(qiáng)支撐支架對(duì)內(nèi)膽腔體的支撐強(qiáng)度，從而避免整機(jī)跌落測(cè)試時(shí)，支撐支架因強(qiáng)度不足，造成內(nèi)膽腔體對(duì)加強(qiáng)框較大拉扯，引起內(nèi)膽爆瓷。

圖4 增加支撐板

通過在左右側(cè)板上增焊?jìng)?cè)支架（如圖5，所示），使之與包裹在內(nèi)膽腔體外的隔熱棉接觸，減少嵌入式蒸烤箱整機(jī)跌落測(cè)試時(shí)，內(nèi)膽腔體的左右晃動(dòng)，造成對(duì)加強(qiáng)框的拉扯，引起嵌入式蒸烤箱搪瓷件的爆瓷。

圖5 左右側(cè)板，增焊?jìng)?cè)支架

3.2 包裝泡沫的優(yōu)化

對(duì)左右泡沫采用避空設(shè)計(jì)（如圖6，所示），讓與內(nèi)膽腔體連接的框架（左）、框架（右）在整機(jī)跌落測(cè)試的過程中，不與左右泡沫接觸，防止蒸烤箱在做整機(jī)跌落測(cè)試時(shí)，框架（左）、框架（右）對(duì)內(nèi)膽腔體，加強(qiáng)框進(jìn)行拉扯，造成嵌入式蒸烤箱搪瓷件的爆瓷。

圖6 泡沫避空設(shè)計(jì)

4 優(yōu)化方案前后結(jié)果的對(duì)比

優(yōu)化前：將整機(jī)打包好，用稱稱取打包好的整機(jī)毛重，根據(jù)GB/T 1019-2008《家用和類似用途電器包裝通則》選擇表3 對(duì)應(yīng)的流通條件1a和相對(duì)高度后（見圖1），在常溫下，對(duì)嵌入式蒸烤箱進(jìn)行一角三棱五面（一角：整機(jī)右下角與左下角都行；不含整機(jī)頂面），的跌落測(cè)試（見圖2）。測(cè)試完畢后，對(duì)整機(jī)馬上進(jìn)行拆包檢查，發(fā)現(xiàn)加強(qiáng)框左上角“R”與右上角“R”處，產(chǎn)生了爆瓷現(xiàn)象（如圖7（a）所示）。

圖7 優(yōu)化前后跌落測(cè)試效果對(duì)比

優(yōu)化后：首先對(duì)嵌入式蒸烤箱內(nèi)膽腔體后部的支撐支架，增焊“C”字形支撐板，對(duì)左、右側(cè)板增焊?jìng)?cè)支架，增加了嵌入式蒸烤箱跌落測(cè)試過程中，內(nèi)膽腔體支撐強(qiáng)度，避免跌落測(cè)試時(shí)，內(nèi)膽腔體前后、左右、上下的晃動(dòng)，造成內(nèi)膽腔體的爆瓷；然后對(duì)左、右泡沫，采用避空框架（左）、框架（右）的設(shè)計(jì)，防止蒸烤箱在做整機(jī)跌落時(shí)，脆性的搪瓷件受力，造成搪瓷件爆瓷；通過以上兩個(gè)方面的優(yōu)化，對(duì)嵌入式蒸烤箱重新進(jìn)行跌落測(cè)試，跌落測(cè)試完畢后，對(duì)整機(jī)進(jìn)行拆包檢查，沒有發(fā)現(xiàn)加強(qiáng)框左上角、右上角“R”以及整機(jī)其它搪瓷件部位，有爆瓷現(xiàn)象（如圖7（b）所示）。

5 結(jié)論

本文通過對(duì)嵌入式蒸烤箱跌落測(cè)試，進(jìn)行虛擬的仿真分析，準(zhǔn)確的找出嵌入式蒸烤箱在跌落過程中，整機(jī)結(jié)構(gòu)所存在的問題點(diǎn)（薄弱點(diǎn)），針對(duì)問題點(diǎn)提出建設(shè)性的整改措施，更改相關(guān)參數(shù)和約束條件后，重新進(jìn)行仿真計(jì)算，通過模擬仿真，可以很直觀的展現(xiàn)嵌入式蒸烤箱在跌落測(cè)試過程中，實(shí)驗(yàn)室無法觀測(cè)的，產(chǎn)品發(fā)生形變的狀況，然后不斷調(diào)整相關(guān)約束條件和參數(shù)，從而得出最佳仿真結(jié)果和改善方向。通過得出的最佳仿真結(jié)果和改善方向，對(duì)嵌入式蒸烤箱的實(shí)際結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步，有針對(duì)性的加強(qiáng)和整改（如：①支撐支架增加強(qiáng)度， ②左右側(cè)板上增焊?jìng)?cè)支架， ③左右泡沫采用避空設(shè)計(jì)），然后重新裝機(jī)送檢復(fù)測(cè)，拆機(jī)檢查嵌入式蒸烤箱整機(jī)跌落爆瓷的問題，有沒有得到解決，從復(fù)測(cè)的結(jié)果來看，采用此方法，能夠大大降低實(shí)驗(yàn)和開發(fā)成本，提高了研發(fā)的效率。