电烤炉的设计与改善

电烤炉的设计与改善，从产品改善中学设计

一款产品设计完善并不是一帆风顺，许多产品都是经过多次设计改善后才趋于完善，本文用一款家用电烤炉的改善来说明产品在设计过程中要考虑的问题，把设计和生产、客户联系在一起，综合设计思路，对提高个人设计水平会有一定的帮助。

一、电烤炉设计

家用电烤炉设计简单，它由底壳，上盖，发热管、发热管座，温度控制器，电源线，烤网，保温架等组成，形状有方形，圆形等。

以一款直径400mm，高350mm的圆形电烤炉为例，为了简要说明，我们只阐述一些关键部件和参数（见图1）

设计参数：

电压：120V，60HZ

发热管功率1600W

总电流13.3A

温控器类型：电流弹跳式20A

温度保险丝：15A

电源线：SJTW 14AWG 2.08mm2 烤网材料：3mm铁镀铬丝

保温架材料：3mm铁镀铬丝

控制盒材料：塑胶

其它材料就不一一列出

部件图片

图1

图2

这款产品在设计时是按照美国标准（）设计的，在产品出售后有客户反应电烤炉温度低，开关跳动频繁，烤不熟等问题。为此，我们对电烤炉进行了改善。首先对关键部件分析：

1、发热管分析

发热管是电烤炉中的重要部件，功率大小直接影响温度高低，由于其他部件的限制（如：电源线、温控器等），发热管功率不可能设计太大，一般发热管功率在1200瓦到1700瓦之间，发热管是发热元件，发热温度和时间成正比。发热管的形状对烧烤面温度均匀性有直接影响，如果发热管分布不均匀就会使烧烤面温度不均匀，出现某些地方烤不熟的现象。

2、烤网分析

烤网使用3毫米镀铬丝制作，间隔太大，保温效果差，散热快，特别是在开盖烧烤时温度下降明显，烧烤面温度在测试时低于100度，开盖烧烤时基本不能将食物烤熟。

3、温控器分析

温控器采用电流弹跳式控制，控制原理是：用电流加补偿元件来控制温度，不是直接探测烤炉内部温度，这种温控器必须结合烤炉实际功率来确定补偿元件，然后去控制金属片，补偿元件本身会发热，当温度升高到金属片起跳温度时，就会将电源触点断开，当金属片冷却后又会复位电源触点，达到调节温度的目的。如果在密闭空间工作，空间温度会不断升高，由于空间温度散热过慢，就会导致金属片频繁跳动甚至恢复时间加长，出现温度控制不准确，塑胶盒、温度保险烧坏等现象。

4、控制盒分析

控制盒是塑料制品，材料要求阻燃，我们只分析生产安装工艺，控制盒在设计时深度太深空间太小，接线需要的工具太多，生产组装时很不方便，导致生产缓慢，浪费工时，返修困难，在结构上必须改善。

根据以上分析结果，我们将把4个部件进行改善（见图2）

1、将发热管改为双M形，使发热面积增大，功率不变，这样发热管中心温度和

边沿温度就会保持平衡，增加烧烤面利用率。

2、将烤网改为1mm厚铁搪瓷烤网，整片冲压制作，均匀分布导热孔，使烤网储

热面积增大，由于使用整板冲压，表面搪瓷，使发热管温度有效聚集在烤网上，对加热食物，搪瓷烤网升温快，散热慢，提高了热效率，起到保温效果。3、将电流式温控器改为探头式温控器，直接探测炉内温度，保持温度的准确性。

探头式温控器是直接将探头伸入炉内探测温度，通过特殊材料推动触点工作，自身不发热，没有辅助补偿，安装方便，调试简单，在密闭空间不会受温度影响频繁跳动。

4、将控制盒改为分体式上下结构，连接线全部采用连接端子，只需要一个螺丝刀

就可以组装，去掉温度保险丝，改为普通保险丝，这样改善后安装简单节约了组装时间。

产品完成改善设计后，我们进行了实际测试，看测试数据对比（表1）

表中可以看出，烤网对温度影响最大，特别是在打开盖测试时非常明显，烧烤面温度相差一百多度。

探头式温控器控在测试时也没有出现频繁跳动，工作比较稳定。

控制盒改善结构后安装简单方便，提高了生产效率。

从上面改善结果说明，在设计产品时要站在客户角度去考虑问题，多做实际操作测试，把问题解决在生产之前。如果产品出售后发现问题，改善成本就会很高，如：模具费用，认证费用，人工费用等等。所以，在设计产品时我们可以从以下

几个方面去思考：

1、关键部件的选择

关键部件的形状和选择对产品的性能十分重要，同样的材料，处理工艺不一样其效果也不一样，在设计时我们要了解材料特性和结构，材料确定后，要多做测试实验，把问题发现在生产之前。在对电器部件的选择时，我们要对元件进行分析和测试，尽量找一些稳定性比较好适合于本产品使用的元件，多做老化测试，了解元件的基本性能，保证元件工作稳定可靠。

2、组装工艺

在产品设计期间要对产品进行工艺组装试验，对产品安装步骤，组装工艺，工时等方面进行评估，一款产品在生产时安装困难，生产缓慢，这无疑也是增加了成本，要把不合理的设计进行改善，优化工艺，提高生产效率，使产品安装简单，工艺流畅。

3、实际操作测试

产品设计期间要注重实际操作测试，在设计产品时我们不仅要做产品设计者，还要做产品的使用者，多做测试，掌握各方面数据，对产品进行分析改善。

4、成本控制

在设计产品时要注意成本的控制，做到节省材料，优化结构，不浪费材料，提高材料的利用率，尽量少开模具，节省模具成本，综合考虑包装设计，节约运输费用等，成本控制设计范围较广，只要我们在设计时细心思考，就可以达到控制成本的目的。

从改善结果可以看出，我们在设计产品时没有注意产品的实用性，对关键部件分析和测试不够充分，最终问题在用户使用过程中暴露出来。如果我们在设计过程中多做实验，多进行一些实际操作，多一些思考，就会在设计过程中发现问

题，使产品在生产之前得到及时改善，减少不必要的损失。

在设计过程中经验是很重要的，一款产品外观再好，功能再强，没有实用性，就没有了市场价值，作为一个设计人员一定要多学、多看、多思考，掌握各方面的知识，多积累经验，才能把产品设计的更加完善。

程波

2014-04-22