面包机设计规范

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1、 河北科技师范学院单 片 机 原 理 及 应 用 课 程 设计面包机设计学 院 名 称 ： 机 电 工 程 学 院 专 业 名 称 ： 电 气 工 程 及 其 自 动 化 学 生 姓 名 ： 徐 松 学 生 学 号 ： 0812120221 指 导 教 师 ： 马继伟 2015 年 01 月 09 日前 言公司经过十多年的发展，小家电产品的研发设计能力已得到很大的提高，无论在款式，结构，功能、工艺水平及数量上都有质的飞跃。同时，公司产品研发工程体系也积累了不少的宝贵经验和实验数据，整理成册为后续研发提供可参照的经验数据。为应对全球的小家电产品市场的白热化竞争，跨越欧美日益提高的技术壁垒，缩短新

2、产品开发周期，提高公司的产品质量和档次。我们组织产品研发中心各部门有经验的工程师，编写了这本产品设计规范，用于指导产品开发技术人员和与其相关的工程技术人员的新产品设计开发工作。这本资料在内容上，着重对产品外观效果的处理，内部结构的布局，零部件的装配关系，材料的要求和选用，产品装配工艺性要求等作了较详细的介绍和叙述，并整理了一部份数据，工程师在设计时可直接采用。从而减少产品设计的失误，降低产品的结构缺陷比例，并大量节省工程师的设计时间。每个新产品在设计过程中都会遇到一些新的难点和重点，并产生新的经验数据，因此我们会对本规范进行定期修改和更新、使之不断完善。本规范是产品研发的指导性文件，有较强的通

3、用性。我们希望这本规范起到抛砖引玉的作用，使产品研发工程师能得到举一反三的启发和帮助，较好地解决技术上的难点和重点，但具体产品在设计时需根据具体的功能及结构情况作一些变动，切不可机械地套用和照搬。 目 录1.适用范围2.规范性引用文件2.1.安规标准2.2.电磁兼容性标准2.3.食品卫生要求2.4.环保要求2.5.公司标准规范3.面包机的工作原理及基本结构3.1.基本工作原理3.2.基本功能和主要参数3.3.面包机操作界面3.4.传动系统3.5.面包桶4.面包机程序设计及控制器的设计要求4.1.产品程序设计要求4.2.面包机的控制器4.3.电源部份4.4.微处理器4.5.指令输入系统4.6.输

4、出执行机构4.7.显示4.8.蜂鸣器4.9.温度控制系统5.面包机结构设计的基本设计步骤 5.1.确定产品规格5.2.确定面包桶及烤箱腔体的尺寸5.3.确定产品外形基本尺寸5.4.3D外形图设计5.5.3D详细结构设计5.6.产品设计评审5.7仿真图.适用范围本规范适用于广东新宝电器股份有限公司ODM类面包机的新产品设计指引,也可用于OEM类产品的设计参考.规范性引用文件面包机的设计应满足客户要求和销售地的法律法规的要求,包括:安规要求,电磁兼容性要求,食品卫生要求,环保要求等规定,本规范涉及的引用文件有:2.1 安规标准2.1.1 GS标准销售到欧洲的面包机设计安规要求符合:EN60335-

5、1，EN60335-2-14，EN60335-2-92.1.2 UL标准销售到美国的面包机设计安规要求符合:UL1026，UL9822.1.3 3C标准在中国销量的面包机设计安规要求符合:GB4706.1，GB4706.30，GB4706.142.2 电磁兼容性标准2.2.1 销售到欧盟的面包机电磁兼容性要满足标准：EN55014-1, EN55014-2, EN61000-3-2, EN61000-3-32.3 食品卫生要求面包机与食物接触的主要是作为容器的面包桶和上盖衬及上盖内的硅胶件,透视窗,这些零部件应满足食品卫生的要求.2.3.1 销售到美国的面包机以上与食品接触的零部件应满足 FD

6、A CFR21 PART170-189 的要求.2.3.2 销售到欧盟的面包机以上与食品接触的零部件应满足 2004/1935/EC 指令的要求,客户指令按销售地的标准的按客户的要求,如德国的 LFGB $30,31,法国的 DGCCRF2004-64 标准的要求.2.4 环保要求2.4.1 销售到欧盟的面包机整机所有的零部件应符合:欧盟指令2002/95/EC 关于电子电气设备中限用有害物质的指令.整机设计应考虑满足: 欧盟颁布的指令2002/96/EC的要求,即在面包机使用寿命到期报废后,整机的拆分,再生率70%,可再使用和可再利用率50%.2.5 公司标准要求2.5.1.面包机设计开发程

7、序按照公司”COP-006 设计管理程序” 的要求进行,2.5.2. 零部件的名称按”Q/YF 005-2005面包机零部件名称” ,2.5.3 .主要通用零部件根据”开发任务书”和” 产品规格书” 的要求,尽可能从标准”Q/YF 048-2007面包机通用零部件标准目录”中选取2.5.4.符合公司其它标准和规范的要求 。 3.面包机的工作原理与基本结构3.1 基本工作原理3.1.1 家用自动面包机是一种用于家庭制作面包，发酵面团,蛋糕,果酱等的智能型小家电产品,将所有面包配料按照说明书的要求加入到面包桶，启动面包机，它能按照预设的程序，自动完成搅面，发酵，放酸，醒面,烘烤的全过程.面包机采用

8、交流单相电机驱动搅拌，齿形同步皮带传动，用搅拌棒对面团进行充分的搅拌，采用单片微电脑控制面团的搅拌过程,发酵和烘烤的温度.面包机因其结构和容量的不同可分为单搅拌棒和双搅拌棒两大类。单搅拌棒面包机的面包桶的磅数一般在 2.5 磅以下;双搅拌棒面包机的面包桶的磅数一般在 2.0 磅以上。面包机的设计造型,外观结构各不相同,但所有面包机电气基本原理都一样,系统如下图所示：起 动 电 容发 热 管电 源 板控 制 板操 作 装 置AC230V搅 拌 叶 片离 合皮 带 传 动电 机熔 断 器热 敏 电 阻3.1.2 面包机的基本结构包括:烤箱体,面包桶,传动系统,控制面板,上盖等部分组成,下面以XBM

9、1029S 为例介绍面包机的主要结构： XBM1029S 面包机装配图3.2 基本功能和主要参数3.2.1 面包机的主要功能是制作各种食谱配方的面包,有些还要求能制作发酵面团,果酱,蛋糕等食物,常用的菜单程序有:BASIC,FRENCH,WHOLE WHEAT,QUICK,SWEET 等,可根据不同的销售地,不同的客户要求,不同的产品档次和功能组合,选择确定面包机的程序菜单.面包的制作程序存储在单片机的 ROM 内，用户可根据食谱的配方的推荐选择相应的菜单，还可以选择浅、中、深不同的面包烧色和面包大小,选择不同的规格。3.2.2 在面包机启动后,根据不同的菜单程序，面包机会完成轻柔搅拌，间断搅

10、拌，连续搅拌，反向搅拌等组合过程，合理实现面团的搅拌，满足面包制作的要求3.2.3 面团在面包桶内通过控制烤箱腔体内的温度来控制发酵, 在发酵过程中，当烤箱体内温度达到发酵温度时，热敏电阻感温反馈至控制板，控制板控制发热管断开停止工作,发酵过程根据不同的程序,可直接一次发酵,或分二段发酵,三段发酵,不同的发酵阶段的控温是不同的,中间分隔有搅拌或放酸, 一般发酵过程,面团的中心温度为 25-35,面包桶顶部的中心温度控制在 38以下。3.2.4 面包的烘烤是在烤箱腔体内完成的,不同的菜单程序和不同的烧色选择,面包桶中心控制的温度是不同的,在干烧测试时,一般面包桶中新的的控温温度为 160-210

11、之间.3.3 .面包机的操作界面3.3.1.面包机的操作控制界面,是在控制面板上实现,LCD 或 LED 显示面包机的工作时间,当前工作状态或过程,操作按键设计选择有:微动开关,硅胶按键,感应式按键.3.3.2.面板的结构有:面膜,IMD 面板,透明雅加丽按键,钢化玻璃感应面板.3.3.3.面包机的常设操作按键有 MENU,LOAF,COLOR,START/STOP,TIME,PROGRAMABLE,LIGHT 等,分别用与不同的功能,按键时有蜂鸣器提示或语音提示.3.传动系统3.4.1.传动系统由电机、带轮、拨叉、搅拌棒组成。当电源接通,电机开始工作,通过带传动将扭矩加大,转速减小,经拨叉将

12、运动传至搅拌棒.实现搅面功能.3.4.2.传动装置根据搅拌棒的数量分为单搅拌棒传动和双搅拌棒传动,电机的额定功率一般为 80-120W,搅面的转速,空载时为 150-200RPM,负载时的转速为 90-150RPM,齿形皮带传动的减速比为 1:8-10.3.面包桶3.5.1 面包桶是面包配料搅拌,发酵,烘烤的容器,可用合金铝板拉深或用压铸铝合金制作,内表面喷有 TEFLON,拉伸的面包桶材料常用 3003,3004 或 1060,压铸铝合金的材料常用 ADC12 或ZL102 制作,内表面常喷涂双层 TEFLON,客户要求寿命长的也可喷涂 3 层超硬 TEFLON.3.5.2 面包桶的结构型式

13、有方形,长方形,长形,圆形几种结构,在面包桶的中心有一个或两个搅拌棒,长形面包桶通常有两个搅拌棒.4.面包机程序设计及控制器的设计要求4.1. 面包机程序设计要求面包机结构形式较多，但其控制原理却基本相同：接通电源后，通过按键来选择菜单和设定相应的工作模式，并由显示部分（一般为液晶显示器）显示出设定的结果和工作过程中时间的变化情况，当按下“启动”键时，微控制器就会控制输出执行机构按事先设定的程序完成面包的制作过程。4.1.1.面包机的程序设计要求应明确通电后的初始化过程,默认的菜单程序,有上次选择程序记忆功能的应直接进入.4.1.2. 面包机的程序设计要求应明确功能的操作及按键的分配,LCD

14、显示的内容,选择 MCU 及设计外部电路.4.1.3. 面包机的程序设计要求应明确产品的菜单要求,菜单的制作工艺过程,并得出程序表.4.1.4.其它功能,在程序表上没有表达的应予以说明.4.2 .面包机的控制器面包机的电气控制原理大致包括以下几部分：电源、微控制器（IC）、指令输入系统、显示系统、温度感应系统、输出执行机构电机和发热管。面包机的电气原理方框图4.3 电源部分：同许多家电产品一样，面包机控制板的电源部分也由降压、整流、滤波、稳压这一通用的电路组成,见下图:120/230V 的交流电压经变压器 T 降压为 10V 的交流电压，经由四个二极管（Q1Q4）构成的整流桥整流为 12V 左

15、右的直流电压，再经滤波电容 C5（滤高频）和 C3（滤低频）滤波后输出到集成稳压管 U1（7805）的输入端 1，最后从集成稳压管 U1 的输出端 3 输出的电压是线性比较好的 5V 左右的直流电压，也就是整个控制电路的电源电压。4.4.微处理器：4.4.1 微控制器作为面包机控制电路的核心部件，它决定了整个产品的功能和特点。面包机所具有的功能都是制造厂家在出厂时将特定的程序写入内部的 ROM.4.4.2.现在大规模生产的 MCU 已使用了 MASK 芯片,客户定制批量不是很大的 MCU 使用 OTP.MCU 在 MASK 或 OTP 芯片在烧录前必须经过程序验证和食谱验证.4.5.指令输入系统指令输入是指通过按键来选择面包机的工作菜单和设定面包机的工作状态。一般款式面包机的输入按键包括以下六种：“启动/停止”按键；“菜单”选择键“面包烧色”选择键“时间设定+”增加键“时间设定”减少键“面包重量”选择键4.6.输出执行机构面包机控制电路的输出执行机构由电机和发热管两部分电成。4.6.1.电机控制电路：由微控制器的一个 I/O 端口通过一个三极管来控制一个双向晶闸管（可控硅）的导通与关断，从而实现控制电机的转动与停止；双向搅拌的面包机由微控制器的另外一个 I/O 端口通过一个三极管来控制一个微型继电器的一组常开和常闭触点，从而实现控制电机的正反转 。