企业标准咖啡壶设计规范.docx

1、企业标准咖啡壶设计规范设计规范咖啡壶前言1范围12引用标准13咖啡壶的用途24咖啡壶的种类25咖啡壶的基本原理及结构26咖啡壶的相关参数、安规及性能规格要求和测试37咖啡壶关键零部件的设计108标准件和通用件16前 言咖啡壶作为公司的一大类产品，近年来品种已大大地扩充，外观、结构和功能逐渐趋于复杂和多样化，为了进一步规范咖啡壶类产品的设计工作，使公司的产品设计开发经验得以提炼和传承，提高零部件的通用化水平，提高设计开发效率，降低开发成本，有必要制订本规范。随着公司市场的不断拓展，咖啡壶类产品在销往欧美外的其它国家和地区时，还应注意当地的一些特殊的要求，受资料来源和篇幅的限制，本规范可能没有涉及

2、到。 Q/DRB 21-2007设计规范咖啡壶1 范围本规范规定了本公司咖啡壶类产品在设计各阶段的一些具体要求和注意事项，用于加深工程师对咖啡壶类产品的了解，指导工程师正确进行产品设计和各类设计输出，提高设计效率和质量。本规范适用于本公司咖啡壶类产品的设计和改型。2 引用标准下列标准中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用标准，其随后所用的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。UL 1082 家用电动煮咖啡壶及酿造型器具CSA-C22.2 No.64-M91-1994 家用炊具和液体加热器具 BS EN 60335

3、-2-15-2003 家用和类似用途电器的安全规范.特殊要求.液体加热器的特殊要求IEC 60335-1-2006 家用和类似用途电器的安全 第1部分:一般要求BS EN 50366-2003 家用和类似用途电器装置.电磁场.评价和测量方法GB 4706 家用和类似用途电器的安全1Q/DRB 21-20073 咖啡壶的用途本公司生产的咖啡壶主要用于家庭或商业用途的煲制咖啡。4 咖啡壶的种类常见咖啡壶有滴漏式咖啡壶，置换式咖啡壶，虹吸式咖啡壶，压力式咖啡壶，ESPRESSO咖啡壶，咖啡中心等。5 咖啡壶的基本原理及结构5.1 咖啡壶的基本原理5.1.1 滴漏式咖啡壶基本原理滴漏式咖啡壶工作时，水

4、箱里的水经止口阀(单向阀)流入发热管(或锅炉)加热后产生压力，通过管路(连接管)流到花洒，喷入装有咖啡粉(或咖啡饼)的过滤蓝，滴入咖啡杯。对于滴漏式咖啡壶，由于止口阀的作用，水流是脉冲间断的。对于压力咖啡壶，水泵产生压力，水流是连续的。5.1.2 虹吸式咖啡壶基本原理虹吸式咖啡壶上部为咖啡蓝，中部为水壶，底部为加热组件。水加热后，压力升高，上溢至咖啡蓝浸泡咖啡粉，当水全部上溢后，发热部分因温度升高而恒温掣跳断，咖啡液回落壶中。5.1.3 ESPRESSO咖啡壶基本原理：锅炉内的水加热后，初期，产生的水蒸汽会从泄压小孔排出， 当水温升高，压力升高超出泄压能力，会打开压力开关热水流射至咖啡篮。置换

5、开关可导致水蒸汽从图1右边的管射出，冲牛奶或泡沫咖啡。 图1 ESPRESSO咖啡壶5.1.4 压力式咖啡壶基本原理管路系统中有水泵，发热组件多数为锅炉，水箱多数有水位感应装置，或管路中加流量计。 用IC控制各项功能。5.1.5置换式咖啡壶锅炉中的水长期在预热状态，加入冷水，置换出热水冲咖啡。2Q/DRB 21-20075.2 咖啡壶的基本结构 下面以滴漏式咖啡壶为例进行结构方面的介绍。滴漏式咖啡壶咖啡壶一般由以下几部分组成，不同的结构和外形，部件有增有减。5.2.1大身(Housing/Main Housing/Upper Housing)；5.2.2 水箱(Reservoir/Upper

6、Housing)和止口阀(Single-way Valve)；5.2.3 底座(Lower Housing/Base)和底板(Base Cover/Bottom Cover)；5.2.4 顶盖(Top Cover)和水箱盖(Reservoir Cover)；5.2.5 花洒(Spreader)和花洒组合；5.2.6 过滤杯(Brew Basket)和防漏机构(Drip Stop)；5.2.7 咖啡杯组合(Carafe)；5.2.8 隔热圈(insulating Ring/Phenolic Ring)和保温板(Keep Warm Plate)；5.2.9 发热管(Heater)总成(包括跳掣(T

7、hermostat)，保险丝(Fuse/TCO)，引线，固定件等)；5.2.10 开关(Switch)和控制线路(Timer)；5.2.11 管路连接，电源线(Power Cord)。6 咖啡壶的相关参数、安规及性能规格要求和测试6.1 基本电气参数6.1.1世界各国电压、频率见表1。 表1 世界各国电压、频率、插头形式一览表序号国家（地区）电压频率插头代号北美洲1加拿大120V60 HzA、B2美国120V60 HzA、B（极性两扁插）中美洲3巴西220V60 HzC、D、H4阿根廷220V50 HzB、C、L5古巴115/120V60 HzA6智利220V50 HzC、D、H7哥伦比亚11

8、0/120V60 HzA、C8墨西哥120V50/60 HzC、E9波利维亚110V60 HzA、B、C、D10秘鲁220V60 HzA11乌拉圭220V50 HzB、C、L12委内瑞拉120V60 HzA、B非洲13埃及220V50 HzC、J14阿而及利亚127V、220V50HzC、I、J15南非220/240V50 HzI3Q/DRB 21-2007表1 世界各国电压、频率、插头形式一览表序号国家（地区）电压频率插头代号大洋洲16澳洲240V50 HzK、L17新西兰220/240V50 HzA、K、C欧洲18奥地利220V50 HzC、D19比利时127V、220V50HzC、D、E

9、20保加利亚220V50 HzC、D21德国230V50 HzC、D22英国230V50 HzI、J23芬兰220V50 HzC、D24法国230V50 HzC、D、E25捷克110V/220V50 HzD26丹麦220V50 HzC、F27阿而巴尼亚220V50 HzC、D28希腊230V50 HzC、D29匈牙利220V50 HzC、D30冰岛220V50 HzC、D31意大利230V50 HzH、D32摩纳哥220V50 HzA、B、J33荷兰230V50 HzC、E、D34挪威230V50 HzC、E35葡萄牙220V50 HzC、D、I36西班牙230V50 HzC、D37瑞典220

10、V50 HzC、D38瑞士220V50 HzG中东39伊拉克220V50 HzC40伊朗220V50 HzD、J41以色列220V50 HzC42巴基斯坦230V50 HzC、I43沙特阿拉伯127V/220V60 HzA、B、D、E、J44阿拉伯220V50 HzI、J亚洲45中国220V50 HzC、D、L46中国香港220V50 HzD47中国台湾110V60 HzA、B48日本100V50/60 HzA49韩国220V60 HzC、D50俄罗斯220V50 HzC、D51印度230V50 HzC、D52印尼220V50 HzC、I、J53马来西亚240V50 HzC、E、J4Q/DRB

11、 21-2007表1 世界各国电压、频率、插头形式一览表（完）序号国家（地区）电压频率插头代号54菲律宾220V50 HzA、B、C、D55泰国220V50 HzA、C6.1.2插头代号见表2。表2 插头代号6.1.3 水箱容量(额定容量/最大容量)：美国市场 1杯=5.5 fl.oz (或5.0 fl.oz) 1fl.oz=29.6ml欧洲市场 1杯=125ml6.1.4 玻璃杯容量(最大):在玻璃杯口下10mm或以下。6.1.5 煲时间:1分钟/杯+30秒(百德)。6.1.6咖啡壶温度大于等于76.7C。欧洲市场，咖啡温度为79C 82C (计算咖啡温度按完成煲循环后2分钟内测值计算)。6

12、.1.7 保温温度:76.7C 96C 。欧洲市场保温温度为(半杯)79C 82C(保温温度为完成煲循环后1小时测值计算)。6.2安规要求及相关测试家用电器的安全标准有欧洲VDE、GS，加拿大CSA，我国的GB，美国UL，国际电工委员会 IEC等等，我们的客户绝大部份在美国。现在以UL 1082为例介绍安规的主要要求及相关测试。UL 1082安全标准适用咖啡壶，热水煲，荼壶，水壶，热汤器及类似的器具。测试项目如下:6.2.1 漏电电流额定电压为120V的器具，其漏电电流应不超过0.5mA。5Q/DRB 21-2007采用套鞘型加热组件电器漏电量达到0.5mA或0.75mA后前5分钟没有超过2.

13、5mA可接受在5分钟结束时漏电量没有超过0.5mA或0.75mA视为合格，在加热和冷却期间要监视其漏电量。6.2.1.2 潮湿条件下漏电电流：（不超过0.5ma）在湿度箱内温度为322相对湿度为882%，放置48小时后做漏电电流测试。6.2.2 输入测试 6.2.2.1 輸入电器的功率不能高于105%或小于90%的标注功率。6.2.2.2判断电器是否符合6.2.2.1要求， 电器在正常温度下负荷运行测量其输入功率， 电压调至以下电压最高者:a.标注的额定电压；b.额定功率时对应的电压。6.2.3 正常温度测试测试电压为以下最高者:a.标注的额定电压；b.额定功率时对应的电压。最大负荷状态下，连

14、煲五煲水，第1、2、3杯间隔30秒，第3、4、5杯间隔为3分钟，再保温至测量点的温度基本稳定。煲水、保温、空杯干煲、无杯干煲共四个过程，期间记录部件温度均不能超过材料UL允许温度。6.2.4 绝缘耐压测试在热稳定状态下，用金属箔紧帖在不带电金属外壳上，由零开始5秒内调到1000 V/ 8.3 mA (1000 V/120000=8.33 mA)，保持1分钟无击穿。6.2.5 干煲测试 每次从冷机开始煲三次。前两次各一小时，第三次为7-8小时或最終結果，干煲时测跳掣感应面温度。完成测试后，给水箱加硬水测试漏电，工作一个完整的循环。结果：无带电金属外露，无着火，漏电电流不超过5mA ，3A保险丝不

15、能断开，测试的跳掣表面温度值不能超过UL限定值。6.2.6重复干煲测试 短路跳掣和一个温度保险丝，3A保险丝接地，输入的120电压或可产生额定功率的电压，两者取最大值。试验后加硬水，带电件不外露，无着火，漏电流不超过5mA，3A保险丝不能断开。6.2.7 溢出测试6.2.7.1水箱加硬水至最大容量，再加最大容量的一半或473ml(取少的)，用直径9.5mm 细管漏6Q/DRB 21-2007斗匀速注入水箱，让其自由溢出。然后倒空样品，將表面擦干，再装满硬水做一个循环，漏电流不超过5mA.6.2.7.2水箱装满水，不放玻璃杯，做一个循环。漏电流不超过5mA。6.2.8 超电压测试样机加入正常容量

16、的水， 篮内装上正常容量的咖啡或其它合适的搅拌物， 装置然后在110%所确定的电压(或者可产生110%额定功率的电压，两者取最大值)。所有温度控制器联接到电路上，煲一個循环。结果：液体飞溅不能超过样机周边 3(76MM)，无着火，无熔化金属外露，漏电流不超过5mA。6.2.9 By pass测试与重复干煲(6.2.6)一样操作，但要各做5台机（两台TCO样机），在熔断保险丝后，再装硬水测试漏电.结果：无着火，无熔化金属外露，漏电流不超过5mA，3A保险丝不能断开，冷却后熔断保险丝不能重新闭合。6.2.10 性能退化测试三个咖啡壶用硬水按正常工作100个循环，其中厚20個循环加咖啡粉，每个循环3

17、0分钟，完后按顺序做漏电流，溢流，耐压以及重复干工作测试，检查样品是否有腐蚀.跳掣是否松脱。6.2.11 稳定性测试 将完整滴漏型咖啡壶放置在与水平方向成15C角度的斜板上，电器装上或不装上分隔零件的组合、液体、腔内装上饱和渣滓或其它在正常使用时会导致电器倾倒的中介物， 容器至少装上5 OZ(148ml)液体，再加最大容量的液体；任何情况下，任何位置装置不会从倾斜表面滑动，不会倾翻。6.2.12 冲击测试冲击力由下坠或摇摆直径为2英寸(50.8mm)、重1.18lbf(0.535kg)的钢球，悬挂在能产生适当冲击力(金属1.5ft-lbf/塑膠0.75ft-lbf)的位置，安装好样品后，钢球垂

18、直冲击电器外壳最脆弱的部分(即当电器使用时最容易受冲击的部分)，每次冲击应选择外壳上不同的地方。结果：允许开裂但UL手指不能接触到带电体。6.2.13 应力消除测试 参考正常温度测试中测得的电源线温度，高于70要加10，不夠70时用70。焗7小时，冷却后拉35磅，1分钟后，引线仍然能拨回。6.2.14 手柄安全性测试测试包括焗炉、洗碗机。变曲，静负载及静力测试。a.焗炉：参考温度测试中测得的手柄温度，三个样品焗168小时，无松动、破裂、变软或7Q/DRB 21-2007变形。b.洗碗：三个样品浸在洗碗清洁剂里1小时，保持65.6，再取出在室温1小时，再放在71焗炉老化1小时，再冷却室温1小时。

19、c.弯曲：用夹子夹住手柄中央，样品加混合物重量相当于正常容量水的重量，在90度范围内前后做1.2万次，左右摆动做1.2万次试验。(合计2.4万次)。d.静负载：夹住手柄，样品内加混合物重量相当于正常容量水的重量的两倍.舉起在水平位置，保持1分钟。e.静受力：用静止负载测试后的三个样品，用相当于2倍最大额定容量水重的力，该力由一根13mm 直径顶部为圆形棒施加在：(1)手柄固定点上。(2)远离固定点。(3)上拉和下推。结果：按顺序测试后，手柄组合无脫落、变软、变形或者变质，无伤害人体的危险，移位角度不能大于20度.6.2.15 电源线推力测试 抓住电源线入口处25.4 mm远的位置，然后用力推电

20、源线入产品.电源线被推入产品的长度为25.4 mm直到电源线弯曲或推力超过26.7牛顿，要求电源线无机械损坏，带电距离不减少至低于要求的值以下，组件内部连接不受损。6.2.16 电源线转尾测试电源线绕电线入口处移动，作用方向使其达到最不利位置，距电线入口处的20cm 位置施加0.12kg的拉力。每个循环方向的(正反)不超过180度，共做5千次循环。结果要求仍然有功能，导体无外露，无绝缘失效。6.2.17 液压测试连接管路能承受相当于1kg/cm的压力一分钟。6.2.18 堵出水口测试堵塞出水管，在额定电压下煲机1小时，各管路联接应正常，无脱落及开裂现象。6.3性能规格要求及部分相关测试PQTP

21、(Product Qualification Test Plan)测试是对产品设计有没有达到产品规格要求的全面检查，除要做绝大多数安规测试以外，还要针对产品的机械性能、电性能、煲机性能、寿命作测试等等。6.3.1 机械性能包括整机检查，联接固定的稳定性，电源线长度及极性，玻璃杯及水箱容量和比例，杯盖安全及倒水性能，过滤杯排水及滴落性能，恒温掣校准，水箱盖排水及打开角度，按掣/按钮起动的力度和单机稳定性等。6.3.2 电性能8Q/DRB 21-2007包括额定电压，操作电压范围，功率范围，电源指示，Timer/Clock功能及准确性，按钮功能设定，自动开机/关机，LVT测试，ESD测试，电流测试

22、等。6.3.3 煲机性能主要检查产品煲机时间、咖啡温度、保温性能、蒸气损失、咖啡浓度等。6.3.4 寿命测试包括自来水/硬水寿命测试，保温性能，恒温掣寿命，杯手柄寿命，滴落寿命等。6.3.5Applica安全测试包括Tmax测试、清洁测试、稳定性测试、保温板损坏测试、锐边测试、跌落测试、手柄安全测试等。6.3.5.1 玻璃壶手柄牢固性试验(Carafe Handle Security)a.玻璃壶装2倍额定重量的水和铅的混合物。b.用浸水式加热器将水加热至82C88C，在整个试验中保持水的高度和温度。c.握住手柄将玻璃壶举起，在1英吋厚的硬橡胶垫(硬度为60A)上方举高0.50.75英吋，每次循

23、环允许玻璃壶以正常重力加速度落到橡胶垫上。d.以每分钟3040次的循环速度重复举起-落下。判定标准: 总循环10000次。玻璃瓶不裂，手柄不脱开，手柄转动不超过20度(任何转动方向)，玻璃瓶带不变形。以上四项条件均需满足才算通过。6.3.5.2 Tmax測試此项试验为B&D咖啡壶试验方法，方法与Bypass Test相似。主要测量工作保险丝表面温度。在128V & 120V &107V电压下工作，记录工作保险丝开路时的温度和时间，到达最大温度时的温度和时间，冷回到开路时温度的时间。保险丝表面温度不能超过保险丝标定的Tmax值。6.3.5.3玻璃杯急冷急热在咖啡杯内注入约1/2满的自来水，把玻璃

24、杯放在气体炉具上加温至沸腾，允许咖啡壶在炉上保持15分钟。从炉具上移走玻璃杯并倒出杯内沸水后，立即将玻璃杯放入4(4 )的水內。玻璃杯不能破损。6.3.6 环境性能包括抗UV，抗咖啡污渍，防蒸汽，保温板寿命，玻璃杯及过滤蓝洗碗机测试，保温板涂存测试，打开包装环境测试，丝印/喷油/塑料抗化学反应测试。6.3.7外观标准包括机表外观、颜色、光泽、零件配合、图案的粘力和抗磨损。9Q/DRB 21-20076.3.8 包装标准包括彩盒要求、外箱要求、压缩测试、振动测试、跌落测试、胶袋标识、UPC码测试、包装环境测试等。6.3.9 特别项目检查：如日期码检查。6.3.10 物理特性：如彩盒尺寸、外箱尺寸

25、和重量等。7 咖啡壶关键零部件的设计7.1 大身7.1.1 大身分上、下两部分。上半部分构成水箱、过滤杯的空间；下间部分构成发热管的空间；中间位置放咖啡杯(Carafe)。7.1.2大身上下两部分通过止口定位(双面止口比单面止口对位性更好，易于控制起级)。 图2 图3图2是咖啡壶上下大身止口定位方式的一种典型设计，0.50是美观线，止口凸台为2mm高、1.01.2mm厚，止口槽与止口凸台侧隙0.25mm左右。7.1.3 若采用螺钉连接，三颗螺钉以三点的联机构成的三角面积最大为原则，以提高上半部的安装稳定性。7.1.4 为防止煲机时塑料热变形产生“耷头”现象，设计时可预做12的倾角 (参考图3)

26、。7.1.5为提高生产装配效率，上下两部分宜用扣位(大扣位) 连接，最好再加一颗连接螺钉，以防止咖啡壶在全热状态下，上下两部分松动。7.1.6 为减少上、下部分装配起级，离隙不均匀，减少装配工作量，改善外观，可采用一体式大身，整体式结构，模具必须有两个大的行位，模具尺寸较大，啤塑时间也较长，成本也较高。7.1.7 大身多为PP料，PP料价格低，耐热高，大身设计壁厚为2.0mm。7.1.8 大身的变形和缩水，啤塑时尺寸的不稳定等，都是设计时应考虑的因素。10Q/DRB 21-20077.1.9 外形设计不要过于简单，简单的 圆弧面难以控制变形。7.1.10 避免太紧的配合要求。7.1.11 控制

27、缩水，壁厚尽量均匀；避免局部厚胶位，筋骨尽量少而薄(T=1.0mm)，丁字位建议掏胶(如图4)。7.1.12 PP料的啤塑流动性好，啤塑压力大会容易形成分型面披锋。 图4 7.1.13 单件的啤塑周期长短是影响胶件尺寸大小准确的主要因素，故建议胶件形状复杂，总体尺寸较大，啤塑时间长的(如底座)与胶件形状相对简单总体尺寸较小，啤塑时间短的(如底板)相配合件，做模时采用不同的收缩率(如：底座16 收缩率，底板1820)。7.1.14 PP料的后收缩也应该考虑，如DCM2000，大身和顶盖啤塑后，放在一起堆放和搬运，也是一种胶件定形的方式。7.1.15 大身如果用ABS料，塑料耐温问题首当其冲。7.

28、2 水箱和止口阀 图5 7.2.1 水箱可分为固定式和可移动式；透明和半透明；整体透明和局部窗口，如图5。7.2.2 单向止口阀有侧平面密封和球阀两种形式，如图6。 图6 11Q/DRB 21-20077.2.3 可移动水箱，方便用户取水和清洗，是较高档次的产品，因此设计上要复杂一些。 a.水箱的出水口必须有单向阀和密封件。 b.上水管和花洒不在水箱内。 c.花洒的回水不可以再回到水箱。 d.无水箱煲机，发热管内的水不能倒流出，发热管能迅速OFF。7.2.4 对于半透明水箱或水位尺配黑色大身，水箱和水位尺用烟色，颜色搭配会更理想。7.2.5 对于SAN料水位尺，用Insert mode放在PP料水箱中啤。a.水位尺的最小厚度要在2.0mm以上。b.要设计包胶(如下图)，以防止啤塑时SAN片爆裂，防止和PP料结合不好而漏水。c.水位尺中间凹入0.2mm，啤塑时防止表面刮花。7.3 底座和底板7.3.1 一般地，发热管组合安装在底座内。7.3.2 保温板与