Developing a refrigerator prototype model requires a precise CNC machining process to validate design feasibility, test component fit, and evaluate aesthetic performance. Unlike small appliance prototypes, refrigerators have complex structures (Z.B., box, Türkörper, refrigeration system mounts) that demand strict control over dimensional accuracy and surface quality. This guide breaks down the full workflow—from preliminary preparation to post-processing—with key parameters, Materialauswahl, und praktische Tipps für den erfolgreichen Prototypenbau.
1. Vorläufige Vorbereitung: Legen Sie den Grundstein für die Bearbeitung
Der Erfolg der CNC-Bearbeitung beginnt mit einer gründlichen Vorbereitung, inklusive 3D-Modellierung, Materialauswahl, und Ausrüstungs-/Werkzeugbereitschaft. This stage ensures the subsequent process is efficient and error-free.
(1) 3D Modellierung: Define Prototype Details with Precision
Verwenden Sie professionelle CAD -Software (Z.B., Solidworks, Und) to create a detailed 3D model that covers all critical structures of the refrigerator. The model must balance design requirements, assembly logic, und Machbarkeit der Bearbeitung.
| Strukturkategorie | Wichtige Designdetails | Präzisionsanforderungen | Zweck |
| Hauptteil (Box) | Inner cavity size (Z.B., 500mm×600mm×1800mm), partition slots, refrigeration system mounting holes | Cavity dimension error ±0.2mm; hole position tolerance ±0.1mm | Ensure fit for insulation layers and refrigeration components |
| Türkörper | Frame size, observation window cutout (gegebenenfalls), hinge mounting slots | Frame parallelism error ≤0.1mm; Glätte der Ausschnittkante Ra ≤1,6μm | Gewährleisten Sie im geschlossenen Zustand einen dichten Verschluss; passende Scharnierbaugruppe |
| Funktionskomponenten | Griffform (ergonomische Kurve), Steckplatz für das Bedienfeld, Schubladenführungsschienen | Griffoberflächenrauheit Ra ≤0,8μm; Schlitztiefentoleranz ±0,05 mm | Verbessern Sie die Benutzererfahrung; sorgen für einen reibungslosen Betrieb beweglicher Teile |
Tipps zur Modelloptimierung:
- Mehrschichtiges Design: Komplexe Strukturen aufteilen (Z.B., Türkörper mit Innenverkleidung) in separate bearbeitbare Komponenten aufteilen, um Werkzeugbeeinträchtigungen zu vermeiden. Zum Beispiel, Bearbeiten Sie den Türrahmen und die Innenverkleidung separat, dann baue sie zusammen.
- Prozessmarkierung: Label key machining features (Z.B., “no tool marks on visible surfaces”) und Referenzdaten (Z.B., box bottom as the origin) zur Anleitung der CNC-Programmierung.
- Interferenzprüfung: Use software to simulate component assembly (Z.B., door closing, drawer sliding) and eliminate overlapping or collision risks (Z.B., ensure 2–3mm clearance between door and box).
(2) Materialauswahl: Passen Sie die Leistung an die Komponentenrollen an
Different parts of the refrigerator prototype require materials with specific properties (Z.B., Stärke, Transparenz, Glanz). Nachfolgend finden Sie einen detaillierten Vergleich geeigneter Optionen:
| Materialtyp | Applicable Parts | Schlüsseleigenschaften | Vorteile der Bearbeitbarkeit |
| ABS -Plastik | Box body, door frame, handhaben | Gute Aufprallfestigkeit (Izod impact strength 20 KJ /), leicht zu färben, niedrige Kosten | Geringer Werkzeugverschleiß; can be machined at high speed (10,000–15,000 rpm) |
| PC -Kunststoff | Observation window, control panel cover | Hohe Transparenz (Lichtdurchlässigkeit ≥88 %), wirkungsbeständig (10x stärker als Glas) | Präzises Schneiden möglich; minimal chipping on edges |
| Acryl (PMMA) | Exterior decorative strips, logo plates | Excellent gloss (60° gloss value ≥90%), vivid color expression | Smooth surface after polishing; suitable for aesthetic-focused parts |
| Aluminiumlegierung (6061) | Drawer slide rails, refrigeration mounts | Hohe Starrheit (Zugfestigkeit 276 MPA), Gute Korrosionsbeständigkeit | Schnelle Bearbeitungsgeschwindigkeit; suitable for load-bearing structural parts |
Vorbereitung des Materialrohlings:
- Cut blanks according to the maximum size of each part, reserving 5–10mm machining allowance on all sides. Zum Beispiel:
- A door frame with a final size of 600mm×800mm×50mm requires a 610mm×810mm×60mm ABS blank.
- An aluminum alloy slide rail (100mm×20mm×5mm) needs a 110mm×30mm×15mm blank to accommodate roughing and finishing.
(3) Ausrüstung & Werkzeugvorbereitung: Stellen Sie die Bearbeitungsgenauigkeit sicher
Select CNC equipment and tools based on material properties and part complexity to avoid defects like tool marks or dimensional deviations.
| Ausrüstungs-/Werkzeugtyp | Auswahlkriterien | Empfohlene Spezifikationen |
| CNC-Bearbeitungszentrum | High-precision 3-axis or 5-axis models (for curved surfaces like door handles) | Positionierungsgenauigkeit ±0,005 mm; Spindeldrehzahlbereich 8.000–24.000 U/min |
| Fräser | Solid carbide tools for plastic; Hochgeschwindigkeitsstahl (HSS) tools for aluminum alloy | – Plastik: Φ6–Φ12mm flat-bottom mills (zum Schauen), Φ3–Φ6mm ball-head mills (zum Abschluss)- Aluminium: Φ8–Φ16mm end mills (zum Schauen), Φ4–Φ8mm face mills (für flache Oberflächen) |
| Übungen & Taps | Twist drills for holes; machine taps for threaded mounting holes | – Übungen: Φ2–Φ10mm (match hole size requirements)- Taps: M3–M8 (for hinge and handle mounting) |
| Vorrichtungen | Vacuum suction cups (for flat plastic parts); precision vises (for aluminum components) | Vacuum pressure ≥0.8 MPa; vise clamping force ≥5 kN to prevent workpiece displacement |
2. Programmierung & Aufstellen: Translate Design to Machinable Code
This stage converts the 3D model into actionable CNC instructions and prepares the machine for operation—critical for ensuring machining accuracy.
(1) Cam -Programmierung: Generate Machining Code
Verwenden Sie CAM -Software (Z.B., Mastercam, PowerMill) Um das 3D-Modell in G-Code umzuwandeln, and optimize parameters based on material and part structure.
| Bearbeitungsstufe | Schlüsselparameter | Optimierungstipps |
| Rauen | – Schnittgeschwindigkeit: 10,000–12,000 rpm (ABS); 12,000–15,000 rpm (Aluminium)- Futterrate: 1,000–1.500 mm/min (ABS); 800–1,200 mm/min (Aluminium)- Schnitttiefe: 2–5 mm (ABS); 1-3mm (Aluminium) | Verwenden “layered cutting” to remove 90% von überschüssigem Material; leave 0.3–0.5mm allowance for finishing |
| Fertig | – Schnittgeschwindigkeit: 15,000–18,000 rpm (ABS); 18,000–22,000 rpm (Aluminium)- Futterrate: 500–800 mm/min (ABS); 400–600 mm/min (Aluminium)- Schnitttiefe: 0.1-0,3 mm | Für gekrümmte Oberflächen (Z.B., handhaben), verwenden “spiral cutting” with a step distance of 0.05mm to eliminate tool marks |
| Hole Machining | – Drilling speed: 8,000–10,000 rpm- Tapping speed: 500–800 U/min (M3–M5 taps) | Verwenden “Hackbohren” (drill 3mm, retract 1mm) to clear chips; apply cutting fluid for aluminum to prevent thread stripping |
(2) Maschinenaufbau: Install Tools & Secure Workpieces
Proper setup ensures the machine, Werkzeuge, and workpieces are aligned to the same coordinate system—avoiding dimensional errors.
Werkzeuginstallation & Kalibrierung:
- Mount tools into the tool magazine and use a tool setter to measure tool length and radius. Record data in the CNC system to compensate for tool wear.
- Zum Beispiel: A Φ6mm ball-head mill for ABS finishing needs its length calibrated to ±0.001mm to ensure consistent cutting depth.
Werkstückklemme:
- Clean the machining table to remove debris, then fix the blank using fixtures:
- For ABS box blanks: Use vacuum suction cups to cover 80% of the blank’s bottom surface (prevents warping during machining).
- For aluminum slide rails: Secure with a precision vise, ensuring the blank is parallel to the table (error ≤0.01mm).
- Set the workpiece origin (Z.B., use a touch probe to detect the blank’s edge) and input coordinates into the CNC system.
3. CNC -Bearbeitungsausführung: From Blank to Prototype Structure
This stage divides machining into roughing and finishing to balance efficiency and precision—critical for complex refrigerator structures.
(1) Rauen: Formen Sie die Prototyp -Grundlage
Durch das Schruppen wird das meiste überschüssige Material entfernt, um den Rohling nahezu in die endgültige Form zu bringen, Priorisierung der Geschwindigkeit bei gleichzeitiger Vermeidung von Werkzeugschäden.
| Komponententyp | Schruppfokus | Schlüsselvorgänge & Parameter |
| Refrigerator Box | Machine outer frame and inner cavity; mill partition slots | Use Φ12mm flat-bottom mill (ABS); Schnittgeschwindigkeit 11,000 Drehzahl, Futterrate 1,200 mm/min; cavity depth cut in 3 Pässe (5mm each) |
| Türkörper | Mill door frame and observation window cutout; machine hinge mounting slots | Use Φ10mm end mill (ABS); Schnittgeschwindigkeit 10,000 Drehzahl, Futterrate 1,000 mm/min; cutout edges left with 0.3mm finishing allowance |
| Aluminum Slide Rails | Machine rail profile and mounting holes | Verwenden Sie einen Φ8-mm-Schaftfräser (Aluminium); Schnittgeschwindigkeit 14,000 Drehzahl, Futterrate 1,000 mm/min; holes pre-drilled with Φ3mm twist drill |
Inspektion nach dem Schruppen:
- Verwenden Sie einen digitalen Messschieber, um die wichtigsten Abmessungen zu überprüfen (Z.B., box cavity size, door frame width) und stellen Sie sicher, dass sie innerhalb von ±0,5 mm vom Designwert liegen.
- Clean chips from the workpiece surface with compressed air to avoid interfering with finishing.
(2) Fertig: Erreichen Sie Präzision & Oberflächenqualität
Finishing refines the workpiece to meet final design requirements, focusing on dimensional accuracy and surface smoothness.
| Komponententyp | Finishing-Fokus | Schlüsselvorgänge & Parameter |
| Box Inner Cavity | Smooth cavity walls and partition slot edges; ensure flatness of mounting surfaces | Use Φ6mm ball-head mill (ABS); Schnittgeschwindigkeit 16,000 Drehzahl, Futterrate 600 mm/min; wall roughness Ra ≤1.6μm |
| Door Observation Window | Smooth cutout edges; ensure parallelism with door frame | Use Φ3mm ball-head mill (PC); Schnittgeschwindigkeit 18,000 Drehzahl, Futterrate 500 mm/min; edge chipping ≤0.1mm |
| Handhaben | Polish curved surface; machine ergonomic grip contour | Verwenden Sie eine 4-mm-Kugelkopfmühle (ABS); Schnittgeschwindigkeit 17,000 Drehzahl, Futterrate 700 mm/min; Oberflächenrauheit Ra ≤0,8μm |
Abschluss der Qualitätskontrollen:
- Use a surface roughness tester to verify Ra values (Z.B., visible surfaces require Ra ≤0.8μm).
- Verwenden Sie eine Koordinatenmessmaschine (CMM) to inspect critical features: Zum Beispiel, hinge mounting holes must have a position error ≤0.1mm to ensure door alignment.
4. Nachbearbeitung: Enhance Prototype Performance & Ästhetik
Post-processing improves the prototype’s appearance, Funktionalität, and durability—bridging the gap between machined parts and a realistic refrigerator model.
(1) Oberflächenbehandlung: Refine Texture & Aussehen
Tailor treatment methods to material type and part function:
| Material/Part Type | Schritte zur Oberflächenbehandlung | Erwartetes Ergebnis |
| ABS Box/Door Body | 1. Sand with 400# → 800# → 1200# Sandpapier (Werkzeugspuren entfernen)2. Wipe with isopropyl alcohol (degrease)3. Spray matte paint (50µm Dicke, color matching design) | Lackhaftung ≥4B (Kein Schälen); surface gloss 30–50 GU (mattes Finish) |
| PC Observation Window | 1. Polish with 600# abrasive paste (remove cutting marks)2. Polish with 1200# paste (enhance transparency)3. Clean with lens cleaner | Light transmittance ≥85%; no visible scratches or haze |
| Acrylic Decorative Strips | 1. Sand with 1000# Sandpapier (glatte Kanten)2. Polish with acrylic-specific polishing paste3. Apply UV protective coating | Gloss value ≥90 GU; no yellowing after 100 hours of UV exposure |
| Aluminum Slide Rails | 1. Mit alkalischem Reiniger2 entfetten. Anodisieren (form 8–10μm silver-gray oxide film)3. Sandstrahlen (matte Oberfläche) | Korrosionsbeständigkeit: Kein Rost nach 48-Stunden-Salzsprühtest; Reibungskoeffizient ≤0,15 |
(2) Montage & Debuggen: Validate Prototype Functionality
Assemble machined components and test key functions to ensure the prototype meets design goals:
Montageschritte:
- Kontrolle vor der Montage: Verify that all parts meet dimensional requirements (Z.B., door frame fits box body with 2–3mm clearance).
- Component Installation:
- Mount hinges to door and box (use torque wrench to apply 5–8 N·m force to avoid thread damage).
- Install handle onto door (ensure alignment; no wobble when pulled).
- Attach slide rails to drawers and box (test sliding resistance ≤5N).
- Versiegelungstest: Place a thin paper strip between door and box, close the door, and pull the strip—resistance should be uniform (indicates tight sealing).
Funktionales Debuggen:
- Door Operation: Test opening/closing 100 times—door should stay closed without manual locking; no squeaking.
- Drawer Sliding: Open/close drawers 50 times—no jamming; slides smoothly throughout the stroke.
- Component Fit: Check that simulated refrigeration system mounts (Z.B., compressor brackets) align with holes (position error ≤0.1mm).
5. Qualitätskontrolle & Optimierung: Stellen Sie die Zuverlässigkeit von Prototypen sicher
Strict quality control identifies defects early, while optimization reduces costs and improves efficiency for future iterations.
(1) Wichtige Qualitätskontrollstandards
| Control Item | Akzeptanzkriterien | Inspection Method |
| Dimensionsgenauigkeit | – Box cavity: ± 0,2 mm- Door frame: ± 0,1 mm- Hole position: ± 0,1 mm | CMM (für kritische Merkmale); digitaler Bremssattel (für allgemeine Dimensionen) |
| Oberflächenqualität | – Visible surfaces: Ra ≤0,8μm, no tool marks/scratches- Hidden surfaces: Ra ≤1,6μm | Oberflächenrauheitstester; visuelle Inspektion (under 500lux light) |
| Assembly Fit | – Door-box clearance: 2-3mm (Uniform)- Drawer sliding resistance: ≤5N | Feeler gauge (for clearance); force gauge (for sliding resistance) |
| Material Performance | – ABS impact resistance: ≥15 kJ/m²- PC transparency: ≥85 % | Izod impact tester; spectrophotometer |
(2) Tipps zur Prozessoptimierung
- Material Saving: Für große Teile (Z.B., box body), design hollow structures (with 3–5mm thick walls) to reduce blank size—saves 20–30% material cost.
- Bearbeitungseffizienz: Combine roughing and semi-finishing for simple parts (Z.B., decorative strips) to reduce tool change time by 15–20%.
- Post-Processing Simplification: Für nicht sichtbare Teile (Z.B., inner partition slots), skip painting—saves 10–15% of post-processing time.
Yigu Technology’s Perspective on CNC Machining Refrigerator Prototype Models
Bei Yigu Technology, Wir glauben design-machining integration is the core of efficient refrigerator prototype development. Many clients face issues like door sealing failure or drawer jamming due to disconnected design and machining. Our team optimizes models for manufacturability: Zum Beispiel, we add 0.3mm machining allowance to door frames to ensure sealing clearance, and design self-lubricating structures for slide rails to reduce post-processing. We also select materials strategically—using ABS for main bodies (kostengünstig, einfach zu beenden) and PC for observation windows (hohe Transparenz, wirkungsbeständig). For large-batch prototypes, we use multi-cavity fixtures to machine 2–3 parts at once, Produktionszeit nach 40%. Our goal is to deliver prototypes that accurately reflect mass-production effects, helping clients shorten product development cycles by 25–30%.