El CNC machining air conditioning prototype process is a systematic workflow that transforms air conditioning design concepts into physical prototypes, validar la autenticidad de la apariencia, structural rationality, heat exchange efficiency, y lógica funcional central (P.EJ., airflow uniformity, noise control). Este artículo desglosa el proceso paso a paso, desde el diseño preliminar hasta la depuración final, utilizando tablas basadas en datos., directrices prácticas, y consejos para la resolución de problemas que le ayudarán a afrontar los desafíos clave y garantizar el éxito del prototipo..
1. Preparación preliminar: Define Requirements & Lay the Design Foundation
Preliminary preparation sets the direction for the entire prototype development. Se centra en dos tareas centrales.: requirements analysis & conceptual design y 3D Modelado & structural detailing, both tailored to the unique needs of different air conditioning types (P.EJ., compact structure for wall-mounted AC, multi-directional airflow for central AC).
1.1 Análisis de requisitos & Conceptual Design
Before starting machining, clarify functional and appearance requirements to avoid misaligned development goals—this step reduces rework risk by 30% de término medio.
1.1.1 Functional Requirements Clarification
Different AC types have distinct functional priorities. The table below outlines key specs for common models:
AC Type | Core Functional Focus | Key Specs Example |
Wall-Mounted AC | Compact indoor unit, efficient heat exchange | Cooling capacity: 2–3.5kW; Ruido (indoor unit): ≤30dB; Indoor unit thickness ≤180mm |
Vertical AC | Large airflow, stable base | Cooling capacity: 3.5–5kW; Air supply range: 0°–90° (up/down swing); Base weight ≥30kg |
Central AC Outlet | Multi-directional airflow, compatibilidad | Airflow uniformity: ±5% variation; Swing angle (izquierda/derecha): 0°–120°; Material corrosion resistance |
1.1.2 Appearance Concept Design
Create preliminary sketches or 3D drafts using tools like Bosquejo o Rinoceronte, with three key considerations:
- Aesthetic Coordination: Wall-mounted ACs use slim, curved lines (radius 8–12mm) to fit home walls; Los aire acondicionado verticales adoptan formas cilíndricas o rectangulares para la decoración de la sala de estar..
- Interacción persona-computadora: Coloque pantallas y botones a la altura de los ojos. (1.5–1,8 m del suelo para aire acondicionado de pared); use perillas físicas o sensibles al tacto con íconos claros.
- Adaptación ambiental: Agregar filtros de polvo (diseño extraíble para una fácil limpieza) y puertos de drenaje (colocado para evitar fugas de agua); Utilice materiales antimoho para zonas de alta humedad..
1.2 3D Modelado & Structural Detailing
Utilice software CAD profesional para traducir conceptos en modelos precisos, Garantizar la procesabilidad para el mecanizado CNC..
1.2.1 Selección de software & Core Structural Design
- Elección de software: Priorizar Solidworks, Y nx, o Delantero—apoyan el diseño paramétrico, permitiendo un fácil ajuste de las dimensiones (P.EJ., tamaño del evaporador, ancho del conducto de aire) y compatibilidad con el software CAM.
- Desglose de componentes: Divida el aire acondicionado en partes como carcasa de unidad interior/exterior, Componentes del conducto de aire (deflectores, pergaminos), disipadores de calor, soportes de motor, y paneles de control para mecanizado separado.
- Optimización de la estructura clave:
- Alojamiento: Determinar el espesor del material (1–3 mm para plástico, 0.8–1,5 mm para aleación de aluminio) y estructuras de montaje (chasquido, Orificios para tornillos M3–M4 con tolerancia de ±0,1 mm).
- Conductos de aire: Para aire acondicionado de pared, optimize airflow paths to reduce turbulence (P.EJ., curved volutes with 5°–10° expansion angle); for central AC outlets, design multi-layer deflectors for uniform air distribution.
- Heat Sinks: Design fin density (0.5–1mm spacing) y dar forma (wavy or louvered) based on heat exchange efficiency—wavy fins improve heat dissipation by 15% compared to flat fins.
- Detail Features: Add brand logos (embossed height 0.8–1mm), indicator light holes (diameter 3–5mm), and filter mounting grooves (depth 5–8mm, tolerancia ± 0.05 mm).
2. Selección de material & Process Planning: Match Materials to Performance Needs
Choosing the right materials and defining machining strategies are critical for prototype performance. This phase follows a “selección de material → configuración de parámetros → planificación de secuencia” workflow to ensure efficiency and precision.
2.1 Selección de material: Balance Performance, Costo, and Processability
Different AC components require materials with specific properties (P.EJ., thermal conductivity for heat sinks, corrosion resistance for outdoor units). La siguiente tabla compara las opciones adecuadas.:
Componente | Material recomendado | Propiedades clave | Ventajas de procesamiento | Rango de costos (por kg) |
Indoor Unit Housing | De plástico de los abdominales / Mezcla de PC | Ligero, resistente al impacto, low noise transmission | Fácil de cortar; smooth surface for painting | \(3- )6 |
Outdoor Unit Housing | Aleación de aluminio (6061) / Acero inoxidable (304) | Resistente a la corrosión, durable, a prueba de la intemperie | Bueno para anodización; high strength for outdoor use | \(6- )10 (Aluminio); \(15- )22 (SS) |
Air Duct Components | De plástico de los abdominales / Aleación de aluminio | Alta rigidez, buena estabilidad dimensional | Plástico: Sin rebabas; Metal: Adecuado para mecanizado curvo | \(3- )6 (Plástico); \(6- )10 (Metal) |
Heat Sinks | Aleación de aluminio (1050) / Cobre | Excelente conductividad térmica (Alabama: 220 W/m · k; Cu: 401 W/m · k) | Mecanizado rápido; easy to form fins | \(5- )8 (Aluminio); \(18- )25 (Cobre) |
Control Panels | Abdominales + Mezcla de PC | Aislamiento, resistencia al impacto, smooth surface for silk-screen | Compatible with touch-sensitive film installation | \(4- )7 |
Ejemplo: Wall-mounted AC heat sinks use aluminum alloy (rentable, ligero), while high-end central AC heat sinks use copper (superior thermal conductivity) for large cooling capacity.
2.2 Process Planning: Define CNC Machining Strategies
Clear process planning ensures efficient and precise machining, reduciendo el tiempo de producción por 20%.
2.2.1 Tool Selection by Material & Tarea
Material | Tarea de mecanizado | Tipo de herramienta | Presupuesto |
Plástico (ABS/PC) | Toscante | Carbide Flat-End Mill | Φ6–10mm, 2–3 dientes |
Plástico (ABS/PC) | Refinamiento | Molino de punta esférica de carburo | Φ2–4 mm, 4–6 dientes |
Aleación de aluminio | Toscante | Fresa de carburo | Φ4–6mm, 2 dientes |
Aleación de aluminio | Refinamiento | Cortador de carburo recubierto de TiAlN | Φ3–5 mm, 4 dientes |
Acero inoxidable | Toscante | Fresa de acero de alta velocidad | Φ4–8mm, 2 dientes |
Acero inoxidable | Refinamiento | Cortador recubierto de diamante | Φ2–4 mm, 4 dientes |
2.2.2 Configuración de parámetros de corte
Los parámetros optimizados evitan la deformación del material y garantizan la calidad de la superficie.:
Material | Etapa de mecanizado | Velocidad (rpm) | Tasa de alimentación (mm/diente) | Profundidad de corte (milímetros) | Refrigerante |
De plástico de los abdominales | Toscante | 300–600 | 0.2–0,5 | 0.5–2 | Aire comprimido |
De plástico de los abdominales | Refinamiento | 800–1500 | 0.1–0,2 | 0.1–0,3 | Aire comprimido |
Aleación de aluminio (6061) | Toscante | 1500–2500 | 0.1–0,3 | 1–3 | Emulsión |
Aleación de aluminio (6061) | Refinamiento | 2500–4000 | 0.05–0,1 | 0.05–0,1 | Emulsión |
Acero inoxidable (304) | Toscante | 800–1200 | 0.08–0,15 | 0.3–1 | Emulsión |
Acero inoxidable (304) | Refinamiento | 1500–2000 | 0.03–0,08 | 0.03–0,05 | Emulsión |
2.2.3 Machining Sequence
Siga este orden para evitar daños a los componentes y garantizar la precisión.:
- Procese primero las piezas grandes (P.EJ., carcasas interiores/exteriores) para establecer la referencia de ensamblaje.
- Mecanizar superficies curvas complejas (P.EJ., pergaminos, deflectores) en capas (0.5–1 mm por capa) to ensure shape precision.
- Finish small precision parts (P.EJ., soportes de motor, Botones del panel de control) last to prevent collision.
3. Ejecución de mecanizado de CNC: Turn Models into Physical Components
This phase is the core of prototype creation, following a “machine preparation → roughing → semi-finishing → finishing” workflow to ensure component precision (tolerance ±0.03mm for key parts).
3.1 Machine Preparation & Programación
- Machine Selection:
- Most parts (alojamiento, disipadores de calor) usar un 3-axis CNC milling machine (precisión de posicionamiento ±0,01 mm).
- Complex parts like volutes or central AC deflectors require a 5-axis CNC machine for multi-angle machining.
- Programación & Calibración:
- Import 3D models into CAM software (P.EJ., Maestro, Y nx) para generar trayectorias de herramientas; set safety planes (5–10mm above the workpiece) to avoid tool collision.
- Clamp materials (plastic plates, aluminum blocks) and calibrate the zero point using a touch probe (accuracy ±0.005mm).
3.2 Toscante & Semifinisco: Shape the Basic Form
- Toscante: Remove 80–90% of excess material to approach the component’s basic shape. Por ejemplo:
- Alojamiento: Mill the outer contour first, then dig the internal cavity (avoids plastic collapse).
- Heat Sinks: Rough-cut the base shape, leaving 0.5–1mm allowance for fin machining.
- Semifinisco: Correct roughing deviations and leave a 0.1–0.2mm allowance for finishing. Los pasos clave incluyen:
- Smoothing air duct inner walls to reduce airflow resistance.
- Pre-drilling screw holes (90% of final diameter) for precise tapping later.
3.3 Refinamiento: Lograr precisión & Calidad de la superficie
Finishing determines the prototype’s appearance and functional performance. The table below outlines requirements for key components:
Componente | Aspereza de la superficie | Método de procesamiento |
Indoor Unit Housing | Ra ≤0.8μm | Polish with 800–1200 mesh sandpaper; eliminar marcas de herramientas |
Heat Sinks | Ra ≤0.4μm | High-speed finishing for fin spacing (0.5–1 mm); deburr fin edges with a wire brush |
Volutes | Ra ≤0.6μm | 5-axis finishing for curved surfaces; ensure smooth airflow path |
Panel de control | Ra ≤1.6μm | Polish and clean; prepararse para serigrafía o película sensible al tacto |
- Mecanizado de estructuras especiales:
- Aletas del disipador de calor: Utilice un cortador de aletas especializado para garantizar un espaciado uniforme (variación de ±0,05 mm).
- Deflectores de salida de CA: Ejes oscilantes de la máquina con tolerancia de ±0,02 mm para garantizar un movimiento suave.
4. Postprocesamiento & Asamblea: Mejorar el rendimiento & Estética
El posprocesamiento elimina defectos y prepara los componentes para el montaje., mientras que el montaje cuidadoso garantiza que el prototipo funcione según lo previsto.
4.1 Postprocesamiento: Improve Durability & Apariencia
- Desacuerdo & Limpieza:
- Piezas de plástico: Utilice una cuchilla para eliminar las rebabas.; Limpiar con alcohol isopropílico para eliminar residuos de aceite..
- Piezas de metal: Lije con papel de lija de malla 400–800; para aluminio, use a wire brush to remove oxidation.
- Tratamiento superficial:
Componente | Método de tratamiento | Objetivo |
Indoor Unit Housing | Spray matte/glossy paint; hot-stamp brand logos | Mejorar la estética; prevent scratches |
Outdoor Unit Housing | anodizar (aluminio) or electroplate (acero inoxidable); add anti-UV coating | Mejorar la resistencia a la corrosión; withstand outdoor weather |
Panel de control | Silk-screen buttons/icons; spray insulating paint | Ensure visibility; prevent electrical leakage |
- Functional Enhancement:
- Attach rubber seals to filter mounting grooves (improves air tightness by 20%).
- Install waterproof membranes on control panels to prevent dust/water ingress.
4.2 Asamblea & Depuración: Validate Functionality
Follow a sequential assembly order to avoid rework, then conduct comprehensive testing:
4.2.1 Assembly Sequence
- Assemble core components: Mount the evaporator/condenser to the housing → install the fan and motor → attach air duct components.
- Add secondary parts: Install the control panel → attach the filter → connect wires (Utilice tubos termorretráctiles para el aislamiento.).
- Secure structures: Use screws (esfuerzo de torsión: 1.5–2.0 N·m for M3 screws), chasquido, or epoxy glue (for air duct joints).
4.2.2 Depuración funcional
Artículo de prueba | Herramientas/Métodos | Criterios de aprobación |
Airflow Uniformity | Anemometer (measured at 1m from the outlet) | Variation ≤5% across different points; meets design airflow rate (P.EJ., 300m³/h for wall-mounted AC) |
Noise Level | Sound level meter (indoor unit: 1m away; outdoor unit: 3m away) | Indoor unit ≤30dB; outdoor unit ≤55dB |
Heat Exchange Efficiency | Thermometer (measure inlet/outlet air temperature) | Enfriamiento: Temperature drop ≥8°C (interior); Calefacción: Temperature rise ≥5°C (interior) |
Water Leakage | Fill drainage port with water (1l); observe for 30 minutos | No leakage from housing or joints |
Swing Function | Protractor + stopwatch | Swing angle meets design specs (P.EJ., 0°–90° for wall-mounted AC); no jitter |
5. Casos de aplicación: Tailor Processes to AC Types
Different AC types require adjusted processes to meet their unique needs.
5.1 Wall-Mounted AC Prototype
- Enfocar: Compact structure and silent operation.
- Process Adjustments:
- Use thin aluminum alloy (0.8milímetros) for the indoor unit housing to reduce thickness (≤180mm).
- Optimize air duct curvature to reduce turbulence (noise ≤30dB); test filter removal/installation ease.
5.2 Central AC Outlet Prototype
- Enfocar: Multi-directional airflow and corrosion resistance.
- Process Adjustments:
- Use acero inoxidable (304) for outdoor-facing parts (resistencia a la corrosión); machine deflectors with 5-axis CNC for 0°–120° swing.
- Test compatibility with central AC main units (airflow matching, installation fit).
La perspectiva de la tecnología de Yigu
En la tecnología yigu, Vemos el CNC machining air conditioning prototype process como “performance validator”—it identifies design flaws early to save mass production costs. Our team prioritizes two pillars: precision and functionality. For key parts like heat sinks, we use aluminum alloy with 5-axis finishing (fin spacing ±0.05mm) to ensure heat exchange efficiency. For air ducts, we optimize curvature via CFD simulation and CNC machining (Ra ≤0.6μm) to reduce noise. También integramos el posmecanizado de escaneo 3D para verificar la precisión dimensional. (± 0.03 mm), reducir las tasas de retrabajo 25%. Al centrarse en estos detalles, Ayudamos a los clientes a reducir el tiempo de comercialización entre 1 y 2 semanas.. Whether you need a wall-mounted or central AC prototype, we tailor solutions to meet global energy efficiency and safety standards.
Preguntas frecuentes
- q: How long does the entire CNC machining air conditioning prototype process take?
A: Typically 12–18 working days. This includes 2–3 days for preparation (requirements analysis, modelado), 4–6 días para mecanizado CNC, 2–3 días para el postprocesamiento, 3–4 days for assembly, and 1–2 days for debugging/testing.