El CNC machining electric fan prototype process Es un flujo de trabajo sistemático que transforma conceptos de diseño en prototipos físicos., validar la autenticidad de la apariencia, estabilidad estructural, airflow efficiency, y lógica funcional central (P.EJ., head-shaking smoothness, 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 & Colocar la base
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 electric fans (P.EJ., silent operation for bedrooms, stability for floor fans).
1.1 Análisis de requisitos & Conceptual Design
Before starting machining, clarify functional and appearance requirements to avoid misaligned development goals.
- Functional Requirements Clarification:
Fan Type | Core Functional Focus | Key Specs Example |
Floor Fan | Head-shaking range, estabilidad, high airflow | Head-shaking angle: 60°–90°; Base weight ≥2kg |
Table Fan | Silent operation, compact size, low power | Noise ≤40dB; Size ≤300×300×400mm; Power ≤30W |
Ceiling Fan | Capacidad de carga, uniform airflow | Load capacity ≥5kg; Airflow coverage ≥15m² |
- Appearance Concept Design:
- Create preliminary sketches or 3D drafts using tools like Bosquejo o Rinoceronte, considering:
- Aesthetic Coordination: Bordes redondeados (radius 3–5mm) for household fans to fit home decor; geometric shapes for industrial fans.
- Interacción persona-computadora: Button/knob layout (P.EJ., 3 wind-speed buttons on the fan head for easy reach); indicator light positions (visible but not glaring).
- Adaptación ambiental: Dust-proof grilles for industrial fans; anti-slip base pads for table fans.
¿Por qué es esto importante?? Skipping requirement clarification can lead to rework—for example, a bedroom fan prototype without silent design may need 25% more time to optimize fan blade curvature and motor mounting.
1.2 3D Modelado & Structural Detailing
Utilice software CAD profesional para traducir conceptos en modelos precisos, Garantizar la procesabilidad para el mecanizado CNC..
- Selección de software: Priorizar Solidworks, Y nx, o Delantero—apoyan el diseño paramétrico, permitiendo un fácil ajuste de las dimensiones (P.EJ., fan blade length, base diameter) y compatibilidad con el software CAM.
- Core Structural Design:
- Desglose de componentes: Split the fan into parts like alojamiento, fan blades, motor bracket, base, y control panel para mecanizado separado.
- Optimización de la estructura clave:
- Alojamiento: Determinar el espesor del material (1–3 mm para plástico, 2–4mm for metal) y estructuras de montaje (chasquido, M2–M3 screw holes with ±0.1mm tolerance).
- Fan Blades: Design curved surfaces and angles (15°–25° attack angle) to balance airflow and noise; ensure blade weight difference ≤0.5g for anti-jitter.
- Base: Add weighted blocks or counterweight structures (P.EJ., 1kg metal plate in plastic bases) to improve stability; integrate rubber anti-slip pads (thickness 2–3mm).
- Head-Shaking Mechanism: For floor/table fans, design gear or connecting rod structures (gear module: 0.5–1 mm) to ensure smooth left-right swinging.
- Detail Features: Add brand logos (embossed height 0.8–1mm), heat dissipation holes (diameter 2–3mm, grid pattern), and button icons (silk-screen ready).
2. Selección de material & Process Planning: Match Materials to Functions
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” flujo de trabajo.
2.1 Selección de material: Balance Performance & Costo
Diferentes componentes requieren materiales con propiedades específicas (P.EJ., ligero para aspas de ventilador, durabilidad para bases). La siguiente tabla compara las opciones adecuadas.:
Componente | Material recomendado | Propiedades clave | Ventajas de procesamiento | Rango de costos (por kg) |
Alojamiento | De plástico de los abdominales / Aleación de aluminio | Plástico: Ligero, bajo costo; Metal: Durable | Plástico: corte fácil; Metal: Bueno para anodización | \(3- )6 (Abdominales); \(6- )10 (Aluminio) |
Fan Blades | De plástico de los abdominales / Aleación de aluminio | Plástico: Bajo nivel de ruido; Metal: Alta fuerza | Plástico: Sin rebabas; Metal: Adecuado para mecanizado curvo | \(3- )6 (Abdominales); \(6- )10 (Aluminio) |
Base | De plástico de los abdominales / Hierro fundido | Plástico: Luz; Hierro fundido: Alta estabilidad | Plástico: Mecanizado rápido; Hierro fundido: Bueno para ponderar | \(3- )6 (Abdominales); \(8- )12 (Hierro fundido) |
Soporte del motor | Aleación de aluminio (6061) | Alta fuerza, disipación de calor | Fácil de mecanizar; Fácil de anodizar | \(6- )10 |
Panel de control | Abdominales + Mezcla de PC | Resistencia al impacto, aislamiento | Superficie lisa para serigrafía | \(4- )7 |
Ejemplo: Las aspas del ventilador de mesa del dormitorio utilizan plástico ABS. (bajo ruido, ligero), while industrial floor fan blades use aluminum alloy (high strength for heavy-duty use).
2.2 Process Planning: Define Machining Strategies
Clear process planning ensures efficient and precise CNC machining.
- Tool Selection by Material & Tarea:
Material | Tarea de mecanizado | Tipo de herramienta | Presupuesto |
Plástico (Abdominales) | Toscante | Carbide Flat-End Mill | Φ6–10mm, 2–3 dientes |
Plástico (Abdominales) | 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 | Coated Carbide Cutter | Φ3–5 mm, 4 dientes |
- Configuración de parámetros de corte:
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 | Toscante | 1500–2500 | 0.1–0,3 | 1–3 | Emulsión |
Aleación de aluminio | Refinamiento | 2500–4000 | 0.05–0,1 | 0.05–0,1 | Emulsión |
- Machining Sequence:
- Procese primero las piezas grandes (base, alojamiento) to avoid collision with small parts.
- Mecanizar superficies curvas complejas (fan blades) en capas (0.5–1 mm por capa) to ensure shape accuracy.
- Finish small precision parts (soportes de motor, Botones del panel de control) last to prevent damage.
3. Ejecución de mecanizado de CNC: Turn Models into Components
This phase is the core of prototype creation, following a “machine preparation → roughing → semi-finishing → finishing” workflow to ensure component precision.
3.1 Machine Preparation & Programación
Proper setup lays the groundwork for error-free machining.
- Machine Selection:
- Most electric fan parts (alojamiento, hojas) can be processed with a 3-axis CNC milling machine (precisión de posicionamiento ±0,01 mm).
- For fan blades with spiral curved surfaces, usar un 5-axis CNC machine or an indexing head to achieve multi-angle machining.
- Programación & Calibración:
- Import 3D models into CAM software (P.EJ., Maestro, PowerMill) para generar trayectorias de herramientas.
- Set machining coordinate systems and 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.
- For plastic housing: Mill the outer contour first, then dig the internal cavity to avoid material collapse.
- For metal base: Use a large-diameter cutter (Φ8-10 mm) to quickly remove allowance; clean chips in real time to prevent scratches.
- Semifinisco:
- Correct roughing deviations and leave a 0.1–0.2mm allowance for finishing.
- Focus on key structures:
- Fan blade curved surfaces: Ensure smooth transitions between layers.
- Motor bracket holes: Pre-drill to 90% of the final diameter for precise tapping later.
3.3 Refinamiento: Lograr precisión & Calidad de la superficie
Finishing determines the prototype’s appearance and functional performance.
- Surface Quality Requirements:
Componente | Aspereza de la superficie | Método de procesamiento |
Plastic Housing | Ra ≤0.8μm | Polishing with 800–1200 mesh sandpaper |
Metal Blades | Ra ≤0.4μm | Ardor de arena + pulido; biselado de bordes (R0.5mm) |
Panel de control | Ra ≤1.6μm | Coating with anti-scratch film after machining |
- Mecanizado de estructuras especiales:
- Head-Shaking Mechanism: Machine gear grooves or connecting rod holes with high precision (tolerance ±0.03mm) to ensure smooth movement.
- Fan Blade Mounting Holes: Drill and tap M3–M4 threads; ensure coaxiality with the motor shaft (error ≤0.02mm) to avoid jitter.
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 Appearance & Durabilidad
- 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 |
Plastic Housing | Spray matte/glossy paint; hot-stamp brand logos | Mejorar la estética; prevent scratches |
Aluminum Blades | Anodización (negro/plata); anti-rust coating | Mejorar la resistencia a la corrosión; add texture |
Panel de control | Silk-screen buttons/icons; spray insulating paint | Ensure visibility; prevent electrical leakage |
- Functional Enhancement:
- Attach rubber anti-slip pads to the base (adhesive strength ≥5N/cm²).
- Install waterproof membranes on the control panel to prevent dust/water ingress.
4.2 Asamblea & Depuración: Validate Functionality
Follow a sequential assembly order to avoid rework and ensure functional reliability.
- Comprobación previa al montaje: Verify all parts meet specs (P.EJ., fan blade weight balance, screw hole alignment).
- Conjunto de componentes centrales:
- Mount the motor to the bracket (use M3 screws, esfuerzo de torsión: 1.0–1.5 N·m).
- Install fan blades onto the motor shaft (ensure tight fit; no axial movement).
- Assemble the base and housing (use snaps or screws; check stability—tilt angle ≤5° without tipping).
- Depuración funcional:
|
Artículo de prueba | Herramientas/Métodos | Criterios de aprobación |
Airflow Efficiency | Anemometer, measured at a distance of 1 meter from the fan | – Floor fan: Minimum of 5 m/s on high gear – Table fan: Minimum of 3 m/s on high gear |
Head-Shaking Function | Protractor and stopwatch | – Oscillation angle: 60°–90°, as per design specifications – Smooth operation without jitter – Completion of one oscillation cycle within 10 seconds or less |
Noise Level | Sound level meter, measured at 1 meter in a quiet environment | – Household fans: Máximo 40 db – Industrial fans: Máximo 55 db |
Safety Performance | Force gauge (for grille protection testing), Insulation tester (for power cord testing) | – Grille gap: 5 mm o menos (ensuring fingertips cannot reach the blades) – Insulation resistance: 100 MΩ or higher |
5. Casos de aplicación: Tailor Processes to Fan Types
Different fan types require adjusted processes to meet their unique needs.
5.1 Household Table Fan Prototype
- Enfocar: Silent operation and compact size.
- Process Adjustments:
- Use ABS plastic for blades (bajo ruido) and optimize curvature to reduce wind turbulence.
- Test 2–3 color schemes (blanco, light gray) via spray painting to verify user preferences.
- Prototype Value: Validate if the size (≤300×300×400mm) fits nightstands and if noise (≤35dB) avoids disturbing sleep.
5.2 Industrial Floor Fan Prototype
- Enfocar: Durability and high airflow.
- Process Adjustments:
- Use aluminum alloy for blades and housing (alta fuerza); anodize to resist corrosion in dusty environments.
- Add reinforced ribs to the motor bracket (thickness 2mm) to support high-power motors (≥50W).
- Prototype Value: Conduct 72-hour continuous operation tests; simulate high-temperature (40° C) environments to check component reliability.
La perspectiva de la tecnología de Yigu
En la tecnología yigu, Vemos el CNC machining electric fan prototype process como “functionality validator”—it turns design ideas into tangible products while identifying flaws like jitter or excessive noise early. Our team prioritizes two pillars: precision and practicality. For fan blades, we use 5-axis machining to ensure curvature accuracy (± 0.03 mm) and weight balance (difference ≤0.3g) for silent operation. For bases, we optimize counterweight structures and anti-slip pads to meet stability standards. También integramos el posmecanizado de escaneo 3D para verificar la precisión dimensional., 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 household or industrial fan prototype, we tailor solutions to your performance goals.
Preguntas frecuentes
- q: How long does the entire CNC machining electric fan prototype process take?
A: Typically 8–12 working days. Esto incluye 1 o 2 días para la preparación. (diseño, selección de material), 3–4 días para mecanizado CNC, 1–2 días para el posprocesamiento, 1–2 days for assembly, y 1 day for debugging/inspection.
- q: Can I use plastic instead of aluminum alloy for industrial fan blades?
A: No se recomienda. Industrial fans require high airflow and heavy-duty use—plastic blades may deform under long-term high-speed rotation (≥1500rpm) or break in dusty environments. Aluminum alloy blades offer better strength and heat dissipation, making them suitable for industrial scenarios.
- q: What causes fan jitter during operation, y como solucionarlo?
A: Common causes are uneven fan blade weight (diferencia >0.5gramo) or misaligned motor shaft mounting (coaxiality error >0.02milímetros). Corrección: Re-balance blades by grinding excess material (reduce weight difference to ≤0.3g); re-machine the motor bracket to correct shaft alignment (coaxiality ≤0.02mm). Esto resuelve 90% of jitter issues in 1–2 hours.