Le Processus de prototype de ventilateur électrique d'usinage CNC est un flux de travail systématique qui transforme les concepts de conception en prototypes physiques, valider l'authenticité de l'apparence, stabilité structurelle, efficacité du flux d'air, et logique fonctionnelle de base (Par exemple, douceur qui fait trembler la tête, contrôle du bruit). Cet article détaille le processus étape par étape, de la conception préliminaire au débogage final, à l'aide de tableaux basés sur les données., directives pratiques, et des conseils de dépannage pour vous aider à relever les principaux défis et garantir le succès du prototype.
1. Préparation préliminaire: Définir les exigences & Poser les bases
La préparation préliminaire définit l'orientation de l'ensemble du développement du prototype. Il se concentre sur deux tâches principales: analyse des besoins & conception conceptuelle et 3D Modélisation & détails structurels, tous deux adaptés aux besoins uniques des ventilateurs électriques (Par exemple, fonctionnement silencieux pour les chambres, stabilité pour les ventilateurs de sol).
1.1 Analyse des exigences & Conception conceptuelle
Avant de commencer l'usinage, clarifier les exigences fonctionnelles et d’apparence pour éviter des objectifs de développement mal alignés.
- Clarification des exigences fonctionnelles:
| Type de ventilateur | Focus fonctionnel de base | Exemple de spécifications clés |
| Ventilateur de sol | Plage de tremblements de tête, stabilité, débit d'air élevé | Angle de tremblement de la tête: 60°–90°; Poids de base ≥2kg |
| Ventilateur de table | Fonctionnement silencieux, taille compacte, faible puissance | Bruit ≤40dB; Taille ≤300×300×400mm; Puissance ≤30W |
| Ventilateur de plafond | Capacité de chargement, flux d'air uniforme | Capacité de charge ≥5kg; Couverture du flux d'air ≥15m² |
- Conception du concept d’apparence:
- Créez des esquisses préliminaires ou des ébauches 3D à l'aide d'outils tels que Sketchup ou Rhinocéros, considérant:
- Coordination esthétique: Bords arrondis (rayon 3–5 mm) pour les fans de maison qui s'adaptent à la décoration de la maison; formes géométriques pour ventilateurs industriels.
- Interaction homme-machine: Disposition des boutons/boutons (Par exemple, 3 boutons de vitesse du vent sur la tête du ventilateur pour un accès facile); positions des voyants (visible mais pas éblouissant).
- Adaptation environnementale: Grilles anti-poussière pour ventilateurs industriels; patins de base antidérapants pour ventilateurs de table.
Pourquoi est-ce important? Ignorer la clarification des exigences peut conduire à des retouches, par exemple, un prototype de ventilateur de chambre sans conception silencieuse peut avoir besoin 25% plus de temps pour optimiser la courbure des pales du ventilateur et le montage du moteur.
1.2 3D Modélisation & Détails structurels
Utilisez un logiciel de CAO professionnel pour traduire les concepts en modèles précis, assurer la transformabilité pour l'usinage CNC.
- Sélection de logiciels: Prioriser Solide, Et nx, ou Pour / e—ils prennent en charge la conception paramétrique, permettant un ajustement facile des dimensions (Par exemple, longueur des pales du ventilateur, diamètre de base) et compatibilité avec le logiciel CAM.
- Conception structurelle de base:
- Répartition des composants: Divisez le ventilateur en parties comme logement, pales de ventilateur, support moteur, base, et Panneau de contrôle pour usinage séparé.
- Optimisation de la structure clé:
- Logement: Déterminer l'épaisseur du matériau (1–3mm pour le plastique, 2–4mm pour le métal) et structures d'assemblage (s'enclenche, Trous de vis M2-M3 avec tolérance de ±0,1 mm).
- Pales de ventilateur: Concevoir des surfaces et des angles courbes (15Angle d'attaque °–25°) pour équilibrer le flux d'air et le bruit; assurer une différence de poids de lame ≤ 0,5 g pour l'anti-gigue.
- Base: Ajoutez des blocs lestés ou des structures de contrepoids (Par exemple, 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.
- Caractéristiques détaillées: Ajouter des logos de marque (hauteur de relief 0,8–1 mm), trous de dissipation de chaleur (diameter 2–3mm, motif de grille), and button icons (silk-screen ready).
2. Sélection des matériaux & Planification des processus: Associer les matériaux aux fonctions
Le choix des bons matériaux et la définition des stratégies d'usinage sont essentiels à la performance des prototypes.. Cette phase fait suite à un “sélection des matériaux → paramétrage → planification des séquences” flux de travail.
2.1 Sélection des matériaux: Performances d'équilibre & Coût
Different components require materials with specific properties (Par exemple, lightweight for fan blades, durability for bases). Le tableau ci-dessous compare les options appropriées:
| Composant | Matériel recommandé | Propriétés clés | Traitement des avantages | Gamme de coûts (par kg) |
| Logement | Plastique abs / Alliage en aluminium | Plastique: Léger, faible coût; Métal: Durable | Plastique: Easy cutting; Métal: Bon pour l'anodisation | \(3- )6 (Abs); \(6- )10 (Aluminium) |
| Pales de ventilateur | Plastique abs / Alliage en aluminium | Plastique: Low noise; Métal: Forte résistance | Plastique: Pas de bavures; Métal: Convient pour l'usinage courbe | \(3- )6 (Abs); \(6- )10 (Aluminium) |
| Base | Plastique abs / Fonte | Plastique: Lumière; Fonte: High stability | Plastique: Usinage rapide; Fonte: Good for weighting | \(3- )6 (Abs); \(8- )12 (Fonte) |
| Support de moteur | Alliage en aluminium (6061) | Forte résistance, dissipation de chaleur | Facile à machine; Anodization-friendly | \(6- )10 |
| Panneau de contrôle | Abs + Mélange PC | Résistance à l'impact, isolation | Smooth surface for silk-screen | \(4- )7 |
Exemple: Les pales du ventilateur de table de chambre à coucher utilisent du plastique ABS (faible bruit, léger), tandis que les pales du ventilateur de sol industriel utilisent un alliage d'aluminium (haute résistance pour un usage intensif).
2.2 Planification des processus: Définir des stratégies d'usinage
Une planification claire des processus garantit un usinage CNC efficace et précis.
- Sélection d'outils par matériau & Tâche:
| Matériel | Tâche d'usinage | Type d'outil | Caractéristiques |
| Plastique (Abs) | Brouillage | Fraise à bout plat en carbure | Φ6–10 mm, 2–3 dents |
| Plastique (Abs) | Finition | Fraise à nez sphérique en carbure | Φ2–4 mm, 4–6 dents |
| Alliage en aluminium | Brouillage | Fraise en bout de carbure | Φ4–6 mm, 2 dents |
| Alliage en aluminium | Finition | Fraise en carbure revêtu | Φ3–5 mm, 4 dents |
- Réglage des paramètres de coupe:
| Matériel | Étape d'usinage | Vitesse (RPM) | Taux d'alimentation (mm/dent) | Profondeur de coupe (MM) | Liquide de refroidissement |
| Plastique abs | Brouillage | 300–600 | 0.2–0,5 | 0.5–2 | Air comprimé |
| Plastique abs | Finition | 800–1500 | 0.1–0,2 | 0.1–0,3 | Air comprimé |
| Alliage en aluminium | Brouillage | 1500–2500 | 0.1–0,3 | 1–3 | Émulsion |
| Alliage en aluminium | Finition | 2500–4000 | 0.05–0,1 | 0.05–0,1 | Émulsion |
- Séquence d'usinage:
- Traitez d'abord les grandes pièces (base, logement) pour éviter les collisions avec de petites pièces.
- Usiner des surfaces courbes complexes (pales de ventilateur) en couches (0.5–1mm par couche) pour garantir la précision de la forme.
- Finir de petites pièces de précision (supports de moteur, boutons du panneau de commande) dernier pour éviter les dommages.
3. Exécution de l'usinage CNC: Transformez les modèles en composants
Cette phase est au cœur de la création d'un prototype, suite à un “machine preparation → roughing → semi-finishing → finishing” flux de travail pour garantir la précision des composants.
3.1 Préparation des machines & Programmation
Une configuration appropriée jette les bases d'un usinage sans erreur.
- Sélection des machines:
- La plupart des pièces de ventilateur électrique (logement, lames) peut être traité avec un 3-fraiseuse CNC à axes (précision de positionnement ±0,01 mm).
- Pour pales de ventilateur avec surfaces courbes en spirale, Utiliser un 5-machine CNC à axes ou une tête d'indexation pour réaliser un usinage multi-angle.
- Programmation & Étalonnage:
- Importer des modèles 3D dans un logiciel de FAO (Par exemple, Mastercam, Moulin électrique) pour générer des parcours d'outils.
- Définir les systèmes de coordonnées d'usinage et les plans de sécurité (5–10 mm au-dessus de la pièce) pour éviter la collision de l'outil.
- Matériaux de serrage (assiettes en plastique, blocs d'aluminium) et calibrer le point zéro à l'aide d'un palpeur (précision ±0,005 mm).
3.2 Brouillage & Semi-finisse: Façonner le formulaire de base
- Brouillage:
- Retirez 80 à 90 % de l'excédent de matière pour vous rapprocher de la forme de base du composant..
- Pour boîtier en plastique: Fraisez d'abord le contour extérieur, puis creusez la cavité interne pour éviter l'effondrement du matériau.
- Pour socle métallique: Utiliser un cutter de grand diamètre (Φ8–10 mm) supprimer rapidement l'allocation; nettoyer les copeaux en temps réel pour éviter les rayures.
- Semi-finisse:
- Corrigez les écarts d'ébauche et laissez une marge de 0,1 à 0,2 mm pour la finition..
- Focus sur les structures clés:
- Surfaces incurvées des pales de ventilateur: Assurer des transitions fluides entre les couches.
- Trous du support moteur: Pré-percer pour 90% du diamètre final pour un taraudage précis plus tard.
3.3 Finition: Atteindre la précision & Qualité de surface
La finition détermine l’apparence et les performances fonctionnelles du prototype.
- Exigences de qualité de surface:
| Composant | Rugosité de surface | Méthode de traitement |
| Boîtier en plastique | RA ≤0,8 μm | Polissage avec du papier de verre de 800 à 1 200 mailles |
| Lames métalliques | Ra ≤0,4 μm | Sable + polissage; chanfreinage des bords (R0,5 mm) |
| Panneau de contrôle | Ra ≤1,6 μm | Revêtement avec film anti-rayures après usinage |
- Usinage de structures spéciales:
- Head-Shaking Mechanism: Usiner des rainures d'engrenage ou des trous de bielle avec une haute précision (tolérance ±0,03 mm) pour assurer un mouvement fluide.
- Trous de montage des pales du ventilateur: Percer et tarauder les filetages M3-M4; assurer la coaxialité avec l'arbre moteur (erreur ≤0,02 mm) pour éviter la gigue.
4. Post-traitement & Assemblée: Améliorer les performances & Esthétique
Le post-traitement supprime les défauts et prépare les composants pour l'assemblage, tandis qu'un assemblage minutieux garantit que le prototype fonctionne comme prévu.
4.1 Post-traitement: Améliorer l'apparence & Durabilité
- Débarquant & Nettoyage:
- Pièces en plastique: Utilisez une lame pour enlever les bavures; nettoyer avec de l'alcool isopropylique pour éliminer les résidus d'huile.
- Pièces métalliques: Poncer avec du papier de verre de 400 à 800 mailles; pour l'aluminium, utiliser une brosse métallique pour éliminer l'oxydation.
- Traitement de surface:
| Composant | Méthode de traitement | But |
| Boîtier en plastique | Peinture en spray mate/brillante; logos de marque estampés à chaud | Améliorer l'esthétique; Empêcher les rayures |
| Lames en aluminium | Anodisation (noir/argent); revêtement antirouille | Améliorer la résistance à la corrosion; ajouter de la texture |
| Panneau de contrôle | Boutons/icônes sérigraphiés; peinture isolante en aérosol | Assurer la visibilité; éviter les fuites électriques |
- Amélioration fonctionnelle:
- Fixez des patins antidérapants en caoutchouc à la base (force d'adhérence ≥5N/cm²).
- Installer des membranes imperméables sur le panneau de commande pour empêcher la pénétration de poussière/eau.
4.2 Assemblée & Débogage: Valider la fonctionnalité
Suivre un ordre d’assemblage séquentiel pour éviter les reprises et garantir la fiabilité fonctionnelle.
- Vérification avant assemblage: Vérifiez que toutes les pièces répondent aux spécifications (Par exemple, équilibre du poids des pales du ventilateur, alignement des trous de vis).
- Assemblage des composants de base:
- Montez le moteur sur le support (utiliser des vis M3, couple: 1.0–1,5 N·m).
- Installez les pales du ventilateur sur l'arbre du moteur (assurer un ajustement serré; pas de mouvement axial).
- Assemble the base and housing (use snaps or screws; check stability—tilt angle ≤5° without tipping).
- Débogage fonctionnel:
|
| Article de test | Outils/Méthodes | Critères de passage |
| 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: Maximum 40 db – Industrial fans: Maximum 55 db |
| Safety Performance | Jauge de force (for grille protection testing), Insulation tester (for power cord testing) | – Grille gap: 5 mm ou moins (ensuring fingertips cannot reach the blades) – Insulation resistance: 100 MΩ or higher |
5. Cas de candidature: Adaptez les processus aux types de ventilateurs
Different fan types require adjusted processes to meet their unique needs.
5.1 Prototype de ventilateur de table domestique
- Se concentrer: Silent operation and compact size.
- Ajustements de processus:
- Use ABS plastic for blades (faible bruit) and optimize curvature to reduce wind turbulence.
- Test 2–3 color schemes (blanc, gris clair) via de la peinture au pistolet pour vérifier les préférences de l'utilisateur.
- Valeur du prototype: Validez si la taille (≤300×300×400 mm) convient aux tables de nuit et si le bruit (≤35dB) évite de perturber le sommeil.
5.2 Prototype de ventilateur de sol industriel
- Se concentrer: Durabilité et débit d'air élevé.
- Ajustements de processus:
- Utiliser un alliage d'aluminium pour les lames et le boîtier (forte résistance); anodisé pour résister à la corrosion dans les environnements poussiéreux.
- Ajoutez des nervures renforcées au support du moteur (épaisseur 2mm) pour prendre en charge les moteurs de grande puissance (≥50W).
- Valeur du prototype: Effectuer des tests de fonctionnement continu pendant 72 heures; simuler une température élevée (40° C) environnements pour vérifier la fiabilité des composants.
Perspective de la technologie Yigu
À la technologie Yigu, Nous voyons le Processus de prototype de ventilateur électrique d'usinage CNC en tant que “validateur de fonctionnalités”— il transforme les idées de conception en produits tangibles tout en identifiant précocement les défauts tels que la gigue ou le bruit excessif. Notre équipe priorise deux piliers: précision et praticité. Pour pales de ventilateur, nous utilisons l'usinage 5 axes pour garantir la précision de la courbure (± 0,03 mm) et équilibre du poids (différence ≤0,3g) pour un fonctionnement silencieux. Pour les socles, nous optimisons les structures de contrepoids et les patins antidérapants pour répondre aux normes de stabilité. Nous intégrons également le post-usinage par numérisation 3D pour vérifier la précision dimensionnelle, réduisant les taux de reprise en 25%. En se concentrant sur ces détails, nous aidons nos clients à réduire les délais de mise sur le marché de 1 à 2 semaines. Whether you need a household or industrial fan prototype, we tailor solutions to your performance goals.
FAQ
- Q: How long does the entire CNC machining electric fan prototype process take?
UN: Généralement 8 à 12 jours ouvrables. Cela comprend 1 à 2 jours de préparation (conception, sélection des matériaux), 3–4 jours pour l’usinage CNC, 1–2 jours pour le post-traitement, 1–2 jours pour le montage, et 1 day for debugging/inspection.
- Q: Can I use plastic instead of aluminum alloy for industrial fan blades?
UN: Ce n'est pas recommandé. 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, et comment y remédier?
UN: Common causes are uneven fan blade weight (différence >0.5g) or misaligned motor shaft mounting (coaxiality error >0.02MM). Correctifs: 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). Cela résout 90% of jitter issues in 1–2 hours.