Le développement d'un prototype de cuiseur à riz nécessite un processus de modélisation d'usinage CNC précis pour valider la faisabilité de la conception., tester la stabilité structurelle, et garantir l'alignement avec les besoins des utilisateurs - étapes critiques avant la production de masse. Contrairement aux autres appareils de cuisine, les cuiseurs à riz ont des exigences structurelles uniques (Par exemple, doublures résistantes à la chaleur, couvercles scellés) qui façonnent chaque étape du processus de modélisation. Ce guide détaille le flux de travail complet, de la modélisation 3D au post-traitement, avec des paramètres clés, choix de matériaux, et des conseils pratiques pour assurer le succès du prototype.
1. Préparation préliminaire: Poser les bases de la modélisation
Le succès de l'usinage CNC commence par une préparation minutieuse, y compris la conception de modèles 3D, sélection des matériaux, et préparation des outils/accessoires. Cette étape garantit que le processus d'usinage ultérieur est efficace et précis.
(1) 3D Modélisation: Le cœur de la conception de prototypes
Utilisez un logiciel de CAO professionnel pour créer un modèle 3D détaillé couvrant toutes les structures clés du cuiseur à riz. Le modèle doit équilibrer l’esthétique du design, besoins fonctionnels, et faisabilité de l'usinage.
| Catégorie de structure | Détails de conception clés | Exigences de précision | But |
| Structure externe | Coquille (forme cylindrique ou carrée), Panneau de contrôle (positions des boutons, fenêtre d'affichage), poignée (courbe ergonomique) | Erreur de diamètre de coque ± 0,2 mm; Tolérance de position de la boutonnière ±0,1 mm | Assurer la précision de l’assemblage; répondre aux habitudes de fonctionnement des utilisateurs |
| Structure interne | Doublure (cavité profonde, 3–5 mm d'épaisseur), rainure de montage de la plaque chauffante, trous de fixation du capteur | Erreur de rondeur du revêtement ≤0,1 mm; Tolérance de profondeur de rainure de montage ±0,05 mm | Monter les composants internes (Par exemple, plaque chauffante, capteur); assurer l'efficacité de la conduction thermique |
| Caractéristiques du processus | Tirant d'eau (3°~5° sur coque/couvercle), arrondir les coins (R1,5 mm sur les bords des poignées), lignes de séparation | La pente de dépouille évite les interférences d'usinage; l'arrondi évite les rayures de l'utilisateur | Simplifiez l'usinage CNC; améliorer la sécurité des utilisateurs |
Conseils d'optimisation du modèle:
- Traitement en couches: Diviser des structures complexes (Par exemple, couvercle avec rainure pour bague d'étanchéité intérieure) en composants séparés (Couvercle extérieur + couche d'étanchéité intérieure) pour réduire les interférences de l'outil lors de l'usinage.
- Marquage détaillé: Étiquetez clairement les dimensions clés (Par exemple, épaisseur du revêtement, diamètre de la boutonnière) dans le modèle pour éviter les écarts d'usinage.
- Vérification des interférences: Utiliser un logiciel (Par exemple, Solide) pour simuler l'assemblage de pièces et garantir l'absence de chevauchement ou de collision entre les composants (Par exemple, couvercle et coque une fois fermés).
(2) Sélection des matériaux: Faire correspondre les performances aux rôles des composants
Différentes parties du cuiseur à riz nécessitent des matériaux aux propriétés spécifiques (Par exemple, résistance à la chaleur, rigidité). Vous trouverez ci-dessous une comparaison détaillée des matériaux appropriés:
| Type de matériau | Pièces applicables | Propriétés clés | Avantages de l'usinabilité |
| Plastique abs | Coquille, boîtier du panneau de commande, bases de boutons | Léger (densité 1,05g/cm³), Facile à colorer, faible coût | Faible usure des outils; peut être usiné à grande vitesse (10,000–15 000 tr/min) |
| Alliage en aluminium (6061) | Doublure, supports de plaque chauffante, manipuler les noyaux | Forte résistance (résistance à la traction 276MPa), bonne conductivité thermique, résistant à la corrosion | Surface lisse après usinage; adapté au traitement des cavités profondes (doublure) |
| Acrylique (PMMA) | Fenêtre d'affichage, parties du couvercle transparent | Transmission lumineuse élevée (≥92%), aspect clair, Bonne résistance à l'impact | Découpe de précision réalisable; la surface polie imite le verre |
| Nylon (Pennsylvanie) | Supports structurels internes (Par exemple, supports de capteur) | Résistance à la chaleur (température d'utilisation continue 80–120°C), à l'usure | Coefficient de frottement faible; aucune déformation lors de l'usinage |
Préparation à blanc:
- Découper les flans selon la taille maximale de chaque pièce: Par exemple, une coque ABS d'un diamètre de 200 mm et d'une hauteur de 150 mm nécessite un bloc ABS de 220 mm × 220 mm × 160 mm pour réserver la surépaisseur d'usinage (5–10mm de chaque côté).
- Pour les revêtements en alliage d'aluminium, utiliser des blocs d'aluminium extrudé pour garantir une densité de matériau uniforme et réduire les défauts d'usinage.
(3) Outil & Préparation du luminaire: Assurer la stabilité de l'usinage
Les bons outils et accessoires empêchent le déplacement des pièces et garantissent la précision de l'usinage..
| Type d'outil | Scénarios d'application | Tool Size Recommendation |
| Flat-Bottom End Mill | Rough machining of shell contours, liner outer walls | Φ8 — φ12mm (Abs); Φ6–Φ10 mm (alliage en aluminium) |
| Ball-Head End Mill | Finishing of curved surfaces (poignée, lid edges), deep cavity inner walls | Φ3–Φ6mm (ABS/acrylic); Φ2 — φ5 mm (alliage en aluminium) |
| Twist Drill | Drilling of button holes, sensor mounting holes | Φ2 — F8MM (match hole size requirements) |
| Robinet | Processing of threaded holes (Par exemple, trous de fixation de la poignée) | M3–M6 (according to assembly needs) |
Sélection des luminaires:
- Vacuum Suction Cups: Pour des pièces plates (Par exemple, acrylic display windows, aluminum alloy plates) pour éviter les marques de serrage.
- Precision Vises: For irregular parts (Par exemple, ABS shell blanks) with adjustable jaws to ensure firm fixing.
- Gabarits personnalisés: Pour pièces à cavité profonde (Par exemple, revêtements en alliage d'aluminium) pour soutenir la paroi de la cavité et éviter toute déformation pendant l'usinage.
2. Exécution de l'usinage CNC: Du blanc à la forme prototype
Cette étape convertit les ébauches en pièces prototypes grâce à un usinage grossier, finition, et traitement de structure spécial : chaque étape nécessite un contrôle strict des paramètres.
(1) Rédaction de programmes & Débogage: Évitez les erreurs d'usinage
- Génération de code G: Importez le modèle 3D dans le logiciel CAM (Par exemple, Mastercam, Moulin électrique). Définir les paramètres d'usinage en fonction du matériau et du type d'outil:
- Pour l'ébauche de coque ABS: Vitesse de coupe 12,000 RPM, taux d'alimentation 1,500 mm / min, profondeur de coupe 1–2 mm.
- Pour la finition du revêtement en alliage d'aluminium: Vitesse de coupe 18,000 RPM, taux d'alimentation 800 mm / min, profondeur de coupe 0,1–0,3 mm.
- Test à vide: Effectuez un passage à vide sur la machine CNC pour vérifier la trajectoire de l'outil. (Par exemple, no collision with fixtures, sufficient space for tool movement). Adjust the program if issues are found.
(2) Usinage brutal: Élimine efficacement l'excès de matériau
The goal of rough machining is to quickly shape the blank into a rough outline close to the final part, leaving a small finishing allowance.
| Matériel | Machining Focus | Opérations clés |
| Plastique abs | Shell contour, control panel slot | Use Φ10mm flat-bottom mill to cut the outer contour first; then machine the control panel slot (profondeur 5mm) |
| Alliage en aluminium | Liner deep cavity, bracket outline | Use Φ8mm flat-bottom mill for layered cutting of the liner cavity (depth 100mm, 2mm par couche); Laisser une allocation de 0,3 mm |
| Acrylique | Display window outer shape | Utilisez une fraise à fond plat de Φ6 mm pour couper le contour rectangulaire (taille 80 mm × 50 mm); laisser une marge de 0,2 mm |
(3) Finition: Atteindre la précision & Surface lisse
La finition se concentre sur l'amélioration de la précision dimensionnelle et de la qualité de la surface, s'assurer que la pièce répond aux exigences de conception.
Opérations clés & Paramètres:
- Finition de surface incurvée: Pour poignée surfaces courbes, utilisez une fraise à tête sphérique de Φ4 mm avec une distance de pas de 0,1 mm pour éliminer les marques d'outils; obtenir une rugosité de surface Ra ≤1,6 μm.
- Finition de cavité profonde: Pour parois intérieures de revêtement en alliage d'aluminium, utiliser un broyeur à tête sphérique allongé de Φ3 mm (longueur 120mm) pour atteindre le fond de la cavité; ajuster la vitesse de broche à 20,000 tr/min pour éviter les vibrations.
- Usinage de trous: Percer des boutonnières (Φ5mm) avec un foret hélicoïdal, puis utilise un alésoir (Φ5mm) pour améliorer la rondeur des trous (erreur ≤0,02 mm).
Gestion des structures spéciales:
- Pièces à parois minces (Par exemple, Parois latérales de la coque en ABS, 2mm d'épaisseur): Utiliser la coupe à grande vitesse (15,000 RPM) et réduisez la profondeur de coupe à 0,5 mm; ajouter des nervures de support temporaires pendant l'usinage pour éviter la déformation.
- Trous filetés: Percez d’abord les trous du bas (Par exemple, Φ3,3 mm pour les filetages M4), puis tapez avec un taraud en acier rapide (vitesse 500 RPM) pour éviter de dénuder le fil.
(4) Inspection de la qualité de l'usinage
Après avoir fini, inspecter chaque pièce pour détecter les défauts le plus tôt possible:
- Chèque dimensionnel: Utilisez un étrier numérique ou une machine à mesurer les coordonnées (Cmm) pour vérifier les dimensions clés, par ex., diamètre de la doublure (200mm ±0,1 mm), espacement des boutonnières (30mm ±0,05 mm).
- Surface Check: Visually inspect for tool marks, fouillis, ou fondre (common in ABS); use a roughness tester to confirm Ra value (≤1.6μm for appearance parts).
3. Post-traitement: Améliorer l'apparence & Fonctionnalité
Post-processing improves the prototype’s aesthetics and performance, making it closer to the mass-produced product.
(1) Traitement de surface: Tailleur à matériau & Rôle partiel
| Matériel | Type de pièce | Étapes de traitement de surface | Résultat attendu |
| Plastique abs | Coquille, Panneau de contrôle | 1. Sand with 400#→800#→1000# sandpaper (supprimer les marques d'outils); 2. Spray primer (30μm d'épaisseur); 3. Peinture mate en spray (color matching to design, 50μm d'épaisseur); 4. Oven cure at 60°C for 2 heures | Adhérence de la peinture ≥4B (pas de pelage); uniform color, Pas de bulles |
| Alliage en aluminium | Doublure, poignée | 1. Degrease with isopropyl alcohol; 2. Anodiser (form 8–10μm thick silver-gray oxide film); 3. Jet de sable (for liner inner wall, improve heat absorption) | Résistant à la corrosion; liner inner wall roughness Ra 3.2μm (good for heat conduction) |
| Acrylique | Fenêtre d'affichage | 1. Polish with 600#→1200#→2000# abrasive paste; 2. Clean with lens cleaner | Light transmittance ≥90%; pas de rayures visibles |
(2) Assemblée & Débogage fonctionnel
- Assemblée: Assemble processed parts (coquille, doublure, couvercle, boutons, fenêtre d'affichage) using screws or snaps—ensure no interference between components (Par exemple, lid opens/closes smoothly, buttons press without jamming).
- Test fonctionnel:
- Stabilité structurelle: Apply a 3kg load to the lid (simuler une pression accidentelle) pour 10 minutes; check for deformation (no more than 0.2mm).
- Fit Check: Verify the liner fits tightly in the shell (gap ≤0.5mm) to ensure heat is not lost.
- Button Function: Test button stroke (2mm ±0,2 mm) et force de rétroaction (5-7N) pour assurer un fonctionnement confortable.
4. Contrôle de qualité & Optimisation: Garantir la fiabilité des prototypes
Un contrôle de qualité strict garantit que le prototype répond aux normes de conception, tandis que l'optimisation réduit les coûts et améliore l'efficacité.
(1) Points clés de contrôle de la qualité
| Élément de contrôle | Standard | Méthode d'inspection |
| Précision dimensionnelle | Erreur de dimensions clés ≤ ± 0,1 mm | MMT ou pied à coulisse numérique |
| Qualité de surface | Aucune marque d'outil, fouillis, ou défauts de peinture | Inspection visuelle + testeur de rugosité |
| Correspondance d'assemblage | Aucune interférence; espaces uniformes (≤0,5 mm) | Jauge d'erreur + simulation d'assemblage |
| Performances matérielles | Pièces d'abs: résistance à la chaleur (pas de déformation à 80°C pour 1 heure); pièces en alliage d'aluminium: pas de rouille après un test au brouillard salin de 48 heures | Four à haute température + essai au brouillard salin |
(2) Stratégies d'optimisation
- Économie de matière: Pour les grandes pièces (Par exemple, Coque ABS), concevoir des structures creuses (avec des parois de 3 mm d'épaisseur) pour réduire la taille des flans et les déchets de matériaux de 20 à 30 %.
- Optimisation du processus: Combiner ébauche et semi-finition pour des pièces simples (Par exemple, bases de boutons) pour réduire le temps de changement d'outil de 15 à 20 %.
- Usinage par lots: Pour 10+ prototypes, utilisez des montages multi-empreintes pour usiner plusieurs pièces à la fois : améliorez l'efficacité de 40 à 50 %.
Le point de vue de Yigu Technology sur la modélisation de l'usinage CNC de prototypes de cuiseurs à riz
À la technologie Yigu, nous croyons intégration conception-usinage est au cœur de la modélisation efficace d'un prototype de cuiseur à riz. De nombreux clients sont confrontés à des problèmes tels que la déformation du revêtement ou la mauvaise qualité de la surface de la coque en raison d'une conception et d'un usinage déconnectés.. Notre équipe optimise les modèles pour la fabricabilité: Par exemple, adding 0.5mm machining allowance to liner walls and designing draft slopes for shell parts to avoid tool jamming. We also select materials strategically—using ABS for shells (rentable, easy to finish) and aluminum alloy 6061 for liners (excellent heat conduction, durable). Pour le post-traitement, we use automated sanding equipment to ensure uniform surface quality, reducing manual errors by 30%. Notre objectif est de fournir des prototypes qui reflètent avec précision les effets de la production de masse, helping clients shorten product development cycles by 20–25%.
FAQ
- Why is aluminum alloy 6061 chosen for rice cooker liners instead of other materials?
Alliage en aluminium 6061 has a balance of high strength, bonne conductivité thermique (167W / m · k), and corrosion resistance—critical for liners that need to withstand high temperatures (Jusqu'à 100 ° C) and repeated use. It also machines smoothly, allowing for precise deep cavity processing to fit heating plates, which other materials like stainless steel (plus lourd, lower heat conductivity) ou plastique (poor heat resistance) can’t match.
- How to prevent deformation of thin-walled ABS shell parts during CNC machining?
We use three key methods: 1) Coupe à grande vitesse (15,000–18,000 rpm) to reduce cutting force and heat generation; 2) Reduce cutting depth to 0.5mm per pass and increase feed rate to 1,200 mm/min to minimize material stress; 3) Add temporary support ribs (2mm d'épaisseur) in the model, which are machined off after the main structure is stable.
- What is the total time required for the CNC machining modeling process of a single rice cooker prototype?
Total time is ~3–5 days: 1 day for 3D modeling and material preparation, 1–2 jours pour l’usinage CNC (rugueux + finition), 0.5–1 day for post-processing (painting/anodizing), and 0.5–1 day for assembly and functional testing. Production par lots (5+ prototypes) can be shortened to 2–3 days by parallel processing (Par exemple, machining multiple parts at once).