Quel est le processus d'usinage CNC pour un prototype d'autocuiseur électrique? Un guide étape par étape

cnc boring

Le développement d'un prototype d'autocuiseur électrique nécessite un usinage CNC précis pour valider la rationalité de la conception, fonctionnalité de test (Par exemple, étanchéité sous pression), et évaluer l'apparence - étapes critiques avant la production de masse. Contrairement aux appareils de cuisine ordinaires, les autocuiseurs électriques ont des exigences strictes en matière de performances d'étanchéité et force structurelle, qui façonnent chaque étape du processus CNC. Ce guide détaille le flux de travail complet, de la conception au post-traitement, avec des paramètres clés, choix de matériaux, et des conseils pratiques pour assurer le succès du prototype.

1. Préparation préliminaire: Conception & Informatique

La base d'un prototype de haute qualité réside dans une conception précise et des données optimisées. Cette étape se concentre sur la création d'un modèle 3D détaillé et sa préparation pour l'usinage CNC..

(1) 3D Modélisation avec un logiciel CAO

Utiliser des outils de CAO professionnels (Par exemple, Solide, et) concevoir un modèle qui reflète chaque détail critique de l’autocuiseur électrique. Le modèle doit inclure à la fois des structures externes et internes, ainsi que des fonctionnalités de processus pour simplifier l'usinage.

Catégorie de structureDétails de conception clésExigences de précisionBut
Structure externeCouvercle (dessus incurvé), je peux corps (forme cylindrique), poignée (poignée ergonomique), boutons de contrôle (Hauteur de saillie ≥2 mm)Tolérance d'alignement couvercle-corps ±0,1 mm; erreur de position du trou de montage de la poignée ≤0,05 mmAssurer la précision de l’assemblage; répondre à l'ergonomie des utilisateurs
Structure interneRainure de bague d'étanchéité (largeur 5 mm ± 0,05 mm), siège de montage de la soupape de pression, trous de fixation du capteurTolérance de profondeur de rainure d'étanchéité ± 0,03 mm; erreur de diamètre de trou de siège de soupape ≤0,02 mmGarantir l'étanchéité à la pression; monter les composants internes (Par exemple, capteurs)
Caractéristiques du processusTirant d'eau (3°~5° sur le couvercle/corps du pot), arrondir les coins (R2mm sur les bords des poignées), lignes de séparationLa pente de tirage assure un démoulage facile; l'arrondi empêche la concentration du stressSimplifiez l'usinage CNC; éviter d'endommager le prototype pendant les tests

(2) Réparation de modèle & Conversion de formats

Les modèles 3D bruts présentent souvent des défauts susceptibles de gâcher l'usinage : corrigez ces problèmes avant de les exporter.:

  1. Vérification des défauts: Utilisez un logiciel comme Magics pour identifier les surfaces cassées, Géométrie qui se chevauche, ou fonctionnalités manquantes (Par exemple, rainures d'étanchéité incomplètes).
  2. Étapes de réparation: Combler les lacunes, fusionner les surfaces qui se chevauchent, et lisser les bords inégaux pour garantir que le modèle est “usinable.”
  3. Formater l'exportation: Convertissez le modèle réparé en Format STL (la norme pour l'usinage CNC), avec une densité de maille de 0,1 mm (équilibre les détails et la taille du fichier).

2. Sélection des matériaux & Planification du processus de traitement

Il est essentiel de choisir les bons matériaux et processus : les matériaux doivent imiter les performances des pièces produites en série., tandis que les processus doivent équilibrer précision et coût.

(1) Sélection des matériaux du prototype

Les différents composants de la cocotte minute électrique nécessitent des matériaux aux propriétés spécifiques (Par exemple, résistance à la chaleur, se résistance à l'usure). Ci-dessous une comparaison détaillée:

Type de matériauPièces applicablesPropriétés clésConseils de machinabilitéTraitement de surface
Absje peux corps, couvercle (pièces d'apparence), boîtiers de boutons de commandeFacile à fraiser, surface lisse, faible coûtUtiliser une broche à grande vitesse (10,000–15 000 tr/min) Pour éviter la fontePulvériser de la peinture noire mate (adhérence ≥4B norme) pour simuler une texture plastique
Nylon (Pennsylvanie)Parties structurelles internes (Par exemple, supports de capteur, couvercles de soupapes de pression)Forte résistance, se résistance à l'usure, résistance à la chaleur (Jusqu'à 120 ° C)Utiliser des outils en carbure; ajouter du liquide de coupe pour éviter la surchauffeAucun traitement nécessaire (naturellement résistant à l'usure)
Alliage en aluminium (6061)Poignées en métal, supports de couvercleLéger, rigidité élevée, résistant à la corrosionUtiliser une vitesse de broche élevée (18,000–22 000 tr/min) pour réduire les bavuresAnodisation (gris argenté, 8–10μm d'épaisseur) pour l'antioxydation + tirage
Acrylique TransparentFenêtres d'observation (si inclus)Transmission lumineuse élevée (≥90 %), aspect clairDécoupe de précision avec un outil à tête sphérique de Φ3 mm; éviter d'écailler les bordsPolissage avec pâte abrasive (de grossier 400# infliger une amende 1200#)

(2) Processus d'usinage CNC de base

La combinaison de processus dépend de la forme et de la fonction de la pièce. Vous trouverez ci-dessous les processus clés et leurs applications:

Nom de processusScénarios d'applicationParamètres clés & Conseils
Moulin CNCCavité du corps du pot (profondeur ≥80mm), surface incurvée du couvercle, rainure de bague d'étanchéitéUtiliser “coupe en couches” pour cavités profondes (0.5mm par couche); utiliser un outil à tête sphérique pour les surfaces courbes (Ra ≤1,6 μm)
CNC tournantComposants ronds (Par exemple, boutons de soupape de pression, arbres de poignée)Vitesse de broche 20,000 RPM; taux d'alimentation 1,000 mm / min (assure une surface lisse)
Forage & TapotementTrous de montage du capteur (Filetages M4), trous de fixation de la poignéePercez d'abord les trous inférieurs de Φ3,3 mm., puis appuyez sur (évite le dénudage du fil); utiliser le perçage par débourrage pour les trous profonds
Câbler EDMPièces de forme spéciale (Par exemple, cadres de fenêtre d'observation en acrylique)Atteint une précision de ±0,02 mm (critique pour la transparence, parties visibles)

3. Exécution de l'usinage CNC: Étapes clés & Paramètres

Une exécution précise est essentielle pour éviter des défauts comme une mauvaise étanchéité ou une faiblesse structurelle. Focus sur la programmation, sélection d'outils, et surveillance des processus.

(1) Programmation & Sélection d'outils

Utiliser le logiciel CAM (Par exemple, Mastercam, Moulin électrique) pour convertir des modèles STL en G-code, et sélectionnez les outils en fonction du matériau et des fonctionnalités:

Étape d'usinageType d'outilTaille de l'outilParamètres clés
BrouillageFraise à fond platΦ10mm (ABS/nylon), Φ8mm (alliage en aluminium)Retirer 90% de matériel; laisser une marge de finition de 0,3 mm
Semi-finisseFraise à tête sphériqueΦ6mmSurfaces courbes lisses; réduire la tolérance à 0,1 mm
FinitionPetite fraise à tête sphériqueΦ3mm (ABS/nylon), Φ2mm (acrylique)Caractéristiques fines de la machine (Par exemple, rainures d'étanchéité); atteindre Ra ≤1,0 μm
ForageForet hélicoïdalΦ2 — φ5 mmForage à picage (percer 3mm, rétracter 1 mm) pour effacer les jetons

(2) Paramétrage des paramètres d'usinage

Les paramètres varient selon le matériau pour garantir la qualité et l'efficacité. Ci-dessous une référence pratique:

MatérielÉtape d'usinageVitesse de broche (RPM)Taux d'alimentation (mm / min)Profondeur de coupe (MM)
AbsBrouillage10,000–12 0001,500–2 0000.5–1,0
AbsFinition15,000–18 000800–1 2000.1–0,3
Alliage en aluminiumBrouillage12,000–15 0001,200–1 8000.5–0,8
Alliage en aluminiumFinition18,000–22 000800–1 0000.1–0,2
NylonBrouillage8,000–10 0001,000–1 5000.4–0,8
NylonFinition12,000–15 000600–8000.1–0,2

(3) Surveillance du processus d'usinage

Le premier prototype (premier morceau) nécessite une surveillance stricte pour détecter les problèmes le plus tôt possible:

  1. Chèques dimensionnels: Pause après l'ébauche pour mesurer les caractéristiques critiques (Par exemple, largeur de la rainure d'étanchéité, espace entre le couvercle et le corps) avec un pied à coulisse ou un micromètre. Ajustez le programme si la tolérance dépasse ±0,1 mm.
  2. Contrôles de qualité des surfaces: Inspecter les marques d'outils, fouillis, ou fondre (commun en ABS/nylon). Si les marques d'outils sont visibles, augmenter la vitesse de broche de 2,000 RPM.
  3. Stabilité de serrage: Assurez-vous que la pièce ne bouge pas pendant l'usinage : utilisez des ventouses à vide pour les pièces plates. (Par exemple, poignées en aluminium) ou fixations sur mesure pour pièces courbes (Par exemple, couvercles de casseroles).

4. Post-traitement & Tests fonctionnels

Le post-traitement améliore l'apparence et les performances, while functional testing validates if the prototype meets design goals—especially critical for pressure cookers.

(1) Traitement de surface

Tailor the treatment to the part’s role and material:

PartieÉtapes de traitement de surfaceRésultat attendu
ABS Pot Body/Lid1. Grind with 600# → 1000# papier de verre (supprimer les marques d'outils); 2. Spray primer (30μm d'épaisseur); 3. Peinture mate en spray (50μm d'épaisseur); 4. Oven cure at 60°C for 2 heuresAdhérence de la peinture ≥4B; no peeling or fading
Aluminum Alloy Handle1. Degrease with isopropyl alcohol; 2. Anodiser (form oxide film); 3. Hand-wire draw along the lengthUniform silver-gray color; pas de rayures
Acrylic Observation Window1. Polir avec 400# pâte abrasive (remove cutting marks); 2. Polir avec 1200# paste (achieve transparency); 3. Clean with lens cleanerLight transmittance ≥90%; aucun défaut visible

(2) Tests fonctionnels

Assembler les composants internes (bague d'étanchéité, soupape de pression, capteur) et simuler une utilisation réelle:

Type de testMéthode d'essaiNorme de réussite
Test de tensionRemplissez le pot avec 500 ml d'eau, ferme le couvercle, et pressuriser à 100kPa (simuler la pression de travail). Tenir pendant 30 minutes.Aucune fuite d'eau; chute de pression ≤5kPa dans 30 minutes
Test de sensation des boutonsAppuyez sur les boutons de commande 1,000 fois (2 pressions/seconde). Mesurer la course (2mm ±0,2 mm) et force de rétroaction (5–8n).Course et force constantes; pas de blocage des boutons
Test de résistance structurelleAppliquer une charge de 5 kg sur le couvercle (simuler une pression accidentelle). Tenir pendant 10 minutes.Aucune déformation; l'écart entre le couvercle et le corps reste ≤0,1 mm
Test de résistance à la chaleurHeat the pot to 100°C (simulate cooking) and hold for 2 heures. Cool to room temperature.No material warping; sealing groove tolerance remains ±0.05mm

5. Inspection & Optimisation

Inspect critical dimensions and iterate on the design to fix defects—this ensures the prototype is ready for mold opening.

(1) Inspection des dimensions critiques

Utiliser un Coordonner la machine à mesurer (Cmm) Pour vérifier les dimensions clés:

  • Lid-body mating gap: ± 0,1 mm (ensures sealing)
  • Sealing ring groove width: 5mm ±0,05 mm (fits standard sealing rings)
  • Threaded hole position (sensor mounting): ± 0,05 mm (avoids assembly interference)
  • Handle mounting hole alignment: ≤0.03mm (ensures handle stability)

(2) Itération de conception & Optimisation des coûts

If defects are found (Par exemple, leakage, button jamming), modify the 3D model and reprocess. Use these tips to reduce costs:

  1. Split Complex Parts: Machine the lid and its holder separately instead of as one piece—cuts machining time by 30% and reduces tool wear.
  2. Use Hybrid Processes: 3D print small internal parts (Par exemple, couvercles de soupapes de pression) with SLS nylon, then CNC machine appearance parts (Par exemple, je peux corps) with ABS—lowers material waste by 25%.
  3. Usinage par lots: Pour 10+ prototypes, use aluminum profile blanks (pre-cut to approximate size) instead of full blocks—reduces material removal by 40%.

Le point de vue de Yigu Technology sur l'usinage CNC de prototypes d'autocuiseurs électriques

À la technologie Yigu, nous croyons sealing performance and structural strength are the core of electric pressure cooker prototype machining. Many clients overspend by using high-cost materials for non-critical parts—e.g., aluminum alloy for internal brackets that only need nylon. Our team selects materials strategically: ABS for appearance parts (rentable, easy to finish) and nylon for internal structures (résistant à la chaleur, à l'usure). We also optimize machining for sealing: notre “layered finishingof sealing grooves ensures Ra ≤0.8μm, and we test tightness three times during production to avoid leakage. Pour les économies de coûts, we use hybrid CNC + 3D printing and batch processing, cutting prototype costs by 20–30%. Our goal is to deliver prototypes that accurately validate design and function, accelerating clients’ path to mass production.

FAQ

  1. Why is nylon (Pennsylvanie) used for internal structural parts instead of ABS?

Nylon has better heat resistance (Jusqu'à 120 ° C) and wear resistance than ABS—critical for internal parts near heating elements or moving components (Par exemple, pressure valves). ABS melts at ~90°C and wears faster, making it unsuitable for parts that need to withstand high temperatures or repeated use.

  1. How do you ensure the lid and pot body have a tight seal after CNC machining?

We focus on two key steps: 1) Machining the sealing groove with a Φ3mm ball-head tool to achieve Ra ≤0.8μm (smooth surface reduces leakage risk); 2) Inspecting the lid-body gap with a CMM to ensure tolerance ±0.1mm. We also test tightness with 100kPa pressure—only prototypes with ≤5kPa pressure drop pass.

  1. How long does it take to CNC machine a single electric pressure cooker prototype?

La durée totale est d'environ 4 à 6 jours: 1 day for design/data processing, 1–2 jours pour l’usinage CNC (varies by part complexity), 1 jour pour le post-traitement (painting/anodizing), and 1–2 days for assembly/functional testing. Production par lots (10+ prototypes) peut être raccourci à 3 à 4 jours avec un traitement parallèle.

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