Le développement d'un prototype de réfrigérateur nécessite un processus d'usinage CNC précis pour valider la faisabilité de la conception., tester l'ajustement des composants, et évaluer les performances esthétiques. Contrairement aux prototypes de petits appareils électroménagers, les réfrigérateurs ont des structures complexes (Par exemple, boîte, corps de porte, supports pour système de réfrigération) qui exigent un contrôle strict de la précision dimensionnelle et de la qualité de la surface. This guide breaks down the full workflow—from preliminary preparation to post-processing—with key parameters, sélections de matériaux, et des conseils pratiques pour assurer le succès du prototype.
1. Préparation préliminaire: Poser les bases de l'usinage
Le succès de l'usinage CNC commence par une préparation minutieuse, y compris la modélisation 3D, sélection des matériaux, et préparation de l'équipement/des outils. This stage ensures the subsequent process is efficient and error-free.
(1) 3D Modélisation: Define Prototype Details with Precision
Utiliser un logiciel de CAO professionnel (Par exemple, Solide, et) to create a detailed 3D model that covers all critical structures of the refrigerator. The model must balance design requirements, logique d'assemblage, et faisabilité de l'usinage.
| Catégorie de structure | Détails de conception clés | Exigences de précision | But |
| Corps principal (Box) | Inner cavity size (Par exemple, 500mm×600mm×1800mm), partition slots, refrigeration system mounting holes | Cavity dimension error ±0.2mm; tolérance de position du trou ±0,1 mm | Ensure fit for insulation layers and refrigeration components |
| Corps de porte | Frame size, observation window cutout (le cas échéant), hinge mounting slots | Frame parallelism error ≤0.1mm; cutout edge smoothness Ra ≤1.6μm | Guarantee tight sealing when closed; match hinge assembly |
| Functional Components | Handle shape (courbe ergonomique), control panel slot, drawer slide rails | Handle surface roughness Ra ≤0.8μm; slot depth tolerance ±0.05mm | Improve user experience; ensure smooth operation of moving parts |
Conseils d'optimisation du modèle:
- Layered Design: Diviser des structures complexes (Par exemple, door body with inner liner) into separate machinable components to avoid tool interference. Par exemple, machine the door frame and inner liner separately, then assemble them.
- Marquage de processus: Label key machining features (Par exemple, “no tool marks on visible surfaces”) et données de référence (Par exemple, box bottom as the origin) pour guider la programmation CNC.
- Vérification des interférences: Use software to simulate component assembly (Par exemple, door closing, drawer sliding) and eliminate overlapping or collision risks (Par exemple, ensure 2–3mm clearance between door and box).
(2) Sélection des matériaux: Faire correspondre les performances aux rôles des composants
Different parts of the refrigerator prototype require materials with specific properties (Par exemple, force, transparence, brillant). Vous trouverez ci-dessous une comparaison détaillée des options appropriées:
| Type de matériau | Pièces applicables | Propriétés clés | Avantages de l'usinabilité |
| Plastique abs | Box body, door frame, poignée | Bonne résistance à l'impact (Izod impact strength 20 KJ /), Facile à colorer, faible coût | Faible usure des outils; peut être usiné à grande vitesse (10,000–15 000 tr/min) |
| Plastique PC | Observation window, control panel cover | Transparence élevée (transmission de la lumière ≥88%), résistant à l'impact (10x plus fort que le verre) | Découpe de précision réalisable; minimal chipping on edges |
| Acrylique (PMMA) | Exterior decorative strips, logo plates | Excellent gloss (60° gloss value ≥90%), vivid color expression | Smooth surface after polishing; suitable for aesthetic-focused parts |
| Alliage en aluminium (6061) | Drawer slide rails, refrigeration mounts | Rigidité élevée (résistance à la traction 276 MPA), Bonne résistance à la corrosion | Vitesse d'usinage rapide; suitable for load-bearing structural parts |
Préparation du blanc de matériau:
- Découper les flans selon la taille maximale de chaque pièce, reserving 5–10mm machining allowance on all sides. Par exemple:
- A door frame with a final size of 600mm×800mm×50mm requires a 610mm×810mm×60mm ABS blank.
- An aluminum alloy slide rail (100mm×20mm×5mm) needs a 110mm×30mm×15mm blank to accommodate roughing and finishing.
(3) Équipement & Préparation des outils: Garantir la précision de l'usinage
Select CNC equipment and tools based on material properties and part complexity to avoid defects like tool marks or dimensional deviations.
| Type d'équipement/outil | Critères de sélection | Spécifications recommandées |
| Centre d'usinage CNC | High-precision 3-axis or 5-axis models (for curved surfaces like door handles) | Précision de positionnement ±0,005 mm; plage de vitesse de broche : 8 000 à 24 000 tr/min |
| Frappeurs | Solid carbide tools for plastic; acier à grande vitesse (HSS) tools for aluminum alloy | – Plastique: Φ6–Φ12mm flat-bottom mills (pour rupture), Φ3–Φ6mm ball-head mills (pour finir)- Aluminium: Φ8–Φ16mm end mills (pour rupture), Φ4–Φ8mm face mills (pour les surfaces plates) |
| Forets & Taps | Twist drills for holes; machine taps for threaded mounting holes | – Forets: Φ2–Φ10mm (match hole size requirements)- Taps: M3–M8 (for hinge and handle mounting) |
| Luminaires | Ventouses sous vide (for flat plastic parts); étaux de précision (for aluminum components) | Pression de vide ≥0,8 MPa; vise clamping force ≥5 kN to prevent workpiece displacement |
2. Programmation & Installation: Translate Design to Machinable Code
This stage converts the 3D model into actionable CNC instructions and prepares the machine for operation—critical for ensuring machining accuracy.
(1) Programmation de came: Generate Machining Code
Utiliser le logiciel CAM (Par exemple, Mastercam, Moulin électrique) Pour convertir le modèle 3D en code G, and optimize parameters based on material and part structure.
| Étape d'usinage | Paramètres clés | Conseils d'optimisation |
| Brouillage | – Vitesse de coupe: 10,000–12,000 rpm (Abs); 12,000–15 000 tr/min (aluminium)- Taux d'alimentation: 1,000–1,500 mm / min (Abs); 800–1,200 mm/min (aluminium)- Profondeur de coupe: 2–5 mm (Abs); 1-3 mm (aluminium) | Utiliser “coupe en couches” to remove 90% en excès de matériau; leave 0.3–0.5mm allowance for finishing |
| Finition | – Vitesse de coupe: 15,000–18,000 rpm (Abs); 18,000–22 000 tr/min (aluminium)- Taux d'alimentation: 500–800 mm/min (Abs); 400–600 mm / min (aluminium)- Profondeur de coupe: 0.1-0,3 mm | Pour les surfaces courbes (Par exemple, poignée), utiliser “spiral cutting” with a step distance of 0.05mm to eliminate tool marks |
| Usinage de trous | – Drilling speed: 8,000–10 000 tr/min- Tapping speed: 500–800 rpm (M3–M5 taps) | Utiliser “pecking drilling” (percer 3mm, rétracter 1 mm) pour effacer les jetons; apply cutting fluid for aluminum to prevent thread stripping |
(2) Configuration de la machine: Install Tools & Secure Workpieces
Proper setup ensures the machine, outils, and workpieces are aligned to the same coordinate system—avoiding dimensional errors.
Installation d'outils & Étalonnage:
- Mount tools into the tool magazine and use a tool setter to measure tool length and radius. Record data in the CNC system to compensate for tool wear.
- Par exemple: A Φ6mm ball-head mill for ABS finishing needs its length calibrated to ±0.001mm to ensure consistent cutting depth.
Serrage de la pièce:
- Clean the machining table to remove debris, then fix the blank using fixtures:
- For ABS box blanks: Use vacuum suction cups to cover 80% of the blank’s bottom surface (prevents warping during machining).
- For aluminum slide rails: Secure with a precision vise, ensuring the blank is parallel to the table (error ≤0.01mm).
- Set the workpiece origin (Par exemple, use a touch probe to detect the blank’s edge) and input coordinates into the CNC system.
3. Exécution de l'usinage CNC: From Blank to Prototype Structure
This stage divides machining into roughing and finishing to balance efficiency and precision—critical for complex refrigerator structures.
(1) Brouillage: Façonner la fondation du prototype
L'ébauche élimine la plupart des excès de matière pour rapprocher l'ébauche de la forme finale., donner la priorité à la vitesse tout en évitant d’endommager les outils.
| Type de composant | Focus sur l'ébauche | Opérations clés & Paramètres |
| Refrigerator Box | Machine outer frame and inner cavity; mill partition slots | Use Φ12mm flat-bottom mill (Abs); vitesse de coupe 11,000 RPM, taux d'alimentation 1,200 mm / min; cavity depth cut in 3 col (5mm each) |
| Corps de porte | Mill door frame and observation window cutout; machine hinge mounting slots | Use Φ10mm end mill (Abs); vitesse de coupe 10,000 RPM, taux d'alimentation 1,000 mm / min; cutout edges left with 0.3mm finishing allowance |
| Aluminum Slide Rails | Machine rail profile and mounting holes | Utiliser une fraise en bout de Φ8 mm (aluminium); vitesse de coupe 14,000 RPM, taux d'alimentation 1,000 mm / min; holes pre-drilled with Φ3mm twist drill |
Inspection après ébauche:
- Utilisez un pied à coulisse numérique pour vérifier les dimensions clés (Par exemple, box cavity size, door frame width) et assurez-vous qu'ils se situent à ± 0,5 mm de la valeur de conception.
- Clean chips from the workpiece surface with compressed air to avoid interfering with finishing.
(2) Finition: Atteindre la précision & Qualité de surface
Finishing refines the workpiece to meet final design requirements, focusing on dimensional accuracy and surface smoothness.
| Type de composant | Mise au point finale | Opérations clés & Paramètres |
| Box Inner Cavity | Smooth cavity walls and partition slot edges; ensure flatness of mounting surfaces | Use Φ6mm ball-head mill (Abs); vitesse de coupe 16,000 RPM, taux d'alimentation 600 mm / min; wall roughness Ra ≤1.6μm |
| Door Observation Window | Smooth cutout edges; ensure parallelism with door frame | Use Φ3mm ball-head mill (PC); vitesse de coupe 18,000 RPM, taux d'alimentation 500 mm / min; edge chipping ≤0.1mm |
| Poignée | Polish curved surface; machine ergonomic grip contour | Utiliser un broyeur à tête sphérique de Φ4 mm (Abs); vitesse de coupe 17,000 RPM, taux d'alimentation 700 mm / min; rugosité de surface Ra ≤0,8 μm |
Contrôles de qualité de finition:
- Use a surface roughness tester to verify Ra values (Par exemple, visible surfaces require Ra ≤0.8μm).
- Utilisez une machine à mesurer de coordonnées (Cmm) to inspect critical features: Par exemple, hinge mounting holes must have a position error ≤0.1mm to ensure door alignment.
4. Post-traitement: Enhance Prototype Performance & Esthétique
Post-processing improves the prototype’s appearance, fonctionnalité, and durability—bridging the gap between machined parts and a realistic refrigerator model.
(1) Traitement de surface: Refine Texture & Apparence
Tailor treatment methods to material type and part function:
| Material/Part Type | Étapes de traitement de surface | Résultat attendu |
| ABS Box/Door Body | 1. Sand with 400# → 800# → 1200# papier de verre (supprimer les marques d'outils)2. Wipe with isopropyl alcohol (degrease)3. Peinture mate en spray (50µm d'épaisseur, color matching design) | Adhérence de la peinture ≥4B (pas de pelage); surface gloss 30–50 GU (finition mate) |
| PC Observation Window | 1. Polir avec 600# pâte abrasive (remove cutting marks)2. Polir avec 1200# paste (enhance transparency)3. Clean with lens cleaner | Light transmittance ≥85%; no visible scratches or haze |
| Acrylic Decorative Strips | 1. Sand with 1000# papier de verre (bords lisses)2. Polish with acrylic-specific polishing paste3. Apply UV protective coating | Gloss value ≥90 GU; no yellowing after 100 hours of UV exposure |
| Aluminum Slide Rails | 1. Dégraisser avec un nettoyant alcalin2. Anodiser (form 8–10μm silver-gray oxide film)3. Jet de sable (surface mate) | Résistance à la corrosion: Aucune rouille après un test au brouillard salin de 48 heures; coefficient de frottement ≤0,15 |
(2) Assemblée & Débogage: Validate Prototype Functionality
Assemble machined components and test key functions to ensure the prototype meets design goals:
Étapes d'assemblage:
- Vérification avant assemblage: Verify that all parts meet dimensional requirements (Par exemple, door frame fits box body with 2–3mm clearance).
- Component Installation:
- Mount hinges to door and box (use torque wrench to apply 5–8 N·m force to avoid thread damage).
- Install handle onto door (ensure alignment; no wobble when pulled).
- Attach slide rails to drawers and box (test sliding resistance ≤5N).
- Essai d'étanchéité: Place a thin paper strip between door and box, close the door, et tirez sur la bande – la résistance doit être uniforme (indique une étanchéité parfaite).
Débogage fonctionnel:
- Fonctionnement de la porte: Test d'ouverture/fermeture 100 fois : la porte doit rester fermée sans verrouillage manuel; pas de grincement.
- Tiroir Coulissant: Ouvrir/fermer les tiroirs 50 fois - pas de brouillage; glisse en douceur tout au long de la course.
- Ajustement des composants: Vérifier que le système de réfrigération simulé se monte (Par exemple, supports de compresseur) aligner avec les trous (erreur de position ≤0,1 mm).
5. Contrôle de qualité & Optimisation: Garantir la fiabilité des prototypes
Un contrôle qualité strict identifie les défauts à un stade précoce, tandis que l'optimisation réduit les coûts et améliore l'efficacité pour les itérations futures.
(1) Normes clés de contrôle de la qualité
| Élément de contrôle | Critères d'acceptation | Méthode d'inspection |
| Précision dimensionnelle | – Cavité de la boîte: ± 0,2 mm- Door frame: ± 0,1 mm- Hole position: ± 0,1 mm | Cmm (Pour les fonctionnalités critiques); étrier numérique (Pour les dimensions générales) |
| Qualité de surface | – Visible surfaces: RA ≤0,8 μm, no tool marks/scratches- Hidden surfaces: Ra ≤1,6 μm | Testeur de rugosité de surface; inspection visuelle (under 500lux light) |
| Ajustement de l'assemblage | – Door-box clearance: 2-3 mm (uniforme)- Drawer sliding resistance: ≤5N | Jauge d'erreur (for clearance); force gauge (for sliding resistance) |
| Performances matérielles | – ABS impact resistance: ≥15 kJ/m²- Transparence du PC: ≥85% | Izod impact tester; spectrophotomètre |
(2) Conseils d'optimisation des processus
- Économie de matière: Pour les grandes pièces (Par exemple, box body), concevoir des structures creuses (with 3–5mm thick walls) pour réduire la taille du flan : permet d'économiser 20 à 30 % du coût du matériau.
- Efficacité d'usinage: Combinez ébauche et semi-finition pour des pièces simples (Par exemple, bandes décoratives) pour réduire le temps de changement d'outil de 15 à 20 %.
- Simplification du post-traitement: Pour les parties non visibles (Par exemple, inner partition slots), skip painting—saves 10–15% of post-processing time.
Yigu Technology’s Perspective on CNC Machining Refrigerator Prototype Models
À la technologie Yigu, nous croyons intégration conception-usinage is the core of efficient refrigerator prototype development. Many clients face issues like door sealing failure or drawer jamming due to disconnected design and machining. Notre équipe optimise les modèles pour la fabricabilité: Par exemple, we add 0.3mm machining allowance to door frames to ensure sealing clearance, and design self-lubricating structures for slide rails to reduce post-processing. We also select materials strategically—using ABS for main bodies (rentable, easy to finish) and PC for observation windows (transparence élevée, résistant à l'impact). For large-batch prototypes, we use multi-cavity fixtures to machine 2–3 parts at once, Couper le temps de production par 40%. Notre objectif est de fournir des prototypes qui reflètent avec précision les effets de la production de masse, aider les clients à raccourcir les cycles de développement de produits de 25 à 30 %.