Как разработать точный прототип мультиварки с ЧПУ?

transparent plastics injection molding

A high-quality CNC machining slow cooker prototype is essential for validating design concepts, testing structural stability, and ensuring functional reliability before mass production. This article systematically breaks down the entire development process—from preliminary preparation to final testing—with data-driven comparisons, пошаговые инструкции, and practical solutions to common challenges.

1. Предварительная подготовка: Lay the Groundwork for Prototype Accuracy

Preliminary preparation directly impacts the prototype’s precision and production efficiency. Он ориентирован на две основные задачи: 3D design finalization и выбор материала, both of which require strict adherence to slow cooker-specific requirements.

1.1 3D Дизайн & Split Planning

The design phase must clarify every detail of the slow cooker’s structure to avoid machining errors. Use professional software like Солидворкс или и to create a comprehensive 3D model, and follow these steps for split design:

  1. Component Split: Divide the slow cooker into independent parts (НАПРИМЕР., pot body, крышка, ручка, heating base, панель управления) для облегчения обработки и сборки.
  2. Key Detail Marking: Highlight critical features such as:
  • Diameter and depth of the inner pot (терпимость: ± 0,1 мм)
  • Position of heat dissipation holes (Чтобы предотвратить перегрев)
  • Groove size for the силиконовое уплотнительное кольцо (ensures airtightness)
  • Layout of buttons on the control panel (ergonomic accessibility)

Why is split design important? Без этого, machining large integrated parts would increase tool wear by 30% and extend production time by 2–3 days.

1.2 Выбор материала: Сопоставьте материалы с функциями компонентов

Different components of the slow cooker require materials with specific properties. The table below compares the most commonly used materials and their applications:

Тип материалаКлючевые свойстваИдеальные компонентыДиапазон затрат (за кг)Механизм
ABS ПластикБюджетный, легко формировать, Хорошая поверхностная отделкаOuter shell, крышка, control panel housing\(2- )4Отличный (Быстрая резка, Низкий износ инструмента)
Акрил (ПММА)Высокая прозрачность, moderate heat resistanceViewing windows (to check food status)\(5- )8Хороший (requires low feed rate to avoid cracking)
Алюминиевый сплавВысокая теплопроводность, легкий вес, Высокая силаHeating base, Поддержка кронштейнов\(7- )12Хороший (требуется охлаждающая жидкость, чтобы предотвратить прилипание)
Нержавеющая стальКоррозионная устойчивость, Высокая твердость, Food-SafeInner pot (direct contact with food)\(15- )20Умеренный (high hardness increases tool load)

Пример: The inner pot must be нержавеющая сталь to meet food safety standards, while the outer shell can use ABS Пластик to reduce costs without compromising appearance.

2. Процесс обработки с ЧПУ: Превратите дизайн в физические компоненты

Этап обработки на станке с ЧПУ следует линейному рабочему процессу:programming → clamping → rough machining → finishing—with special attention to slow cooker-specific structures like thin walls and complex curved surfaces.

2.1 Программирование & Планирование траектории инструмента

Precise programming ensures that the machine accurately replicates the 3D design. Используйте программное обеспечение CAM (НАПРИМЕР., Мастеркам, PowerMill) and follow these steps:

  1. Rough Machining Setup:
  • Выбор инструмента: Use a large-diameter tool (НАПРИМЕР., Φ10mm flat end mill) to remove 80–90% of excess material.
  • Параметры: Leave a 0.5–1mm machining allowance for finishing.
  1. Finishing Setup:
  • Выбор инструмента: Use small tools (НАПРИМЕР., Φ2mm ball end mill) Для изогнутых поверхностей (НАПРИМЕР., inner pot walls).
  • Параметры:
  • For ABS Plastic: Скорость резания = 1800–2200 об/мин.; Скорость подачи = 600–800 мм/мин..
  • For Stainless Steel: Cutting speed = 800–1000 rpm; Feed rate = 200–300 mm/min.
  1. Специальная обработка структуры:
  • Тонкостенные детали (НАПРИМЕР., крышка): Process in layers (0.2mm per layer) во избежание деформации.
  • Отверстия для отвода тепла: Use a Φ1mm center drill for array holes; для высокой точности, use EDM (Электрическая обработка).

2.2 Зажим & Обработка выполнения

Proper clamping prevents workpiece movement during machining. The table below outlines clamping methods and key considerations for different materials:

МатериалМетод зажимаКлючевые меры предосторожностиCommon Issues to Avoid
ABS Пластик (блокировать)Flat pliers or vacuum adsorption platformEnsure even pressure to avoid crushingLoose clamping (causes offset)
Алюминиевый сплав (цилиндрический)Three-jaw chuck or indexing headAlign with the centerline to ensure concentricityMisalignment (leads to uneven thickness)
Нержавеющая сталь (лист)Fixture with pressure platesUse soft gaskets to prevent surface scratchesOver-tightening (deforms the workpiece)

Во время обработки:

  • Use coolant for алюминиевый сплав и нержавеющая сталь to reduce tool temperature (prevents sticking and extends tool life by 50%).
  • Для акрил, use a high-speed, low-feed approach (НАПРИМЕР., 2000 об/мин, 300 мм/мин) Чтобы избежать трещин.

3. Пост-обработка: Enhance Appearance and Functionality

Post-processing removes machining flaws and prepares the prototype for assembly. Он включает в себя выслушивание, Поверхностная обработка, и проверки перед сборкой.

3.1 Выслушивание & Шлифование

Burrs (острые края) are a common byproduct of machining and must be removed for safety and assembly. Use the following methods based on burr size:

  • Small burrs (<0.5мм): Sand with 400–600 grit sandpaper (Для пластиковых деталей) or 200–400 grit sandpaper (для металлических деталей).
  • Large burrs (>1mm): First remove with a file (flat or round), then sand with 120–200 grit sandpaper.
  • Металлические детали (НАПРИМЕР., aluminum alloy heating base): Use polishing paste to eliminate scratches and improve surface smoothness.

Тематическое исследование: A slow cooker handle with unremoved burrs could cause user cuts. Deburring takes 5–10 minutes per handle but eliminates safety risks.

3.2 Варианты обработки поверхности

Surface treatment improves the prototype’s appearance, долговечность, и функциональность. Choose the right method based on the material and component:

Метод леченияСовместимость материалаЦельProcess Notes
Oil SprayingABS Пластик, Алюминиевый сплавUniform color, Сопротивление царапинUse matte/gloss paint (НАПРИМЕР., AkzoNobel industrial paint); apply in a dust-free room to avoid spots.
Silk Screen/Hot StampingABS Пластик, АкрилPrint logos, инструкции по эксплуатации (НАПРИМЕР., “High/Low/Auto”)Use scratch-resistant ink; Для изогнутых поверхностей, use hot stamping for better adhesion.
АнодированиеАлюминиевый сплавКоррозионная стойкость, texture enhancementAvailable in colors like black/silver; increases surface hardness by 2x.
ГальванизацияНержавеющая стальГлянцевая отделка, безопасность пищевых продуктовUse food-grade nickel plating for inner pots to meet FDA standards.

4. Сборка & Тестирование: Validate Prototype Quality

Assembly and testing ensure the prototype meets design requirements for appearance, структура, and function.

4.1 Процесс сборки

Follow a sequential assembly order to avoid rework:

  1. Прикрепите heating base to the outer shell using M3 screws (крутящий момент: 1.5–2.0 N·m).
  2. Установите силиконовое уплотнительное кольцо в паз крышки (ensure it fits tightly to prevent air leakage).
  3. Mount the control panel onto the outer shell (совместите пуговицы с предварительно обработанными отверстиями).
  4. Assemble the handle to the lid (test for stability—should support 5kg weight without loosening).
  5. Place the inner pot into the heating base (check for smooth placement and removal).

4.2 Контрольный список тестирования

Test the prototype in three key areas to ensure reliability:

Категория тестаИнструменты/МетодыКритерии прохождения
Тест внешнего видаВизуальный осмотр, блескомерUniform color (no uneven spraying).- Clear logos/instructions (no smudging).- No scratches or burrs on accessible parts.
Структурное испытаниеТест на растяжение (ручка), испытание под давлением (sealing ring)Handle resists 5kg pull force without loosening.- Sealing ring prevents air leakage (no steam escape when simulating heating).
Функциональный тестРучное управление (кнопки), visual check (viewing window)Buttons press smoothly with clear feedback.- Viewing window is transparent (no cloudiness).- Inner pot fits tightly in the heating base (Нет колебания).

Перспектива Yigu Technology

В Yigu Technology, Мы верим CNC machining slow cooker prototypes are thebridgebetween design and mass production. Our team focuses on two critical priorities: material precision and process optimization. Например, we use food-grade нержавеющая сталь for inner pots (соответствие глобальным стандартам безопасности) and optimize machining parameters for алюминиевый сплав heating bases to reduce thermal deformation by 25%. We also integrate 3D scanning into post-processing to verify dimensional accuracy (терпимость <0.05мм). By investing in prototype quality, we help clients reduce post-production defects by 18–22% and accelerate time-to-market by 1–2 weeks. Whether you need an appearance prototype for market research or a functional prototype for performance testing, we tailor solutions to your unique needs.

Часто задаваемые вопросы

  1. Q.: How long does it take to produce a CNC machining slow cooker prototype?

А: Typically 6–8 days. This includes 1–2 days for design finalization, 2–3 дня на обработку на станке с ЧПУ, 1 день для постобработки, и 1–2 дня на сборку и тестирование.

  1. Q.: Can I replace stainless steel with another material for the inner pot?

А: Это не рекомендуется. Stainless steel is the only material that meets both food safety (НАПРИМЕР., FDA, Евросоюз 10/2011) и требования к коррозионной сопротивлении. Alternatives like aluminum alloy would require a food-safe coating, which adds cost and risks peeling over time.

  1. Q.: What should I do if the prototype’s sealing ring leaks during testing?

А: Первый, check the groove dimensions (ensure depth/width match the ring size—tolerance ±0.05mm). If the groove is correct, replace the sealing ring with a slightly thicker one (НАПРИМЕР., 1.1mm instead of 1.0mm). Most leakage issues are resolved with these two steps, adding only 1–2 hours to the process.

Индекс
Прокрутите вверх