А CNC machining humidifier prototype process — это систематический рабочий процесс, который превращает концепции дизайна в физические прототипы., проверка подлинности внешнего вида, structural rationality, water tightness, и основная функциональная логика (НАПРИМЕР., mist output, silent operation). В этой статье поэтапно разбивается процесс — от предварительного проектирования до окончательной отладки — с использованием таблиц, управляемых данными., практические рекомендации, и советы по устранению неполадок, которые помогут вам справиться с ключевыми проблемами и обеспечить успех прототипа..
1. Предварительная подготовка: Заложите основу для механической обработки
Предварительная подготовка определяет направление всей разработки прототипа.. Он ориентирован на две основные задачи: 3D Моделирование & структурный проект и выбор материала, both tailored to the unique needs of humidifiers (НАПРИМЕР., водостойкость, mist uniformity, легкий вес).
1.1 3D Моделирование & Структурный дизайн
Используйте профессиональное программное обеспечение для 3D-моделирования, чтобы создать детальную модель прототипа., обеспечение конструктивной рациональности и технологичности обработки на станках с ЧПУ.
- Выбор программного обеспечения: Отдавайте приоритет таким инструментам, как Солидворкс, И nx, или Для/e— они поддерживают параметрическое проектирование, позволяющая легко регулировать основные размеры (НАПРИМЕР., water tank capacity, mist outlet size) и совместимость с программным обеспечением CAM для механической обработки..
- Основной фокус дизайна:
- Functional Requirement Alignment: Clarify key specs first—for household bedroom humidifiers, сосредоточиться на silent design (fan noise ≤35dB) и soft lighting prompts; for industrial models, prioritize large humidification volume (≥500mL/h) и коррозионная стойкость.
- Появление & Internal Structure Integration:
- Shell Shape: Adopt rounded lines (radius 5–8mm) for household models to fit home decor; use compact geometric shapes for desktop versions (размер: typically 150×150×200mm).
- Internal Layout: Reserve space for critical components:
- Water tank (емкость: 1–3L for household, 5–10L for industrial).
- Atomization device (ultrasonic or thermal, with 2–3mm clearance from tank walls).
- Fan (positioned to avoid mist backflow).
- Огромная плата (isolated from water-containing areas with a 5–8mm waterproof barrier).
- Ключевые детали дизайна:
- Толщина раковины: 1-3 мм (пластик) or 2–4mm (металл) to balance strength and weight.
- Assembly Structures: Add buckles (for shell connection) and M2–M3 screw holes (for fixed components) with ±0.1mm tolerance.
- Functional Features: Design mist outlets (diameter 8–12mm, 2–4 holes for uniform spray) and vents (grid pattern, hole size 2–3mm for dust prevention).
Почему это важно? A missing waterproof barrier between the circuit board and water tank can cause short circuits, требующий 30% more rework time and increasing costs by 25%.
1.2 Выбор материала: Сопоставление свойств с компонентами
Different parts of the humidifier require materials with specific characteristics (НАПРИМЕР., water resistance for tanks, heat resistance for atomization chambers). В таблице ниже сравниваются наиболее подходящие варианты:
| Компонент | Материал | Ключевые свойства | Требования к обработке | Диапазон затрат (за кг) |
| Shell (Household) | ABS Пластик | Бюджетный, легкий вес, Легко в машине | Spray matte paint (Ra1.6–Ra3.2); add anti-scratch coating | \(3- )6 |
| Shell (Промышленное) | Алюминиевый сплав (6061) | Высокая сила, коррозионная стойкость | Анодированный (черный/серебристый); погрешность плоскостности ≤0,02 мм | \(6- )10 |
| Water Tank | Food-Grade PC/Stainless Steel (304) | Водостойкий, нетоксичный, долговечный | ПК: Polished to transparency; 304: Почистить отделку (Ra0.8μm) | \(8- )12 |
| Atomization Chamber | PPS Plastic | Теплостойкий (до 200 ° C.), химическая стабильность | CNC machined with 0.1mm precision; no surface burrs | \(10- )15 |
| Sealing Rings/Gaskets | Силиконовая резина | Водонепроницаемый, Высокотемпературный устойчивый (-20°C–200°C) | Формованный (no CNC); fits into tank/shell grooves with ±0.05mm tolerance | \(9- )13 |
Пример: А water tank uses food-grade PC for household humidifiers (transparency for water level checks) и 304 stainless steel for industrial models (corrosion resistance in harsh environments).
2. Процесс обработки с ЧПУ: От настройки до производства компонентов
Этап обработки на станке с ЧПУ является основой создания прототипа.. Это следует за линейным рабочим процессом: process planning → machine & tool preparation → roughing & finishing → inspection & исправление.
2.1 Планирование процессов
Define machining strategies to ensure efficiency and precision:
- Выбор инструмента:
| Материал | Задача обработки | Тип инструмента | Спецификации |
| Пластик (ABS/PC) | Грубая | Carbide Flat-End Mill | 6–10 мм, 2–3 зуба |
| Пластик (ABS/PC) | Отделка | Carbide Ball-Nose Mill | Φ2 - φ4MM, 4–6 зубов |
| Металл (Aluminum/304) | Грубая | High-Speed Steel End Mill | Φ8–Φ12mm, 2 зубы |
| Металл (Aluminum/304) | Отделка | Carbide End Mill | Φ3–Φ5mm, 4 зубы |
- Параметры резки:
| Материал | Стадия обработки | Скорость (об/мин) | Скорость корма (мм/зуб) | Глубина резки (мм) | Охлаждающая жидкость |
| ABS Пластик | Грубая | 300–500 | 0.1–0,2 | 0.5–2 | Сжатый воздух |
| ABS Пластик | Отделка | 800–1200 | 0.05–0,1 | 0.1–0,3 | Сжатый воздух |
| Алюминиевый сплав | Грубая | 800–1200 | 0.15–0,3 | 1–3 | Эмульсия |
| Алюминиевый сплав | Отделка | 1500–2000 | 0.08–0,15 | 0.1–0,2 | Эмульсия |
| 304 Нержавеющая сталь | Грубая | 500–800 | 0.08–0,15 | 0.3–1 | Эмульсия |
| 304 Нержавеющая сталь | Отделка | 1000–1500 | 0.03–0,08 | 0.05–0,1 | Эмульсия |
- Machining Sequence:
- Грубая: Удалите 80–90 % пустого припуска. (НАПРИМЕР., shape the shell contour).
- Полуфинизируя: Reduce remaining allowance to 0.1–0.3mm (НАПРИМЕР., refine tank inner walls).
- Отделка: Achieve final dimensions and surface quality (НАПРИМЕР., polish mist outlets).
2.2 Машина & Подготовка инструмента
- Machine Selection:
- Небольшие части (mist nozzles, кнопки): Three-axis CNC milling machine (точность позиционирования ±0,01 мм).
- Большие части (industrial tank shells): Four-axis machine (for curved surface machining).
- Настройка инструмента:
- Install tools on the spindle and calibrate with a tool setter (accuracy ±0.005mm).
- Для пластиковых деталей, use sharp tools to avoid melting; для металлических деталей, check tool wear (replace if edge dullness exceeds 0.02mm).
2.3 Грубая & Finishing Execution
- Roughing Tips:
- For thin-wall shells (1–2 мм), use low cutting force (reduce feed rate by 20%) to prevent deformation.
- For water tanks, machine the outer contour first, then the inner cavity to avoid material collapse.
- Finishing Focus:
- Ensure mist outlets are burr-free (use 800–1200 mesh sandpaper for manual polishing).
- For transparent PC tanks, achieve surface roughness Ra ≤0.8μm to avoid mist adhesion.
2.4 Осмотр & Коррекция
- Проверки размеров:
- Use calipers/micrometers to measure key specs (tank capacity ±5mL, shell thickness ±0.1mm).
- Используйте координату измерительную машину (ШМ) для сложных частей (atomization chamber tolerance ±0.03mm).
- Поверхностная проверка:
- Проверьте царапины, ямы, или неравномерность (no visible defects on visible surfaces).
- Корректирующие меры:
- Отклонение размеров: Adjust tool compensation (НАПРИМЕР., increase cutting depth by 0.05mm if the shell is too thick).
- Poor surface quality: Reduce feed rate by 10–15% and re-finish.
3. Пост-обработка & Сборка: Расширение функциональности & Эстетика
Постобработка устраняет дефекты и подготавливает детали к сборке., в то время как тщательная сборка гарантирует, что прототип работает так, как задумано..
3.1 Пост-обработка
- Выслушивание & Уборка:
- Пластиковые детали: Use a blade to remove burrs; clean with isopropyl alcohol to remove oil residue.
- Металлические детали: Sand with 400–800 mesh sandpaper; для алюминия, anodize to form a 5–10μm protective film.
- Поверхностная обработка:
- Shell: Spray matte or glossy paint (отверждение при 60°C для 2 часы); silk-screen brand logos and operation labels.
- Water Tank (ПК): Apply anti-fog coating to prevent mist condensation on inner walls.
- Metal Components: Electroplate (nickel or chrome) for corrosion resistance and aesthetics.
3.2 Сборка & Отладка
Follow a sequential order to avoid rework:
- Проверка перед сборкой: Verify all parts meet specs (НАПРИМЕР., sealing ring size matches tank grooves).
- Установка основных компонентов:
- Fix the atomization device to the tank base (use silicone gaskets for water tightness).
- Install the fan and circuit board (ensure 5–8mm waterproof gap from water areas).
- Shell & Functional Part Assembly:
- Snap or screw the shell together; attach mist outlets and buttons (test button feedback: 500–800g pressing force).
- Функциональная отладка:
| Test Item | Tools/Methods | Pass Criteria |
| Water Tightness | Fill the water tank to 80% of its total capacity, ensuring that the level is consistent across all sides. Place the humidifier in its upright, operational position and let it stand undisturbed for 24 hours in a controlled environment with stable temperature and humidity levels. Check for any signs of moisture accumulation or dripping around the seams, суставы, and connections. | No visible leakage from seams, суставы, or connections; no moisture pooling on surfaces in contact with the humidifier. The water level should not drop by more than 1% due to evaporation during the testing period. |
| Mist Uniformity | Position a precision mist collector at a fixed distance of 10cm directly in front of the mist outlet. Use a high-precision flow meter to measure the mist output at multiple points within a 5cm radius of the center of the mist stream. Conduct measurements at 5-second intervals for a total duration of 3 minutes. | The variation in mist output across all measured points should not exceed 10% of the average output value. There should be no visible droplets of water falling from the mist stream, indicating a fine, consistent mist. |
| Noise Level | Place the humidifier on a stable, flat surface. Position a calibrated Class 1 sound level meter at a distance of 1m from the center of the humidifier, at the same height as the main components that generate noise (НАПРИМЕР., fan, мотор). Measure the noise level for 5 минуты, recording the average, максимум, and minimum values. | For household use, the average noise level should not exceed 35dB(А) during normal operation, and the maximum peak noise should not exceed 40dB(А). For industrial applications, the average noise level should be ≤50dB(А), with a maximum peak noise of ≤55dB(А). |
| Humidification Volume | Use the weight loss method to measure the humidification volume. Первый, weigh the humidifier with a full water tank using a high-precision scale. Start the humidifier and let it run continuously for 1 hour under normal operating conditions. После 1 час, stop the humidifier and immediately weigh it again. Calculate the weight loss, which corresponds to the volume of water converted into mist. | The measured weight loss should meet the design specifications within a tolerance of ±5%. If the design specifies a humidification volume of, например, 300ml/hour, the measured value should be between 285ml and 315ml per hour. |
4. Случаи применения: Tailor Processes to Use Scenarios
4.1 Household Small Humidifiers
- Фокус: Appearance personalization and user experience.
- Process Adjustments:
- Use ABS plastic for shells; test 2–3 color schemes (НАПРИМЕР., белый, light gray) via spray painting.
- Optimize button layout (1–2 buttons for on/off and mist level) and test ergonomics (easy to press with one hand).
- Prototype Value: Verify if the design fits nightstands (size ≤150×150mm) and if the silent fan avoids disturbing sleep.
4.2 Industrial Large Humidifiers
- Фокус: Durability and performance under harsh conditions.
- Process Adjustments:
- Использовать 304 stainless steel for tanks; anodize aluminum shells for corrosion resistance.
- Precision-machine atomization nozzles (допуск ±0,03 мм) to ensure stable output in high-humidity (≥80% RH) среда.
- Prototype Value: Провести 72-часовые испытания непрерывной работы.; simulate dust and high temperatures (40° C.) to check component reliability.
Перспектива Yigu Technology
В Yigu Technology, Мы видим CNC machining humidifier prototype process как “risk reducer”—it identifies design flaws early to avoid mass production failures. Наша команда уделяет приоритетное внимание двум направлениям: точность и практичность. For water tanks, we use food-grade materials and strict water-tightness testing (24-час погружения) Для обеспечения безопасности. For atomization chambers, we achieve ±0.03mm precision to guarantee uniform mist. Мы также интегрируем постобработку 3D-сканирования для проверки точности размеров., сокращение темпов доработок за счет 25%. By tailoring processes to household or industrial needs, мы помогаем клиентам сократить время выхода на рынок на 1–2 недели. Нужен ли вам внешний вид или функциональный прототип, we deliver solutions that align with user needs and industry standards.
Часто задаваемые вопросы
- Q.: How long does the entire CNC machining humidifier prototype process take?
А: Обычно 8–12 рабочих дней. This includes 1–2 days for design, 3–4 дня на механическую обработку, 1–2 дня на постобработку, 1–2 days for assembly, и 1 day for debugging. Industrial models may take 2–3 extra days due to larger size and stricter testing.
- Q.: Can I use ordinary plastic instead of food-grade PC for the water tank?
А: Нет. Ordinary plastic (НАПРИМЕР., non-food-grade ABS) may leach chemicals into water, violating safety standards (НАПРИМЕР., FDA, Евросоюз 10/2011). Food-grade PC is non-toxic, водостойкий, and durable—critical for parts in direct contact with water.
- Q.: What causes uneven mist output, и как это исправить?
А: Common causes are misaligned atomization devices (clearance >3mm from tank walls) or blocked mist outlets. Исправляет: Re-position the atomization device to ensure 2–3mm clearance; clean outlets with a 0.5mm needle to remove debris. Это решает 90% of mist uniformity issues in 1–2 hours.