Разработка прототипа модели холодильника требует точного процесса обработки на станке с ЧПУ для подтверждения осуществимости конструкции., проверка соответствия компонента, и оценить эстетические характеристики. В отличие от прототипов небольших приборов, refrigerators have complex structures (НАПРИМЕР., box, корпус двери, refrigeration system mounts) требующие строгого контроля точности размеров и качества поверхности.. В этом руководстве описан весь рабочий процесс — от предварительной подготовки до последующей обработки — с указанием ключевых параметров., выбор материала, и практические советы, которые помогут обеспечить успех прототипа.
1. Предварительная подготовка: Заложите основу для механической обработки
Успех обработки на станках с ЧПУ начинается с тщательной подготовки., включая 3D моделирование, выбор материала, и готовность оборудования/инструмента. Этот этап гарантирует, что последующий процесс будет эффективным и безошибочным..
(1) 3D Моделирование: Точно определите детали прототипа
Используйте профессиональное программное обеспечение CAD (НАПРИМЕР., Солидворкс, и) создать детальную 3D-модель, охватывающую все ответственные конструкции холодильника. Модель должна сбалансировать требования к дизайну., логика сборки, и возможность механической обработки.
Категория структуры | Ключевые детали дизайна | Точные требования | Цель |
Основная часть (Коробка) | Размер внутренней полости (НАПРИМЕР., 500мм×600мм×1800мм), слоты для перегородок, монтажные отверстия холодильной системы | Ошибка размера полости ± 0,2 мм.; допуск положения отверстия ±0,1 мм | Обеспечьте посадку изоляционных слоев и компонентов холодильного оборудования. |
Корпус двери | Размер кадра, вырез смотрового окна (Если применимо), 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 (эргономичная кривая), 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 |
Советы по оптимизации модели:
- Layered Design: Split complex structures (НАПРИМЕР., корпус двери с внутренней обшивкой) на отдельные обрабатываемые компоненты, чтобы избежать взаимодействия инструмента. Например, обработать дверную коробку и внутреннюю обшивку отдельно, затем собери их.
- Маркировка процесса: Обозначьте ключевые особенности обработки (НАПРИМЕР., “отсутствие следов инструмента на видимых поверхностях”) и справочные данные (НАПРИМЕР., нижняя часть коробки в качестве начала координат) для руководства программированием ЧПУ.
- Проверка помех: Используйте программное обеспечение для моделирования сборки компонентов. (НАПРИМЕР., закрытие двери, выдвижной ящик) и устранить риски перекрытия или столкновения (НАПРИМЕР., Обеспечьте зазор 2–3 мм между дверью и коробкой.).
(2) Выбор материала: Сопоставьте производительность с ролями компонентов
Different parts of the refrigerator prototype require materials with specific properties (НАПРИМЕР., сила, прозрачность, глянец). Ниже подробное сравнение подходящих вариантов.:
Тип материала | Applicable Parts | Ключевые свойства | Преимущества обрабатываемости |
ABS Пластик | Box body, door frame, ручка | Хорошее воздействие сопротивления (Izod impact strength 20 KJ /), легко окрасить, бюджетный | Низкий износ инструмента; можно обрабатывать на высокой скорости (10,000–15 000 об/мин) |
ПК Пластик | Окно наблюдения, крышка панели управления | Высокая прозрачность (светопропускание ≥88%), воздействие (10x сильнее стекла) | Возможна прецизионная резка; минимальные сколы по краям |
Акрил (ПММА) | Наружные декоративные планки, пластины с логотипом | Отличный блеск (60° степень блеска ≥90%), яркое цветовое выражение | Гладкая поверхность после полировки; подходит для деталей, ориентированных на эстетику |
Алюминиевый сплав (6061) | Направляющие ящика, холодильные крепления | Высокая жесткость (предел прочности 276 МПА), Хорошая коррозионная стойкость | Быстрая скорость обработки; подходит для несущих структурных частей |
Подготовка заготовки материала:
- Вырезаем заготовки по максимальному размеру каждой детали., оставляя припуск на обработку 5–10 мм со всех сторон.. Например:
- 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) Оборудование & Подготовка инструмента: Обеспечьте точность обработки
Выбирайте оборудование и инструменты с ЧПУ на основе свойств материала и сложности детали, чтобы избежать таких дефектов, как следы от инструмента или отклонения размеров..
Тип оборудования/инструмента | Критерии выбора | Рекомендуемые характеристики |
Обрабатывающий центр с ЧПУ | Высокоточные 3- или 5-осные модели (для изогнутых поверхностей, таких как дверные ручки) | Точность позиционирования ±0,005 мм; диапазон скоростей шпинделя 8000–24000 об/мин. |
Фрезеры | Твердосплавные инструменты для пластика; Высокоскоростная сталь (HSS) инструменты для алюминиевого сплава | – Пластик: Плоскодонные мельницы диаметром 6–12 мм. (для грубых), Мельницы с шаровой головкой Φ3–Φ6 мм (для финиша)- Алюминий: Концевые фрезы Φ8–Φ16 мм (для грубых), Торцевые фрезы Φ4–Φ8 мм (Для плоских поверхностей) |
Тренировки & Краны | Twist drills for holes; machine taps for threaded mounting holes | – Тренировки: Φ2–Φ10mm (match hole size requirements)- Краны: M3–M8 (for hinge and handle mounting) |
Светильники | Vacuum suction cups (for flat plastic parts); precision vises (for aluminum components) | Vacuum pressure ≥0.8 MPa; vise clamping force ≥5 kN to prevent workpiece displacement |
2. Программирование & Настраивать: Преобразование дизайна в обрабатываемый код
На этом этапе 3D-модель преобразуется в практические инструкции для ЧПУ и подготавливается станок к работе, что крайне важно для обеспечения точности обработки..
(1) CAM программирование: Сгенерировать код обработки
Используйте программное обеспечение CAM (НАПРИМЕР., Мастеркам, PowerMill) Чтобы преобразовать трехмерную модель в G-код, и оптимизировать параметры на основе материала и структуры детали.
Стадия обработки | Ключевые параметры | Советы по оптимизации |
Грубая | – Скорость резки: 10,000–12 000 об/мин (АБС); 12,000–15 000 об/мин (алюминий)- Скорость корма: 1,000–1,500 мм/мин (АБС); 800–1200 мм/мин (алюминий)- Глубина резания: 2–5 мм (АБС); 1-3 мм (алюминий) | Использовать “послойная резка” удалить 90% избыточного материала; оставьте припуск 0,3–0,5 мм на отделку. |
Отделка | – Скорость резки: 15,000–18 000 об/мин (АБС); 18,000–22 000 об/мин (алюминий)- Скорость корма: 500–800 мм/мин (АБС); 400–600 мм/мин (алюминий)- Глубина резания: 0.1-0,3 мм | Для изогнутых поверхностей (НАПРИМЕР., ручка), использовать “спиральная резка” с шагом 0,05 мм для устранения следов инструмента |
Обработка отверстий | – Скорость бурения: 8,000–10 000 об/мин- Скорость постукивания: 500–800 об/мин (Метчики М3–М5) | Использовать “клюющее бурение” (сверло 3мм, втянуть на 1 мм) to clear chips; apply cutting fluid for aluminum to prevent thread stripping |
(2) Настройка машины: Установить инструменты & Обеспечьте безопасность заготовок
Proper setup ensures the machine, инструменты, and workpieces are aligned to the same coordinate system—avoiding dimensional errors.
Установка инструмента & Калибровка:
- Установите инструменты в инструментальный магазин и используйте наладчик инструментов для измерения длины и радиуса инструмента.. Запись данных в систему ЧПУ для компенсации износа инструмента..
- Например: Фреза с шаровой головкой Φ6 мм для чистовой обработки ABS требует калибровки длины с точностью ±0,001 мм, чтобы обеспечить постоянную глубину резания..
Заготовка заготовки:
- Очистите обрабатывающий стол от мусора., затем зафиксируйте заготовку с помощью приспособлений:
- Для заготовок коробок из АБС-пластика: Используйте вакуумные присоски, чтобы закрыть 80% нижней поверхности заготовки (предотвращает коробление во время обработки).
- Для алюминиевых направляющих: Закрепите прецизионными тисками, ensuring the blank is parallel to the table (error ≤0.01mm).
- Set the workpiece origin (НАПРИМЕР., use a touch probe to detect the blank’s edge) and input coordinates into the CNC system.
3. Исполнение обработки с ЧПУ: От пустой структуры к прототипу
This stage divides machining into roughing and finishing to balance efficiency and precision—critical for complex refrigerator structures.
(1) Грубая: Сформировать прототип основание
Черновая обработка удаляет большую часть лишнего материала, чтобы приблизить заготовку к окончательной форме., приоритет скорости, избегая повреждения инструмента.
Тип компонента | Черновая обработка | Ключевые операции & Параметры |
Холодильник Коробка | Внешний корпус и внутренняя полость машины; слоты для перегородок мельницы | Используйте фрезу с плоским дном Φ12 мм. (АБС); Скорость резки 11,000 об/мин, скорость корма 1,200 мм/мин; глубина выреза полости 3 проходы (5мм каждый) |
Корпус двери | Дверная рама мельницы и вырез смотрового окна; пазы для крепления петель машины | Используйте концевую фрезу Φ10 мм. (АБС); Скорость резки 10,000 об/мин, скорость корма 1,000 мм/мин; края выреза оставлены с припуском на чистовую обработку 0,3 мм. |
Алюминиевые направляющие | Профиль машинной направляющей и монтажные отверстия | Используйте концевую фрезу Φ8 мм. (алюминий); Скорость резки 14,000 об/мин, скорость корма 1,000 мм/мин; holes pre-drilled with Φ3mm twist drill |
Контроль после черновой обработки:
- Use a digital caliper to check key dimensions (НАПРИМЕР., box cavity size, door frame width) and ensure they are within ±0.5mm of the design value.
- Clean chips from the workpiece surface with compressed air to avoid interfering with finishing.
(2) Отделка: Достичь точности & Качество поверхности
Finishing refines the workpiece to meet final design requirements, focusing on dimensional accuracy and surface smoothness.
Тип компонента | Finishing Focus | Ключевые операции & Параметры |
Box Inner Cavity | Smooth cavity walls and partition slot edges; ensure flatness of mounting surfaces | Используйте шаровую мельницу диаметром 6 мм. (АБС); Скорость резки 16,000 об/мин, скорость корма 600 мм/мин; шероховатость стенки Ra ≤1,6 мкм |
Дверное смотровое окно | Гладкие края выреза; обеспечить параллельность дверной коробки | Используйте шаровую мельницу диаметром 3 мм. (ПК); Скорость резки 18,000 об/мин, скорость корма 500 мм/мин; сколы по краям ≤0,1 мм |
Ручка | Польская изогнутая поверхность; эргономичный контур рукоятки станка | Используйте шаровую мельницу диаметром 4 мм. (АБС); Скорость резки 17,000 об/мин, скорость корма 700 мм/мин; шероховатость поверхности Ra ≤0,8 мкм |
Завершение проверок качества:
- Используйте тестер шероховатости поверхности для проверки значений Ra. (НАПРИМЕР., видимые поверхности требуют Ra ≤0,8 мкм).
- Используйте координату измерительную машину (ШМ) для проверки критически важных функций: Например, Отверстия для крепления петель должны иметь погрешность положения не более 0,1 мм, чтобы обеспечить выравнивание двери..
4. Пост-обработка: Повышение производительности прототипа & Эстетика
Постобработка улучшает внешний вид прототипа., функциональность, and durability—bridging the gap between machined parts and a realistic refrigerator model.
(1) Поверхностная обработка: Уточнить текстуру & Появление
Tailor treatment methods to material type and part function:
Material/Part Type | Этапы обработки поверхности | Ожидаемый результат |
ABS Box/Door Body | 1. Sand with 400# → 800# → 1200# наждачная бумага (удалить следы инструмента)2. Wipe with isopropyl alcohol (degrease)3. Spray matte paint (50толщина мкм, color matching design) | Адгезия краски ≥4B (Нет пилинга); surface gloss 30–50 GU (матовая отделка) |
PC Observation Window | 1. Польский с 600# abrasive paste (remove cutting marks)2. Польский с 1200# paste (enhance transparency)3. Clean with lens cleaner | Light transmittance ≥85%; no visible scratches or haze |
Acrylic Decorative Strips | 1. Sand with 1000# наждачная бумага (гладкие края)2. Полировка специальной полировальной пастой для акрила3. Нанесите УФ-защитное покрытие | Степень блеска ≥90 GU; никакого желтения после 100 часов воздействия ультрафиолета |
Алюминиевые направляющие | 1. Обезжирить щелочным очистителем2.. Анодировать (образуют оксидную пленку серебристо-серого цвета толщиной 8–10 мкм.)3. Пескоструйная обработка (матовая поверхность) | Коррозионная стойкость: Отсутствие ржавчины после 48-часового испытания в солевом тумане.; коэффициент трения ≤0,15 |
(2) Сборка & Отладка: Проверка функциональности прототипа
Соберите обработанные компоненты и протестируйте ключевые функции, чтобы убедиться, что прототип соответствует целям проектирования.:
Сборные шаги:
- Проверка перед сборкой: Убедитесь, что все детали соответствуют требованиям к размерам. (НАПРИМЕР., Дверная коробка подходит к корпусу коробки с зазором 2–3 мм.).
- Установка компонентов:
- Крепление петель к двери и коробке (используйте динамометрический ключ и приложите усилие 5–8 Н·м, чтобы избежать повреждения резьбы.).
- Установить ручку на дверь (обеспечить выравнивание; нет раскачивания при вытягивании).
- Прикрепите направляющие к ящикам и коробке (испытание на сопротивление скольжению ≤5 Н).
- Тест на герметичность: Поместите тонкую бумажную полоску между дверью и коробкой., закрыть дверь, и потяните полоску — сопротивление должно быть равномерным (указывает на плотное прилегание).
Функциональная отладка:
- Управление дверью: Тест открытия/закрытия 100 раз — дверь должна оставаться закрытой без ручного запирания; никакого скрипа.
- Выдвижной ящик: Открыть/закрыть ящики 50 раз — без помех; плавно скользит на протяжении всего хода.
- Компонент подходит: Убедитесь, что имитируемая холодильная система крепится. (НАПРИМЕР., кронштейны компрессора) совместить с отверстиями (position error ≤0.1mm).
5. Контроль качества & Оптимизация: Обеспечьте надежность прототипа
Strict quality control identifies defects early, while optimization reduces costs and improves efficiency for future iterations.
(1) Ключевые стандарты контроля качества
Control Item | Acceptance Criteria | Inspection Method |
Точность размеров | – Box cavity: ± 0,2 мм- Door frame: ± 0,1 мм- Hole position: ± 0,1 мм | ШМ (Для критических функций); цифровой суппорт (Для общих измерений) |
Качество поверхности | – Visible surfaces: Ра ≤0,8 мкм, no tool marks/scratches- Hidden surfaces: Ра ≤1,6 мкм | Surface roughness tester; Визуальный осмотр (under 500lux light) |
Assembly Fit | – Door-box clearance: 2-3 мм (униформа)- Drawer sliding resistance: ≤5N | Feeler gauge (for clearance); force gauge (for sliding resistance) |
Material Performance | – ABS impact resistance: ≥15 kJ/m²- PC transparency: ≥85% | Izod impact tester; spectrophotometer |
(2) Советы по оптимизации процессов
- Material Saving: Для больших частей (НАПРИМЕР., box body), design hollow structures (with 3–5mm thick walls) to reduce blank size—saves 20–30% material cost.
- Эффективность обработки: Combine roughing and semi-finishing for simple parts (НАПРИМЕР., decorative strips) to reduce tool change time by 15–20%.
- Post-Processing Simplification: For non-visible parts (НАПРИМЕР., inner partition slots), skip painting—saves 10–15% of post-processing time.
Взгляд Yigu Technology на модели прототипов холодильников с ЧПУ
В Yigu Technology, Мы верим design-machining integration 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. Our team optimizes models for manufacturability: Например, 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 (рентабельный, easy to finish) and PC for observation windows (Высокая прозрачность, воздействие). For large-batch prototypes, we use multi-cavity fixtures to machine 2–3 parts at once, сократить время производства 40%. Наша цель — создавать прототипы, которые точно отражают эффекты массового производства., помогая клиентам сократить циклы разработки продуктов на 25–30 %.