What Is the Professional CNC Machining Window Cleaning Robot Prototype Process?

polyether ether ketone peek injection molding

А CNC machining window cleaning robot prototype process — это систематический рабочий процесс, который превращает концепции дизайна в физические прототипы., проверка подлинности внешнего вида, структурная стабильность, adsorption performance, и основная функциональная логика (НАПРИМЕР., robotic arm movement, drive wheel 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 window cleaning robots (НАПРИМЕР., adsorption tightness, легкий вес, obstacle avoidance simulation).

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., fuselage size, robotic arm length) и совместимость с программным обеспечением CAM для механической обработки..
  • Основной фокус дизайна:
  1. Моделирование внешнего вида: Replicate the real window cleaning robot’s shape, включая фюзеляж (размер: typically 200×200×50mm for household models), adsorption module (vacuum suction cup or fan cavity), robotic arm (2–3 axes for cleaning range expansion), drive wheel (anti-slip texture), и sensor bracket (for obstacle avoidance simulation).
  2. Упрощение функциональной части: Оптимизация внутренних структур для обработки на станках с ЧПУ, например, упростить battery compartment (резервные отверстия для проводки), fan air inlet (grid heat dissipation hole design), и robotic arm joint (mortise and tenon or screw connection to simulate movement).
  3. Съемный дизайн: Спроектируйте соединения компонентов для упрощения сборки:
  • Adsorption module: Use snap-fit connections with the fuselage (reserve M2–M3 screw holes for secondary fixing); add sealing grooves for silicone rings.
  • Robotic arm: Adopt bolted joints at joints (limit rotation angle to 0–180° for practical cleaning needs).
  1. Ключевой контроль размеров: Убедитесь, что критические параметры соответствуют стандартам практического использования.:
  • Fuselage flatness: ≤0,05 мм (Допуск ± 0,02 мм, for stable adsorption on glass).
  • Suction cup diameter: 50–80mm (Допуск ± 0,1 мм, for sufficient adsorption force).
  • Robotic arm length: 100–150mm (Допуск ± 0,1 мм, for expanding cleaning range).

Почему это важно? A missing detail—like unreserved sensor holes for obstacle avoidance—can force rework, increasing costs by 25–30% and delaying timelines by 2–3 days.

1.2 Выбор материала: Сопоставление свойств с компонентами

Different parts of the window cleaning robot require materials with specific characteristics (НАПРИМЕР., transparency for suction cups, wear resistance for drive wheels). В таблице ниже сравниваются наиболее подходящие варианты, а также их использование и требования к обработке:

КомпонентМатериалКлючевые свойстваТребования к обработкеДиапазон затрат (за кг)
Fuselage & Robotic ArmАБС/ПК пластикЛегко в машине, легкий вес, воздействие сопротивленияМатовая полиуретановая краска в виде спрея (simulates real robot texture); Ra1,6–Ra3,2 после шлифования\(3- )6
Adsorption Module (Suction Cup)Transparent Acrylic/SiliconeВысокая прозрачность (≥90%), good airtightnessКраевая фаска (R1–R2мм); acrylic polished to transparency; silicone molded (no CNC)\(8- )12
Drive WheelNylon/RubberИзносостойкость, anti-slip, good load-bearingНейлон: CNC machined with anti-slip grooves; резина: формован (no CNC)\(4- )7
Sensor BracketАлюминиевый сплав (6061)Высокая сила, легкий вес, коррозионная стойкостьАнодированный (черный/серебристый); погрешность плоскостности ≤0,02 мм\(6- )10
Sealing RingsСиликоновая резинаHigh airtightness, водонепроницаемый, износостойкостьФормованный (no CNC); fit into suction cup/fuselage grooves\(9- )13

Пример: А adsorption module uses transparent acrylic for visibility—allowing users to check adsorption tightness on glass—while the drive wheel chooses nylon for its wear resistance, ensuring long-term stable movement on smooth surfaces.

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: машина & подготовка инструмента → программирование & моделирование → зажим & механическая обработка → осмотр & исправление.

2.1 Машина & Подготовка инструмента

Правильная настройка обеспечивает точность и эффективность обработки., специально для смешанной обработки пластика и металла.

  • Требования к машине:
  • Используйте высокоточный трехосный или многоосный станок с ЧПУ. (точность позиционирования ±0,01 мм) обрабатывать обе мелкие детали (НАПРИМЕР., Сенсорные кронштейны) и большие компоненты (НАПРИМЕР., фюзеляж).
  • Оборудовать двойной системой охлаждения.: эмульсия для металлических деталей (предотвращает прилипание инструмента) и сжатый воздух для пластмасс (предотвращает плавление материала).
  • Выбор инструмента:
Задача обработкиТип инструментаСпецификацииПриложение
ГрубаяТвердосплавный фрезерный станок6–10 мм, 2–3 зубаУдалите 80–90 % пустого припуска. (НАПРИМЕР., fuselage outer contour)
ОтделкаВысокоскоростная сталь (HSS) ФрезаΦ2 - φ4MM, 4–6 зубовУлучшите качество поверхности (НАПРИМЕР., robotic arm joint smoothness)
Сверление/Нарезание резьбыСверло/метчик из кобальтовой сталиСверлить: Φ2–Φ6 мм; Кран: M2–M3Обработка монтажных отверстий (НАПРИМЕР., отверстия под винты кронштейна датчика)
Обработка изогнутых поверхностейРезак со сферическим носомΦ2–Φ6 ммShape structures like suction cup curves, fuselage edges
Groove CuttingGroove CutterΦ3–Φ5mmCut sealing grooves (НАПРИМЕР., suction cup silicone ring slots)

2.2 Программирование & Симуляция

Точное программирование позволяет избежать ошибок обработки и обеспечивает соответствие компонентов проектным характеристикам..

  1. Импорт модели: Импортировать 3D -модель в программное обеспечение CAM (НАПРИМЕР., Мастеркам, PowerMill) и разбить его на независимые части (фюзеляж, robotic arm, sensor bracket, drive wheel) для отдельного программирования — это снижает сложность траектории движения инструмента.
  2. Планирование траектории инструмента:
  • Fuselage: Использовать “контурное фрезерование” for the outer contour, “карманное фрезерование” для внутренних полостей (НАПРИМЕР., battery compartment), и “бурение” for fan air inlet holes (Φ1–2mm grid).
  • Robotic Arm: Усыновить “поверхностное фрезерование” for joint smoothness (ensure rotation without jamming) и “groove millingfor limiting rotation angle (depth 0.5–1mm).
  • Suction Cup (Акрил): Использовать “оптимизация механической обработки” Для изогнутых поверхностей (ensure airtightness) и “edge chamfering” (R1–R2mm to avoid glass scratches).
  1. Проверка моделирования: Смоделируйте траектории инструмента в программном обеспечении, чтобы проверить:
  • Помехи: Убедитесь, что инструменты не сталкиваются со столом станка или заготовкой. (НАПРИМЕР., avoid robotic arm joint tool collision).
  • Перегрузка: Предотвращение чрезмерного удаления материала (НАПРИМЕР., keep fuselage wall thickness within 1.2–1.5mm ±0.05mm).

2.3 Зажим & Обработка

Proper clamping and parameter setting prevent deformation and ensure precision—critical for window cleaning robot parts that need adsorption tightness and movement stability.

  • Методы зажима:
Тип компонентаМетод зажимаКлючевые меры предосторожности
Небольшие части (Sensor Brackets, Drive Wheels)Прецизионные плоскогубцы/вакуумная присоскаВыровнять по системе координат станка; используйте мягкие резиновые подушечки, чтобы избежать царапин на поверхности
Большие части (Fuselage, Robotic Arm)Болтовая плита/специальный зажимРаспределяйте прижимную силу равномерно (≤40Н) для предотвращения тонкостенной деформации (НАПРИМЕР., fuselage side panels)
  • Параметры обработки:
МатериалСтадия обработкиСкорость (об/мин)Скорость корма (мм/зуб)Глубина резки (мм)Охлаждающая жидкость
Алюминиевый сплав (Sensor Bracket)Грубая15000–200000.15–0,32–5Эмульсия
Алюминиевый сплав (Sensor Bracket)Отделка20000–250000.08–0,150.1–0,3Эмульсия
ABS/PC (Fuselage)Грубая8000–120000.2–0,53–6Сжатый воздух
ABS/PC (Fuselage)Отделка15000–200000.1–0,20.1–0,2Сжатый воздух
Акрил (Suction Cup)Отделка12000–150000.08–0.120.1–0,2Сжатый воздух

Критический совет: For acrylic suction cups, keep cutting speed ≤15000rpm—high speeds generate excessive heat, вызывая трещины или помутнение (ruining airtightness and transparency).

2.4 Осмотр & Коррекция

Strict inspection ensures components meet design standards—essential for window cleaning robot functionality (НАПРИМЕР., adsorption performance, robotic arm movement).

  • Проверка размерных:
  • Используйте штангенциркуль/микрометры для измерения основных размеров.: fuselage flatness (≤0,05 мм), suction cup diameter (50–80mm ±0.1mm).
  • Используйте координату измерительную машину (ШМ) для проверки сложных поверхностей: robotic arm joint roundness (погрешность ≤0,02 мм), положение отверстия кронштейна датчика (± 0,03 мм).
  • Поверхностная проверка:
  • Визуально проверьте наличие царапин, нормы, или неравномерная прозрачность (для акриловых деталей).
  • Отполировать дефектные места: Используйте наждачную бумагу 800–2000 меш для удаления заусенцев из АБС-пластика.; use acrylic polish for clouded suction cups.
  • Корректирующие меры:
  • Отклонение размеров: Отрегулируйте значения компенсации инструмента (НАПРИМЕР., reduce feed rate by 0.05mm/tooth if the fuselage is too thin).
  • Плохая шероховатость поверхности: Добавьте этап полировки (НАПРИМЕР., использовать 2000 mesh sandpaper for acrylic suction cups).

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. (НАПРИМЕР., нет утечки воздуха, smooth robotic arm rotation).

3.1 Пост-обработка

  • Выслушивание & Уборка:
  • Металлические детали (Sensor Bracket): Используйте напильники и шлифовальные машины для удаления заусенцев на кромках.; очистите остатки эмульсии спиртом (предотвращает коррозию); anodize for rust resistance.
  • Пластиковые детали (Fuselage, Robotic Arm): Слегка зачистите заусенцы лезвием или 1200 сетка наждачная бумага; используйте антистатическую щетку для удаления стружки (avoids dust adsorption on transparent surfaces).
  • Поверхностная обработка:
  • Fuselage & Robotic Arm: Матовая полиуретановая краска в виде спрея (отверждение при 60°C для 2 часы) to simulate the texture of a real window cleaning robot; silk-screen high-temperature ink for brand logos.
  • Acrylic Suction Cup: Отполируйте специальным лаком для акрила, чтобы восстановить прозрачность.; нанесите пленку против царапин (уменьшает повреждение поверхности за счет 40%).
  • Drive Wheel (Нейлон): Carve anti-slip grooves (spacing 1–2mm) with a micro knife; spray anti-slip coating to enhance friction on glass.
  • Специальный процесс:
  • Sensor holes: Просверлите небольшие отверстия (Φ1–2mm) с помощью прецизионного сверла или лазерной резки. (ensures accurate sensor installation simulation).
  • Резьбовые отверстия: Нарезайте резьбу M2–M3 для сборки компонентов. (предварительно просверлите нижние отверстия, чтобы избежать срыва резьбы).

3.2 Сборка & Отладка

Соблюдайте последовательный порядок сборки, чтобы избежать переделок — начните с основных функциональных деталей. (adsorption module, drive wheel), затем добавьте внешние компоненты.

  1. Установка основных компонентов:
  • Установите adsorption module to the fuselage (install silicone sealing rings in the groove first; test airtightness with a negative pressure pump—pressure drop ≤0.01MPa in 10 минуты).
  • Установите drive wheel to the fuselage bottom (fasten with M2 screws; крутящий момент: 0.8–1.0 N·m to avoid deformation; test rotation—smooth movement with no jamming).
  1. Установка функциональной части:
  • Прикрепите robotic arm to the fuselage (bolt joints at each axis; test rotation angle—0–180° with smooth feedback; apply a small amount of lubricating oil for flexibility).
  • Исправьте sensor bracket to the fuselage front (align with obstacle avoidance direction; attach dummy sensors like LED lights to simulate working state).
  1. Функциональная отладка:

| Тестовый предмет | Инструменты/Методы | Критерии прохождения |

|———–|—————|—————|

| Adsorption Performance | Negative pressure pump | Нет утечки воздуха (падение давления ≤0,01 МПа в 10 минуты); stable adsorption on vertical glass |

| Robotic Arm Movement | Manual rotation | Smooth rotation within 0–180°; отсутствие помех или постороннего шума |

| Drive Wheel Operation | Manual pushing | Moves straight on glass; no slipping (friction coefficient ≥0.8) |

| Sensor Simulation | LED light test | Dummy sensors align with obstacle direction; нет препятствий |

4. Ключевые меры предосторожности: Избегайте распространенных проблем

Проактивные меры предотвращают дефекты и доработки, что экономит время и затраты в процессе создания прототипа..

  • Контроль деформации материала:
  • Acrylic Suction Cups: Сократите время непрерывной резки до 10–15 минут на деталь.; используйте сегментированную обработку, чтобы избежать накопления тепла (which causes warping and air leakage).
  • Aluminum Alloy Sensor Brackets: После обработки, состарить часть (естественное охлаждение для 24 часы) to eliminate internal stress—prevents post-assembly deformation affecting sensor alignment.
  • Мониторинг износа инструмента:
  • Заменяйте инструменты для черновой обработки каждые 10 часы и инструменты для отделки каждые 50 часов — тупые инструменты увеличивают погрешность размеров на 0,05 мм и более. (ruining fuselage flatness and adsorption tightness).
  • Используйте предустановку инструмента для проверки отклонений длины и радиуса кромки перед обработкой. (НАПРИМЕР., ensure ball nose cutter radius is 3mm ±0.01mm for suction cup curves).
  • Компенсация точности:
  • Для тонкостенных деталей (НАПРИМЕР., fuselage side panels, 1.2мм толщиной): Оставьте припуск 0,1–0,2 мм для компенсации деформации усилия зажима..
  • Коррекция отклонений размера материала путем пробной резки: If the acrylic suction cup blank is 0.1mm thicker than designed, отрегулируйте глубину резания до 0,2 мм. (вместо 0,1 мм) для финиша.

Перспектива Yigu Technology

В Yigu Technology, Мы видим CNC machining window cleaning robot prototype process как “валидатор функциональности”—it turns design ideas into tangible products while identifying adsorption and movement flaws early. Наша команда уделяет приоритетное внимание двум направлениям: точность и практичность. For critical parts like suction cups, мы используем акрил с отделкой на станке с ЧПУ (curvature error ≤0.02mm) and strict airtightness testing to ensure stable adsorption. For robotic arms, we optimize joint accuracy (clearance 0.1–0.2mm) чтобы гарантировать плавное вращение. Мы также интегрируем постобработку 3D-сканирования для проверки точности размеров., сокращение темпов доработок за счет 25%. Сосредоточив внимание на этих деталях, мы помогаем клиентам сократить время выхода на рынок на 1–2 недели. Нужен ли вам внешний вид или функциональный прототип, мы разрабатываем решения для достижения целей эффективности вашего бренда.

Часто задаваемые вопросы

  1. Q.: How long does the entire CNC machining window cleaning robot prototype process take?

А: Обычно 10–14 рабочих дней. Включает 1–2 дня на подготовку. (моделирование, выбор материала), 3–4 дня на обработку на станке с ЧПУ, 1–2 дня на постобработку (рисование, полировка), 2–3 дня на сборку, и 1–2 дня на отладку/проверку.

Индекс
Прокрутите вверх