我國機器人產業的起步遠遠落后于美日等發達國家,但是國內對其應用需求卻非常大,近六年來中國都連續居于世界機器人應用市場榜首,隨著工業技術水平的不斷提升,工業機器人在未來十年內,將成為制造業新的增長點。

       從Exechon公司推出的XMini智能五軸加工機床開始,碳纖維復合材料在工業機器人、服務類機器人領域的應用日趨增多。碳纖維復合材料之所以被譽為機械手臂的理想原料,用于取代鋼材、鋁合金等傳統金屬材料,是因為其對工業生產自動化和高效率、低能耗都有著積極作用。

       作為碳纖維機械手臂專業生產商,我公司認為碳纖維機械臂的制作流程比較復雜,涉及原材料選擇、設計、裁布、鋪層、成型、精加工、涂裝、包裝等一系列流程,幾乎每一個環節都會對機械手臂的性能表現產生影響。

      下文就以其中兩三個環節為例進行簡要說明。

碳纖維預浸料的選擇:

       碳纖維預浸料的優劣直接影響到碳纖維機械手臂成品的綜合性能,由多方面的因素決定了碳纖維預浸料的質量。除了使用的碳纖維原絲存在性能差異外,樹脂基體與碳纖維之間的浸潤性及固化后兩者之間的黏合強度都將影響到碳纖維機械臂的層間剪切強度等性能表現。因此,在制作碳纖維機械臂時除了考慮碳纖維原絲的型號外,還必須選用碳纖維浸潤性好、樹脂基體與碳纖維界面黏結強度高的預浸料品種。

碳纖維復合材料鋪層設計:

       要使碳纖維機械手臂具有較高的力學性能和穩定性,就要使碳纖維預浸料在鋪層時盡量構成特定的結構分布。計算機優化設計、合理剪裁都有利于在輕量化前提下,保證機械手臂的力學性能和穩定性。也就是說,充分利用碳纖維復合材料的結構可設計性,根據使用需求及受力分析,可通過預浸料每一層鋪放的優化實現特定造型的碳纖維機械手臂結構件。

碳纖維機械手臂的成型方式:

      因造型和用途的不同,碳纖維復合材料零部件有不同的成型方式可供選擇。在碳纖維機械手臂的制作中,我公司根據經驗建議盡量使用模壓一體成型的方式,采用這種工藝制作出來的碳纖維機械手臂結構更加密實,手臂的安全性和穩定性更好。與此同時,我們無錫智上新材的技術人員也強調,要注意不同部位采用不同的制作方案。因為不同部位的受力情況不同,結構造型的復雜程度不同,制作方案盡量要兼顧控制制作成本和滿足應用需求。


碳纖維機械臂

      當然,除了以上這三方面以外,其它環節也會對機械手臂的性能產生一定的影響。盡管截至目前,碳纖維復合材料在機械手臂中的整體使用率并不高,還未能大幅度地取代不銹鋼、鋁合金以及其它金屬材料,但是其熱膨脹系數小,重量極輕、耐腐蝕、使用壽命長等優勢已引起業界的廣泛關注,隨著市場需求的擴大,碳纖維復合材料在機械手臂中的應用技術將得到不斷深化和完善。

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