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為什么近來碳纖維機械臂成為應(yīng)用主流

來源:江蘇優(yōu)培德復(fù)合材料有限公司 發(fā)布時間:2023-11-20 11:18:25 瀏覽人次:542

為什么近來碳纖維機械臂成為應(yīng)用主流?在選用時該注意哪些問題?

1、機械臂選擇采用碳纖維復(fù)合材料的原因:

  •  重量:傳統(tǒng)的機械臂大多采用金屬材質(zhì),例如鋁合金、鋼,另外機械臂還會加載一些自動檢測裝置、管路、 冷卻裝置等,這就導(dǎo)致機械臂成為一種典型的懸臂梁結(jié)構(gòu), 因此其自重是機械臂運動過程中的重要因素。我們可以選擇碳纖維來實現(xiàn)機械臂的輕量化,來實現(xiàn)在滿足靜、動態(tài)性能的同時,還能減小機械臂重量。
  • 尺寸穩(wěn)定性:碳纖維的尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異,可以顯著降低碳纖維機械臂的變形率。熱膨脹系數(shù)小,尺寸穩(wěn)定碳纖維熱膨脹系數(shù)為負,根據(jù)權(quán)威機構(gòu)提供的實驗數(shù)據(jù),同是100cm長度的鋁合金機械臂零件與碳纖維機械臂零件,在室溫12°C中放置相同時間,最終鋁合金機械臂零件變化0.13mm,而碳纖維則無變化,因此能保證精密制作的設(shè)備要求。
  •  韌性及抗腐蝕等化學(xué)優(yōu)勢:鋁合金的韌性比較低缺乏彈性,碳纖維由于具備紡織纖維的柔軟可加工性,所以韌性要遠遠高于鋁合金,并且碳纖維材質(zhì)也更不容易發(fā)生斷裂。碳纖維機械臂在長時間作業(yè)中不會產(chǎn)生銹蝕和表面磨損,所日需要的常維護也比較少。

2、選用碳纖維材料時如何降低綜合成本,達到經(jīng)濟利益最大化?

工業(yè)機器人在實際使用的過程中,不同結(jié)構(gòu)、不同位置、不同工種對機械臂的要求并不相同。碳纖維材料雖然優(yōu)勢突出,因其成本高所以沒必要用于機器人的每個部位,經(jīng)濟的做法是在設(shè)計中與其他種類的材料綜合使用,以達到經(jīng)濟最大化。如機器人關(guān)節(jié)處承受高運轉(zhuǎn)工作負荷,且磨損大、應(yīng)力大,使用碳纖維復(fù)合材料可以實現(xiàn)輕量化,可以減少因自重產(chǎn)生的磨損,并且可以因自重輕而定位更精準更快,而在承重要求不高的位置剛可采用蜂窩或者是中空結(jié)構(gòu),既經(jīng)濟同時也可實現(xiàn)輕量化和強度需求。

3、采用碳纖維材料設(shè)計機械臂需注意的地方?

碳纖維復(fù)合材料拉伸強度很出色,而縱向上卻較容易撕裂,所以設(shè)計時要通過相應(yīng)的應(yīng)力計算分析(如FEA分析)才能確保充分達到更好的可靠性和安全性。設(shè)計完成后,那最終能實現(xiàn)的程度就得看其制作工藝了,不同的成型工藝會有不同性能的碳纖維制品,所以工藝設(shè)計過程中的鋪層設(shè)計也很重要。

4、高性能碳行維機械臂應(yīng)用場景:

機器人這一智能化機器裝置,在特殊或惡劣環(huán)境方面,比如醫(yī)療手術(shù)、采摘水果、巷道掘進、搬運、偵查、排雷、空間機器人、潛海機器人可以很好的輔助人類實現(xiàn)一些高難度高危的工作。


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