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    為什么近來碳纖維機械臂成為應用主流

    來源:江蘇優培德復合材料有限公司 發布時間:2023-11-20 11:18:25 瀏覽人次:118

    為什么近來碳纖維機械臂成為應用主流?在選用時該注意哪些問題?

    1、機械臂選擇采用碳纖維復合材料的原因:

    •  重量:傳統的機械臂大多采用金屬材質,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,這就導致機械臂成為一種典型的懸臂梁結構, 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機械臂的輕量化,來實現在滿足靜、動態性能的同時,還能減小機械臂重量。
    • 尺寸穩定性:碳纖維的尺寸穩定性優異,可以顯著降低碳纖維機械臂的變形率。熱膨脹系數小,尺寸穩定碳纖維熱膨脹系數為負,根據權威機構提供的實驗數據,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備要求。
    •  韌性及抗腐蝕等化學優勢: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,并且碳纖維材質也更不容易發生斷裂。碳纖維機械臂在長時間作業中不會產生銹蝕和表面磨損,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,達到經濟利益最大化?

    工業機器人在實際使用的過程中,不同結構、不同位置、不同工種對機械臂的要求并不相同。碳纖維材料雖然優勢突出,因其成本高所以沒必要用于機器人的每個部位,經濟的做法是在設計中與其他種類的材料綜合使用,以達到經濟最大化。如機器人關節處承受高運轉工作負荷,且磨損大、應力大,使用碳纖維復合材料可以實現輕量化,可以減少因自重產生的磨損,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構,既經濟同時也可實現輕量化和強度需求。

    3、采用碳纖維材料設計機械臂需注意的地方?

    碳纖維復合材料拉伸強度很出色,而縱向上卻較容易撕裂,所以設計時要通過相應的應力計算分析(如FEA分析)才能確保充分達到更好的可靠性和安全性。設計完成后,那最終能實現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,所以工藝設計過程中的鋪層設計也很重要。

    4、高性能碳行維機械臂應用場景:

    機器人這一智能化機器裝置,在特殊或惡劣環境方面,比如醫療手術、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一些高難度高危的工作。


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