碳纤维机械臂的定制流程分析

  国内的机械手臂几乎都是钢、铁、铝合金等金属材料制造而成,而采用金属材料制作机械手臂的过程中存在速度慢、能耗大、易变形磨损等缺点,且这些材料的成型条件复杂,成型难度大,成型后因金属材料本身的特性,使得制造好的机械手臂抗震性及抗氧化性不佳,若采用铝合金,则会增加制作成本,不经济,且采用金属材料制作机械手臂,无法实现快速自动化生产,为了适应生产需求,碳纤维机械臂应运而生,本文跟随江苏博实来看下碳纤维机械臂的定制流程是怎样的。

  (1)模具的选用:选用钢质的外模具和硅的芯模,钢质外模具具有强度高、变形小、尺寸准确等要求,木质芯模选用硅胶材质,变形小,质量好,更换本低,芯模的截面为长方形,芯模的长度与机械手臂的长度之差大于50cm,芯模的截面尺寸为机械手臂外径尺寸减2个壁厚;

  (2)模具的预处理:先用软质材料的布料轻轻擦掉芯模表面的灰尘和油渍,再在干净的芯模表面包覆一层塑料薄膜,便于脱模,接着,对整个外模具进行预热,再在预热后的外模具内腔上均匀涂覆脱模剂,便于脱模;

  (3)铺层:选用面密度为150g/m2、树脂含量为38%-40%的预浸料,先将预浸料在包覆有塑料薄膜的芯模上铺设2-5层,每层包括铺层I和铺层II,所述的铺层I为沿芯模长度±45°方向交替缠绕而成,厚度为0.2mm-0.4mm,所述的铺层II为沿芯模长度0°方向包缠,厚度为0.1mm-0.3mm,

  每铺一层都要缠紧,在截面呈直角形状处要用工具将预浸料压实,再用压力机将铺层完毕后的整个预浸料压实,不能有气泡及分层,压实后制得碳纤维机械手臂长条;

  (4)封口:抽出芯模,取下碳纤维机械手臂长条,在碳纤维机械手臂长条内部放入四根厚度为5-6mm的角铁,在碳纤维机械手臂长条的内壁左右各增加与其长度一致的角铁,依靠角铁本身的直角边,使得成型后的碳纤维机械手臂长条内壁也得到相同的直角边,用高温胶带和矽胶将角铁固定在碳纤维机械手臂长条的四个角处,在角铁与角铁之间的空隙位置放入厚度为3-4mm的钢板,在钢板的作用下,碳纤维机械手臂长条内壁的平面也相对平整,再将气袋放入碳纤维机械手臂长条内部,气袋一端封口,气袋的另一端穿上气嘴并用碳纤维预浸料密封,与气袋密封端相对的碳纤维机械手臂长条--端用碳纤维预浸料密封,使其符合外模具的内腔尺寸,封口后用1.5-2公斤的压力检查密封是否良好,不能漏气。

  (5)入模:将封口后的碳纤维机械手臂长条放入外模具中,封闭外模具;

  (6)固化:将装有碳纤维机械手臂长条的外模具推入固化炉中,升温至145℃ -155℃,再往气袋里注入大气直至袋内气压为10-12KG/m2 ,停止注入,待碳纤维机械手臂长条固化至其中树脂的含量为26%-30%,停止加热,依制品类型计算加热加压的时间,按照升温-保温固化曲线固化;

  (7)后处理:固化完成后,为了预防尺寸变化,减少产品变形,需冷压固型,即待外模具温度降到50℃以下后再脱模,脱模后形成粗坯,从粗坯中抽出气袋、角铁和钢板,然后打磨、修整、裁尾、开槽和开孔,最终制得碳纤维机械手臂。

  与现有技术相比,利用碳纤维复合材料强度大、模量高、质地轻、不易变形、设计性和加工性好的优势,制成碳纤维机械手臂,减轻了机械手臂重量,减少电机功率,节约能耗,制造出适合在各种环境下作业的碳纤维机器手臂;使用模压一体成型技术,超高压外扩工艺使结构更加密实,保证了碳纤维机械手臂的安全性,实现生产过程快速自动化,提高劳动生产率,减轻机械手劳动强度,节约生产能耗,保证产品稳定及产品质量。