机械臂是工业生产发展中的必然产物。它是一种模仿人体上肢的部分功能,按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术装备。这种新颖技术装备的出现和应用,对实现工业生产自动化,推动工业生产的进一步发展起着重要作用,碳纤维作为一种质轻高强的新材料,对于机械手臂的制作也发挥了不小的作用。
碳纤维复合材料能够是运转速度加快,不惧外界的冲击力,使生产效率提高,并且碳纤维复合材料的重量轻,减少能源消耗,搬运方便。碳纤维复合材料的抗振性能优秀,保证了生产过程中的稳定性,碳纤维复合材料热膨胀系数小,不会因为温度的变化而产生较大蠕变影响操作精度的问题。并且还具有防火阻燃的作用,无烟无毒,保证了安全的工作环境。
苏州挪恩复合材料有限公司是国内少有的在碳纤维机械臂方面有所突破的公司之一,其碳纤维机械臂产品远销海外。挪恩复材有人针对现有碳纤维机械臂工艺进行了优化,不仅产品次品率大大降低,成本也得到了很好控制。据挪恩复材的研发人员介绍,除了传统制作碳纤维机械臂工艺外,还出现了一种新的制作工艺,具体工艺如下。
模具的选用:选用钢质的外模具和木质的芯模,芯模的截面为长方形。
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,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。
铺层:选用面密度为g/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。
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,用高温胶带和矽胶将角铁固定,在角铁与角铁之间的空隙位置放入厚度为3-4mm的钢板,再将气袋放入碳纤维机械手臂长条的内部,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一端用碳纤维预浸料密封,封口后用1.5-2公斤的压力检查密封是否良好,不能漏气。
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。
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℃-℃,再往气袋里注入大气直至袋内气压为10~12KG/m3,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。
后处理:固化完成后,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,该工艺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。