一种管型部件、生产工艺及其应用制造技术

本发明专利技术涉及重型机械臂领域，更具体地，本发明专利技术涉及一种管型部件、生产工艺及其应用。本发明专利技术第一个方面提供了一种管型部件的生产工艺，其包括下面步骤：(1)将预浸料在内模的模芯上铺层缠绕成型，得到管型毛坯；(2)将管型毛坯放入外模的模腔，合上模具；(3)加压成型，即得。本发明专利技术提供的管型部件的生产工艺操作简单，方便可行，制备得到的管型部件质轻，尺寸稳定，外观平整、不弯、不扭曲、无褶皱、无错层，材料致密，层间结合力强，抗震能力强，能够满足重型机械臂用管型部件所要求的强度和刚度，具有实际的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种管型部件、生产工艺及其应用
本专利技术涉及重型机械臂领域，更具体地，本专利技术涉及一种管型部件、生产工艺及其应用。
技术介绍
机械臂的基本作用在于连接抓取工装，并将抓取工装移动到所需位置抓取工件，并移动到指定位置，其在汽车制造、航空制造、军工等工业制造领域，尤其是自动化生产方面具有非常广泛的应用，随着工业机器人的应用不断渗透到更多的制造业领域，对于机械臂的需求在不断扩大，同时要求也在不断提高。由于机械臂需要承受的总量包括所抓取工件的重量、抓取工装的重量、以及机械臂自身的重量之和，另外，由于机械臂是运动部件，因此机械臂的长度，重量等同时影响转动惯量大小，进而影响驱动力的消耗以及定位控制的难度。从力学及材料学角度来说，机械臂是运动部件以及结构部件，因此对于机械臂的强度和刚度的要求也会很高，如果强度不够，则在无法抓取较重的工件，甚至在工作中会出现断裂的情况，如果刚度不够，则会出现机械臂弯曲，以及振动幅度过大引起的工件放置时精度不够等问题。传统机械臂使用金属材料制造，往往无法同时满足刚度、强度要求以及重量要求。尤其是在抓取体积较大，重量较重的工件时，往往要求机械臂长度较长，但同时受到机器人驱动力的限制，其所能抓取的工件最大重量将会受到限制。随着智能化机器人应用在各个制造业领域的需求不断扩大，尤其是为了满足一些特殊工作环境的应用需求，机械臂的性能正朝着轻质、高强、高抗震性方向发展，碳纤维材料由于其相对于金属(钢、铝合金)具有更低的密度、更高的比强度、更高的比刚度，因此碳纤维材料的应用为提高机械臂的操作性，灵活性以及更强大的功能性提供了一种非常优秀的解决方案。目前碳纤维材料的成型技术尚处在发展过程中，针对机械臂的成型技术少见报道。目前可知的几种碳纤维机械臂的成型工艺主要有如下方式：1.手糊工艺，虽然设备投入较小，生产成本较低，但是碳纤维部件尺寸精度较差，材料层间结合力差导致制品强度及刚度差，生产效率低且产品重复性差；2.热压罐工艺，得到的产品的外形尺寸达不到规定的形状，精度差；3.芯材模压工艺，由于模具在合模加压时，产品在模具分模面处受压较小，导致产品飞边较厚，在分模面处出现皱褶，最终产品碳布层及高硅氧布层形状不规则，产品性能不均匀；4.吹气热压工艺，得到的产品的外形尺寸达不到规定的形状，精度差。
技术实现思路
针对现有技术中存在的一些问题，本专利技术第一个方面提供了一种管型部件的生产工艺，其包括下面步骤：(1)将预浸料在内模的模芯上铺层缠绕成型，得到管型毛坯，所述模芯的长度、宽度或高度＝L-D*(1+x)*n；式中，L：管型部件的长度、宽度或高度；D：单层预浸料压缩后的厚度；x：预计收缩比；n：缠绕层数；(2)将管型毛坯放入外模的模腔，合上模具；(3)加压成型，即得。作为本专利技术的一种优选地技术方案，所述x为0～0.1。作为本专利技术的一种优选地技术方案，所述n为1～100。作为本专利技术的一种优选地技术方案，所述步骤(2)为：取出模芯后，得到管型毛坯-1，并套于吹气袋外侧后，放入外模的模腔，合上模具。作为本专利技术的一种优选地技术方案，所述步骤(3)为设置升温加压程序，吹气加压成型，即得；所述升温加压成型设置为：1)0.4～0.8Mpa，70～100℃，保温保压50～70min；2)1～1.5Mpa，120～145℃，保温保压20～40min；3)1.2～1.7Mpa，130～140℃，保温保压50～70min。作为本专利技术的一种优选地技术方案，所述外模上设置有加热结构，优选为电磁感应加热结构。作为本专利技术的一种优选地技术方案，所述吹气袋的厚度为0.05～0.08mm。作为本专利技术的一种优选地技术方案，所述预浸料选自碳纤维、玻璃纤维、芳纶中一种或多种。作为本专利技术的一种优选地技术方案，所述铺层缠绕的方式为单向铺层缠绕，铺层缠绕角度为0～45°。本专利技术第二个方面提供了一种根据所述管型部件的生产工艺得到的管型部件。本专利技术第三个方面提供了一种管型部件在重型机械臂的应用。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术提供的管型部件的生产工艺操作简单，方便可行，制备得到的管型部件质轻，尺寸稳定，外观平整、不弯、不扭曲、无褶皱、无错层，材料致密，层间结合力强，抗震能力强，能够满足重型机械臂用管型部件所要求的强度和刚度，具有实际的应用价值。附图说明图1为本专利技术一种管型部件的截面示意图；其中，a：管型部件的长度；b：管型部件的宽度；c：管型部件的厚度具体实施方式以下通过具体实施方式说明本专利技术，但不局限于以下给出的具体实施例。本专利技术第一个方面提供了一种管型部件的生产工艺，其包括下面步骤：(1)将预浸料在内模的模芯上铺层缠绕成型，得到管型毛坯，所述模芯的长度、宽度或高度＝L-D*(1+x)*n；式中，L：管型部件的长度、宽度或高度；D：单层预浸料压缩后的厚度；x：预计收缩比；n：缠绕层数；(2)将管型毛坯放入外模的模腔，合上模具；(3)加压成型，即得。步骤(1)在一种实施方式中，所述x为0～0.1。在实际操作中，具体的预计收缩比在0～0.1之间进行调试，直至管型毛坯或管型毛坯-1与外模的模腔尺寸大小对应。在一种实施方式中，所述n为1～100。本专利技术L-D*(1+x)*n中L和D分别为目标所需的管型部件的长度、宽度或高度，单层预浸料压缩后的厚度。在一种实施方式中，所述预浸料选自碳纤维、玻璃纤维、芳纶中一种或多种。优选地，所述预浸料为碳纤维。在一种实施方式中，所述铺层缠绕的方式为单向铺层缠绕。优选地，所述铺层缠绕角度为0～45°。本专利技术中铺层角度可以为同一角度，也可以是几种铺层角度交替铺层。本专利技术中管型毛坯的形状不作特别限制。在一种实施方式中，图1为本专利技术一种管型部件的截面示意图，其中，a：管型部件的长度；b：管型部件的宽度；c：管型部件的厚度。步骤(2)在一种实施方式中，所述步骤(2)为：取出模芯后，得到管型毛坯-1，并套于吹气袋外侧后，放入外模的模腔，合上模具。在一种实施方式中，所述吹气袋的厚度为0.05～0.08mm。本专利技术中吹气袋的形状与管型部件的形状对应。在一种实施方式中，所述吹气袋的材质不作特别限定，可以列举的有尼龙、硅胶、聚氯乙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物等。步骤(3)在一种实施方式中，所述步骤(3)为设置升温加压程序，吹气加压成型，即得；所述升温加压成型设置为：1)0.4～0.8Mpa，70～100℃，保温保压50～70min；2)1～1.5Mpa，120～145℃，保温保压20～40min；3)1.2～1.7Mpa，130～140℃，保温保压50～70min。优选地，所述升温加压成型设置为：1)0.6Mpa，80℃，保温保压60min；2)1.2Mpa，135℃，保温保压30min；3)1.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管型部件的生产工艺，其特征在于，其包括下面步骤：/n(1)将预浸料在内模的模芯上铺层缠绕成型，得到管型毛坯，所述模芯的长度、宽度或高度＝L-D*(1+x)*n；式中，L：管型部件的长度、宽度或高度；D：单层预浸料压缩后的厚度；x：预计收缩比；n：缠绕层数；/n(2)将管型毛坯放入外模的模腔，合上模具；/n(3)加压成型，即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种管型部件的生产工艺，其特征在于，其包括下面步骤：
(1)将预浸料在内模的模芯上铺层缠绕成型，得到管型毛坯，所述模芯的长度、宽度或高度＝L-D*(1+x)*n；式中，L：管型部件的长度、宽度或高度；D：单层预浸料压缩后的厚度；x：预计收缩比；n：缠绕层数；
(2)将管型毛坯放入外模的模腔，合上模具；
(3)加压成型，即得。


2.根据权利要求1所述管型部件的生产工艺，其特征在于，所述x为0～0.1。


3.根据权利要求1所述管型部件的生产工艺，其特征在于，所述n为1～100。


4.根据权利要求1～3任一项所述管型部件的生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)为：取出模芯后，得到管型毛坯-1，并套于吹气袋外侧后，放入外模的模腔，合上模具。


5.根据权利要求4所述管型部件的生产工艺，其特征在于，所述步骤(3)为设置升温加压程序...

【专利技术属性】
技术研发人员：王策，董俊庆，黄启春，张宏伟，刘佩尧，
申请(专利权)人：上海创轲新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31