一種具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋁合金壓鑄機(jī)械臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)械臂壓鑄工藝，尤其涉及一種具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋁合金壓鑄機(jī)械臂。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，由于生產(chǎn)自動(dòng)化的需求逐漸增多，以及我國(guó)勞動(dòng)力成本的不斷上升，工業(yè)機(jī)器人被越來(lái)越多地應(yīng)用到比如汽車、家電、船舶、機(jī)械等各個(gè)行業(yè)中。機(jī)械臂作為工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要組成部件，也占了整個(gè)工業(yè)機(jī)器人重量的一大部分。由于壓鑄鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高等諸多優(yōu)秀的性能，因而被廣泛用于機(jī)械臂的制造當(dāng)中。但目前的機(jī)械臂大多沒(méi)有經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)孔優(yōu)化設(shè)計(jì)，造成機(jī)械臂力學(xué)性能過(guò)剩和不必要的材料浪費(fèi)。另外鋁合金在凝固時(shí)體積收縮率較大，且當(dāng)機(jī)械臂體積較大時(shí)容易造成冷卻不均勻，四周為位置冷卻較快而中心位置冷卻較慢，容易造成縮孔等缺陷，影響機(jī)械臂的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋁合金壓鑄機(jī)械臂。在保證鋁合金壓鑄機(jī)械臂強(qiáng)度的同時(shí)盡量降低機(jī)械臂的重量，節(jié)約產(chǎn)品用料；減少機(jī)械臂在壓鑄過(guò)程中體積收縮較大以及冷卻不均勻造成縮孔等缺陷的問(wèn)題，提高機(jī)械臂的性能。
[0004]本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]—種具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋁合金壓鑄機(jī)械臂，包括機(jī)械臂本體，所述機(jī)械臂本體的兩個(gè)端部設(shè)置有減速機(jī)構(gòu)安裝工位3，所述機(jī)械臂本體由上殼1和下殼2蓋合而成，所述上殼1和下殼2上均開(kāi)設(shè)有梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。
[0006]所述梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)由多個(gè)陣列分布在上殼1和下殼2上的網(wǎng)孔組成。
[0007]所述網(wǎng)孔按照孔徑大小依次分為中孔1-1、側(cè)中孔1-2和側(cè)孔1-3 ;所述中孔1-1分別位于上殼1和下殼2的中部，中孔1-1的兩側(cè)依次為側(cè)中孔1-2和側(cè)孔1-3。
[0008]所述中孔1-1、和側(cè)孔1-3的連接處設(shè)置有加強(qiáng)筋4 ;所述加強(qiáng)筋4與上殼1和下殼2的連接采用焊接或者一體成型。
[0009]側(cè)孔1-3的數(shù)量大于側(cè)中孔1-2的數(shù)量，側(cè)中孔1-2的數(shù)量大于中孔1_1的數(shù)量。
[0010]所述中孔1-1、側(cè)中孔1-2和側(cè)孔1-3均沿著上殼1和下殼2的軸向方向依次排列。
[0011]所述網(wǎng)孔的形狀為圓形、矩形、圓角矩形、正多邊形或者槽口形。
[0012]上述鋁合金壓鑄機(jī)械臂的制造方法如下:
[0013](1)機(jī)械臂的受力分析步驟；
[0014](2)機(jī)械臂強(qiáng)度校核步驟；
[0015](3)機(jī)械臂壓鑄步驟；
[0016](4)機(jī)械臂脫模步驟。
[0017]所述步驟(1)機(jī)械臂的受力分析步驟，是機(jī)械臂在極限工況及最大負(fù)載的工作條件下，計(jì)算得出的極限受力數(shù)據(jù)；
[0018]所述步驟(2)機(jī)械臂強(qiáng)度校核步驟，是根據(jù)步驟(1)機(jī)械臂受力分析步驟分析得出機(jī)械臂受力數(shù)據(jù)后，再采用有限元分析方法，制定出梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)1的各個(gè)網(wǎng)孔在上殼1和下殼2上的排布位置、間距、以及網(wǎng)孔的形狀，以適應(yīng)機(jī)械臂強(qiáng)度要求；
[0019]所述步驟(3)機(jī)械臂壓鑄步驟，分為上殼1壓鑄步驟和下殼2壓鑄步驟；
[0020]所述上殼1壓鑄步驟，是壓鑄模具中除了成型機(jī)械臂本體所需的結(jié)構(gòu)外，還需根據(jù)步驟(2)所得出的各個(gè)網(wǎng)孔在上殼1上的排布位置、間距、孔徑以及網(wǎng)孔形狀，在壓鑄模具中設(shè)置與之對(duì)應(yīng)的型芯陣列，即各型芯的排布位置、間距、直徑以及形狀；然后將熔煉的鋁合金澆灌至壓鑄模具中，待其成型、冷卻；
[0021]所述下殼2的壓鑄步驟與上殼1的壓鑄步驟相同；
[0022]所述步驟(4)機(jī)械臂脫模步驟，待壓鑄模具冷卻后，將各型芯從壓鑄模具中抽出，即完成機(jī)械臂所需形狀結(jié)構(gòu)的上殼1和下殼2，然后對(duì)脫模后的上殼1和下殼2進(jìn)行后工序處理、裝配，得到具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋁合金壓鑄機(jī)械臂。
[0023]所述壓鑄模具為真空壓鑄模具；所述型芯是具有拔模斜度的柱狀型芯。
[0024]本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0025]本實(shí)用新型鋁合金壓鑄機(jī)械臂上帶有梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，能在保證其強(qiáng)度的同時(shí)極大地降低鋁合金壓鑄件的重量，大幅節(jié)約產(chǎn)品用料，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本；同時(shí)通過(guò)梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)減少機(jī)械臂在壓鑄過(guò)程中體積收縮較大以及冷卻不均勻造成縮孔等缺陷的問(wèn)題，在保證機(jī)械臂所需強(qiáng)度的前提下，減輕了機(jī)械臂本體的重量，提高了機(jī)械臂的機(jī)動(dòng)性能；
[0026]本實(shí)用新型鋁合金壓鑄機(jī)械臂的鑄造工藝技術(shù)手段簡(jiǎn)便，另外，為了進(jìn)一步改善機(jī)械臂的噪音和震動(dòng)問(wèn)題，可在其內(nèi)部空余位置加入高分子吸音減震材料。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型鋁合金壓鑄機(jī)械臂的上殼結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為本實(shí)用新型鋁合金壓鑄機(jī)械臂的下殼結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖3為本實(shí)用新型鋁合金壓鑄機(jī)械臂的壓鑄步驟示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0031]實(shí)施例
[0032]如圖1至3所示。本實(shí)用新型一種具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋁合金壓鑄機(jī)械臂，包括機(jī)械臂本體，所述機(jī)械臂本體的兩個(gè)端部設(shè)置有減速機(jī)構(gòu)安裝工位3，所述機(jī)械臂本體由上殼1和下殼2蓋合而成，所述上殼1和下殼2上均開(kāi)設(shè)有梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。
[0033]所述梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)由多個(gè)陣列分布在上殼1和下殼2上的數(shù)個(gè)網(wǎng)孔組成。該網(wǎng)孔的形狀為圓形、矩形、圓角矩形、正多邊形或者槽口形。當(dāng)選用圓形或圓角矩形結(jié)構(gòu)時(shí)，可避免機(jī)械臂上的梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)尖角從而減少應(yīng)力集中，提高機(jī)械臂的強(qiáng)度。
[0034]所述網(wǎng)孔按照孔徑大小依次分為中孔1-1、側(cè)中孔1-2和側(cè)孔1-3 ;所述中孔1_1分別位于上殼1和下殼2的中部，中孔1-1的兩側(cè)依次為側(cè)中孔1-2和側(cè)孔1-3。上述分布是按照機(jī)械臂各處的受力大小情況呈梯度變化分布，即在機(jī)械臂受力較大之處采用孔徑較小、分布較緊密的側(cè)中孔1-2和側(cè)孔1-3，在機(jī)械臂受力較小之處采用孔徑較大、分布較稀疏的中孔1-1。
[0035]所述中孔1-1、和側(cè)孔1-3的連接處設(shè)置有加強(qiáng)筋4 ;所述加強(qiáng)筋4與上殼1和下殼2的連接采用焊接或者一體成型。加強(qiáng)筋4可進(jìn)一步提高機(jī)械臂的強(qiáng)度。
[0036]側(cè)孔1-3的數(shù)量大于側(cè)中孔1-2的數(shù)量，側(cè)中孔1-2的數(shù)量大于中孔1_1的數(shù)量。
[0037]所述中孔1-1、側(cè)中孔1-2和側(cè)孔1-3均沿著上殼1和下殼2的軸向方向依次排列。
[0038]機(jī)械臂在后處理時(shí)可采用噴涂、填充、粘結(jié)等方式在機(jī)械臂的內(nèi)部非部件安裝處加入高分子吸音減震材料，以改善機(jī)械臂的噪音和震動(dòng)等問(wèn)題。
[0039]本實(shí)用新型具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋁合金壓鑄機(jī)械臂的壓鑄工藝可通過(guò)下述步驟實(shí)現(xiàn):
[0040](1)機(jī)械臂的受力分析步驟；(2)機(jī)械臂強(qiáng)度校核步驟；(3)機(jī)械臂壓鑄步驟；(4)機(jī)械臂脫模步驟。
[0041]所述步驟(1)機(jī)械臂的受力分析步驟，是機(jī)械臂在極限工況及最大負(fù)載的工作條件下，計(jì)算得出的極限受力數(shù)據(jù)；
[0042]所述步驟(2)機(jī)械臂強(qiáng)度校核步驟，是根據(jù)步驟(1)機(jī)械臂受力分析步驟分析得出機(jī)械臂受力數(shù)據(jù)后，再采用有限元分析(ANSYS)方法，制定出梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)1的各個(gè)網(wǎng)孔在上殼1和下殼2上的排布位置、間距、孔徑以及網(wǎng)孔的形狀，以適應(yīng)機(jī)械臂強(qiáng)度要求；
[0043]上述步驟(3)機(jī)械臂壓鑄步驟，分為上殼1壓鑄步驟和下殼2壓鑄步驟；所述上殼1壓鑄步驟，是壓鑄模具中除了成型機(jī)械臂本體所需的結(jié)構(gòu)外，還需根據(jù)步驟(2)所得出的各個(gè)網(wǎng)孔在上殼1上的排布位置、間距、孔徑以及網(wǎng)孔形狀，在壓鑄模具中設(shè)置與之對(duì)應(yīng)的型芯陣列，即各型芯的排布位置、間距、直徑以及形狀；然后將熔煉的鋁合金澆灌至壓鑄模具中，待其成型、冷卻；
[0044]所述下殼2的壓鑄步驟與上殼1的壓鑄步驟相同；
[0045]上述步驟(4)機(jī)械臂脫模步驟，待壓鑄模具冷卻后，將各型芯從壓鑄模具中抽出，即完成機(jī)械臂所需形狀結(jié)構(gòu)的上殼1和下殼2，然后對(duì)脫模后的上殼1和下殼2進(jìn)行后工序處理、裝配，得到具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋁合金壓鑄機(jī)械臂。
[0046]所述壓鑄模具為真空壓鑄模具；所述型芯是具有拔模斜度的柱狀型芯。
[0047]如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。除此之外，通過(guò)上述步驟還可以澆鑄出對(duì)稱或非對(duì)稱的上下殼結(jié)構(gòu)。
[0048]本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋁合金壓鑄機(jī)械臂，包括機(jī)械臂本體，所述機(jī)械臂本體的兩個(gè)端部設(shè)置有減速機(jī)構(gòu)安裝工位(3)，其特征在于:所述機(jī)械臂本體由上殼(1)和下殼(2)蓋合而成，所述上殼(1)和下殼(2)上均開(kāi)設(shè)有梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁合金壓鑄機(jī)械臂，其特征在于:所述梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)由多個(gè)陣列分布在上殼(1)和下殼(2)上的數(shù)個(gè)網(wǎng)孔組成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述鋁合金壓鑄機(jī)械臂，其特征在于:所述網(wǎng)孔按照孔徑大小依次分為中孔(1-1)、側(cè)中孔(1-2)和側(cè)孔(1-3);所述中孔(1-1)分別位于上殼⑴和下殼(2)的中部，中孔(1-1)的兩側(cè)依次為側(cè)中孔(1-2)和側(cè)孔(1-3)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述鋁合金壓鑄機(jī)械臂，其特征在于:所述中孔(1-1)、和側(cè)孔(1-3)的連接處設(shè)置有加強(qiáng)筋⑷；所述加強(qiáng)筋⑷與上殼⑴和下殼⑵的連接采用焊接或者一體成型。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述鋁合金壓鑄機(jī)械臂，其特征在于:側(cè)孔(1-3)的數(shù)量大于側(cè)中孔(1-2)的數(shù)量，側(cè)中孔(1-2)的數(shù)量大于中孔(1-1)的數(shù)量。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述鋁合金壓鑄機(jī)械臂，其特征在于:所述中孔(1-1)、側(cè)中孔(1-2)和側(cè)孔(1-3)均沿著上殼⑴和下殼(2)的軸線方向依次排列。7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述鋁合金壓鑄機(jī)械臂，其特征在于:所述網(wǎng)孔的形狀為圓形、矩形、圓角矩形、正多邊形或者槽口形。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋁合金壓鑄機(jī)械臂，機(jī)械臂本體由上殼和下殼蓋合而成，上殼和下殼上均開(kāi)設(shè)有梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，其制備過(guò)程為機(jī)械臂的受力分析步驟，機(jī)械臂強(qiáng)度校核步驟，機(jī)械臂壓鑄步驟和機(jī)械臂脫模步驟。本實(shí)用新型機(jī)械臂能在保證其強(qiáng)度的同時(shí)極大地降低鋁合金壓鑄件的重量，大幅節(jié)約產(chǎn)品用料，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本；同時(shí)通過(guò)梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)減少機(jī)械臂在壓鑄過(guò)程中體積收縮較大以及冷卻不均勻造成縮孔等問(wèn)題，在保證機(jī)械臂所需強(qiáng)度的前提下，減輕了機(jī)械臂本體的重量，提高了機(jī)械臂的機(jī)動(dòng)性能；本實(shí)用新型鑄造工藝技術(shù)手段簡(jiǎn)便，另外，為了進(jìn)一步改善機(jī)械臂的噪音和震動(dòng)問(wèn)題，可在其內(nèi)部空余位置加入高分子吸音減震材料。
【IPC分類】B22D17/00, B22D17/22, B25J18/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205056990
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520600751
【發(fā)明人】余鵬, 湯勇, 袁偉, 萬(wàn)珍平, 陳丘, 陳家曉
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月11日