一種仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金機械臂沖壓領(lǐng)域，尤其涉及一種仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機械臂在工業(yè)機器人，機械傳動領(lǐng)域有著不可替代的作用，而如何研制更加輕便，穩(wěn)定的機械臂是目前各個學(xué)術(shù)機構(gòu)和公司的重要研究方向。它是在機械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機械臂被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)展起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進了機械臂的發(fā)展，使得機械臂能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。機械臂雖然還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。
[0003]隨著高新科技的日益進步，對機械臂的性能要求也越來越嚴(yán)格，傳統(tǒng)的機械臂，負(fù)載能力受到了限制，當(dāng)負(fù)載接近臨界負(fù)載時，甚至?xí)霈F(xiàn)噪聲和震動。減少機械臂的重量和噪聲，增加機械臂的使用穩(wěn)定性是一項非常有意義的研究。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種輕便、噪聲小、壽命高、工藝簡單的仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂及其制備方法。
[0005]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]—種仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂，包括機械臂本體，所述機械臂本體的兩個端部設(shè)置有減速機構(gòu)安裝工位3，所述機械臂本體由沖壓而成的上殼I和下殼2蓋合構(gòu)成，所述上殼I和下殼2的內(nèi)側(cè)底板上分別設(shè)置有仿生凹槽結(jié)構(gòu)。
[0007]所述仿生凹槽結(jié)構(gòu)為蜂巢結(jié)構(gòu)4、骨架結(jié)構(gòu)5、編織結(jié)構(gòu)6或者梯度網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的任意一種。
[0008]仿生凹槽結(jié)構(gòu)分別與上殼I或者下殼2 —次沖壓成型或者焊接形成。
[0009]所述上殼I和下殼2的內(nèi)側(cè)底板上還設(shè)置有加強筋結(jié)構(gòu)。
[0010]所述加強筋結(jié)構(gòu)為橫向加強筋結(jié)構(gòu)4-1，交叉X型加強筋結(jié)構(gòu)5-1或縱向間隔加強筋6-1結(jié)構(gòu)中的任意一種。
[0011]加強筋結(jié)構(gòu)分別焊接在與上殼I或者下殼2的內(nèi)側(cè)底板上。
[0012]所述上殼I和下殼2的內(nèi)側(cè)壁上分別粘結(jié)有減震隔膜橡膠。
[0013]上述仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂的制造方法包括下述步驟:
[0014](I)機械臂的受力分析步驟；
[0015](2)機械臂強度校核步驟；
[0016](3)機械臂沖壓成型步驟。
[0017]所述步驟(I)機械臂的受力分析步驟，根據(jù)機械臂在極限工況及最大負(fù)載的工作條件下，計算得出的受力數(shù)據(jù)；
[0018]所述步驟(2)機械臂強度校核步驟，是根據(jù)步驟(I)機械臂受力分析步驟分析得出機械臂受力數(shù)據(jù)后，再采用有限元分析方法，制定出具體的仿生凹槽結(jié)構(gòu)、尺寸以及分布，以適應(yīng)機械臂強度要求；
[0019]所述步驟(3)機械臂沖壓成型步驟，分為上殼I沖壓成型步驟和下殼2沖壓成型步驟；
[0020]所述上殼(I)沖壓步驟，是沖壓模具中除了成型機械臂本體所需的結(jié)構(gòu)外，還需根據(jù)步驟(2)所得出的仿生凹槽結(jié)構(gòu)、尺寸以及分布數(shù)據(jù)，在沖壓過程中設(shè)置與之對應(yīng)的模具沖頭；所述下殼2的沖壓步驟與上殼I的壓鑄步驟相同；
[0021]上殼I和下殼2沖壓完成后進行后工序處理、裝配，得到仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂。
[0022]完成機械臂沖壓成型步驟后，在上殼1、下殼2的內(nèi)側(cè)壁上分別粘貼減震隔膜橡膠。
[0023]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果:
[0024]本發(fā)明機械臂本體帶有仿生凹槽結(jié)構(gòu)和加強筋結(jié)構(gòu)，能在保證其強度的同時極大地降低機械臂本體的重量，大幅節(jié)約產(chǎn)品用料，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本；另外，為了進一步改善噪音和震動問題，可在機械臂本體內(nèi)部加入高分子吸音減震材料。
[0025]與傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明的采用沖壓工藝加工械臂本體，能夠快速、連續(xù)、精密的制造出輕量化，低噪聲，高壽命的機械臂。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂的機械臂本體(上殼或者下殼)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂的上殼和下殼的裝配示意圖。
[0028]圖3為圖2中，上殼和下殼的內(nèi)側(cè)底板上的橫向加強筋及蜂窩狀仿生凹槽結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖4為圖2中，上殼和下殼的內(nèi)側(cè)底板上的交叉X型加強筋結(jié)構(gòu)及骨架狀仿生凹槽結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖5為圖2中，上殼和下殼的內(nèi)側(cè)底板上的縱向加強筋及編織狀仿生凹槽結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細(xì)描述。
[0032]實施例
[0033]如圖1至5所示。本發(fā)明一種仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂，包括機械臂本體，所述機械臂本體的兩個端部設(shè)置有減速機構(gòu)安裝工位3，所述機械臂本體由沖壓而成的上殼I和下殼2蓋合構(gòu)成，所述上殼I和下殼2的內(nèi)側(cè)底板上分別設(shè)置有仿生凹槽結(jié)構(gòu)。為改善機械臂的噪音和震動問題，在仿生凹槽結(jié)構(gòu)處可加入高分子吸音減震材料(如，減震隔膜橡膠等)，可通過噴涂、填充或者粘結(jié)方式完成。
[0034]所述仿生凹槽結(jié)構(gòu)為蜂巢結(jié)構(gòu)4、骨架結(jié)構(gòu)5、編織結(jié)構(gòu)6或者梯度網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的任意一種。為了避免機械臂上的仿生凹槽結(jié)構(gòu)出現(xiàn)尖角從而減少應(yīng)力集中，提高機械臂的強度，可把上述結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的尖角改為圓角過渡。
[0035]仿生凹槽結(jié)構(gòu)分別與上殼I或者下殼2 —次沖壓成型或者焊接形成。
[0036]所述上殼I和下殼2的內(nèi)側(cè)底板上還設(shè)置有加強筋結(jié)構(gòu)。
[0037]所述加強筋結(jié)構(gòu)為橫向加強筋結(jié)構(gòu)4-1，交叉X型加強筋結(jié)構(gòu)5-1或縱向間隔加強筋6-1結(jié)構(gòu)中的任意一種。
[0038]加強筋結(jié)構(gòu)分別焊接在與上殼I或者下殼2的內(nèi)側(cè)底板上。
[0039]所述上殼I和下殼2的內(nèi)側(cè)壁上分別粘結(jié)有減震隔膜橡膠。
[0040]通過仿生凹槽結(jié)構(gòu)大大加強了機械臂的強度，可以實現(xiàn)機械臂強度不變的情況下達到更加輕量化的要求，間接的增加了機械臂的負(fù)載能力；另外，機械臂采用鋁型材與減震隔膜橡膠的復(fù)合粘結(jié)，具有更好的隔音減震功能，使機械臂的運行能加平穩(wěn)，提高精度，增加壽命。能夠廣泛的應(yīng)用于裝備生產(chǎn)線，工業(yè)機械手，工業(yè)機器人等機械傳動領(lǐng)域。
[0041]上述仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂的制造方法包括下述步驟:
[0042](I)機械臂的受力分析步驟；
[0043](2)機械臂強度校核步驟；
[0044](3)機械臂沖壓成型步驟。
[0045]所述步驟(I)機械臂的受力分析步驟，根據(jù)機械臂在極限工況及最大負(fù)載的工作條件下，計算得出的受力數(shù)據(jù)；
[0046]所述步驟(2)機械臂強度校核步驟，是根據(jù)步驟(I)機械臂受力分析步驟分析得出機械臂受力數(shù)據(jù)后，再采用有限元分析方法，制定出具體的仿生凹槽結(jié)構(gòu)、尺寸以及分布，以適應(yīng)機械臂強度要求；
[0047]所述步驟(3)機械臂沖壓成型步驟，分為上殼I沖壓成型步驟和下殼2沖壓成型步驟；
[0048]所述上殼(I)沖壓步驟，是沖壓模具中除了成型機械臂本體所需的結(jié)構(gòu)外，還需根據(jù)步驟(2)所得出的仿生凹槽結(jié)構(gòu)、尺寸以及分布數(shù)據(jù)，在沖壓過程中設(shè)置與之對應(yīng)的模具沖頭；所述下殼2的沖壓步驟與上殼I的壓鑄步驟相同；
[0049]上殼I和下殼2沖壓完成后進行后工序處理、裝配，得到仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂。
[0050]完成機械臂沖壓成型步驟后，在上殼1、下殼2的內(nèi)側(cè)壁上分別粘貼減震隔膜橡膠。
[0051]如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。除此之外，通過上述步驟還可以沖壓出對稱或非對稱的上下殼結(jié)構(gòu)。
[0052]本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂，包括機械臂本體，所述機械臂本體的兩個端部設(shè)置有減速機構(gòu)安裝工位(3)，其特征在于:所述機械臂本體由沖壓而成的上殼(I)和下殼(2)蓋合構(gòu)成，所述上殼(I)和下殼(2)的內(nèi)側(cè)底板上分別具有仿生凹槽結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂，其特征在于:所述仿生凹槽結(jié)構(gòu)為蜂巢結(jié)構(gòu)(4)、骨架結(jié)構(gòu)(5)、編織結(jié)構(gòu)(6)或者梯度網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的任意一種。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂，其特征在于:仿生凹槽結(jié)構(gòu)分別與上殼(I)或者下殼(2) —次沖壓成型或者焊接形成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂，其特征在于:所述上殼(I)和下殼(2)的內(nèi)側(cè)底板上還設(shè)置有加強筋結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂，其特征在于:所述加強筋結(jié)構(gòu)為橫向加強筋結(jié)構(gòu)(4-1)，交叉X型加強筋結(jié)構(gòu)(5-1)或縱向間隔加強筋(6-1)結(jié)構(gòu)中的任意一種。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂，其特征在于:加強筋結(jié)構(gòu)分別焊接在與上殼(I)或者下殼(2)的內(nèi)側(cè)底板上。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂，其特征在于:所述上殼(I)和下殼(2)的內(nèi)側(cè)壁上分別粘結(jié)有減震隔膜橡膠。8.權(quán)利要求1至7中任一項所述仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂的制造方法，其特征在于包括下述步驟: (1)機械臂的受力分析步驟； (2)機械臂強度校核步驟； (3)機械臂沖壓成型步驟。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于:所述步驟(I)機械臂的受力分析步驟，根據(jù)機械臂在極限工況及最大負(fù)載的工作條件下，計算得出的受力數(shù)據(jù)； 所述步驟(2)機械臂強度校核步驟，是根據(jù)步驟(I)機械臂受力分析步驟分析得出機械臂受力數(shù)據(jù)后，再采用有限元分析方法，制定出具體的仿生凹槽結(jié)構(gòu)、尺寸以及分布，以適應(yīng)機械臂強度要求； 所述步驟(3)機械臂沖壓成型步驟，分為上殼(I)沖壓成型步驟和下殼(2)沖壓成型步驟； 所述上殼(I)沖壓步驟，是沖壓模具中除了成型機械臂本體所需的結(jié)構(gòu)外，還需根據(jù)步驟(2)所得出的仿生凹槽結(jié)構(gòu)、尺寸以及分布數(shù)據(jù)，在沖壓過程中設(shè)置與之對應(yīng)的模具沖頭；所述下殼(2)的沖壓步驟與上殼(I)的壓鑄步驟相同； 上殼(I)和下殼(2)沖壓完成后進行后工序處理、裝配，得到仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于:完成機械臂沖壓成型步驟后，在上殼(I)、下殼⑵的內(nèi)側(cè)壁上分別粘貼減震隔膜橡膠。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種仿生凹槽結(jié)構(gòu)沖壓鋁合金機械臂及其制備方法，機械臂本體由沖壓而成的上殼和下殼蓋合構(gòu)成，上殼和下殼的內(nèi)側(cè)底板上分別具有仿生凹槽結(jié)構(gòu)。沖壓步驟包括機械臂的受力分析步驟；機械臂強度校核步驟；機械臂沖壓成型步驟。通過仿生凹槽結(jié)構(gòu)大大加強了機械臂的強度，可以實現(xiàn)機械臂強度不變的情況下達到更加輕量化的要求，間接的增加了機械臂的負(fù)載能力；另外，機械臂采用鋁型材與減震隔膜橡膠的復(fù)合粘結(jié)，具有更好的隔音減震功能，使機械臂的運行能加平穩(wěn)，提高精度，增加壽命。能夠廣泛的應(yīng)用于裝備生產(chǎn)線，工業(yè)機械手，工業(yè)機器人等機械傳動領(lǐng)域。
【IPC分類】B25J18/00, B21D22/02
【公開號】CN105082175
【申請?zhí)枴緾N201510490981
【發(fā)明人】湯勇, 余鵬, 萬珍平, 李宗濤, 袁偉, 陳家曉
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月11日