一種具有梯度網(wǎng)狀結構的鋁合金壓鑄機械臂的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機械臂壓鑄工藝，尤其涉及一種具有梯度網(wǎng)狀結構的鋁合金壓鑄機械臂。
【背景技術】
[0002]近年來，由于生產(chǎn)自動化的需求逐漸增多，以及我國勞動力成本的不斷上升，工業(yè)機器人被越來越多地應用到比如汽車、家電、船舶、機械等各個行業(yè)中。機械臂作為工業(yè)機器人的一個重要組成部件，也占了整個工業(yè)機器人重量的一大部分。由于壓鑄鋁合金具有密度小、強度高等諸多優(yōu)秀的性能，因而被廣泛用于機械臂的制造當中。但目前的機械臂大多沒有經(jīng)過結構孔優(yōu)化設計，造成機械臂力學性能過剩和不必要的材料浪費。另外鋁合金在凝固時體積收縮率較大，且當機械臂體積較大時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，影響機械臂的性能。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種具有梯度網(wǎng)狀結構的鋁合金壓鑄機械臂。在保證鋁合金壓鑄機械臂強度的同時盡量降低機械臂的重量，節(jié)約產(chǎn)品用料；減少機械臂在壓鑄過程中體積收縮較大以及冷卻不均勻造成縮孔等缺陷的問題，提高機械臂的性能。
[0004]本實用新型通過下述技術方案實現(xiàn):
[0005]—種具有梯度網(wǎng)狀結構的鋁合金壓鑄機械臂，包括機械臂本體，所述機械臂本體的兩個端部設置有減速機構安裝工位3，所述機械臂本體由上殼1和下殼2蓋合而成，所述上殼1和下殼2上均開設有梯度網(wǎng)孔結構。
[0006]所述梯度網(wǎng)孔結構由多個陣列分布在上殼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、側中孔1-2和側孔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的兩側依次為側中孔1-2和側孔1-3。
[0008]所述中孔1-1、和側孔1-3的連接處設置有加強筋4 ;所述加強筋4與上殼1和下殼2的連接采用焊接或者一體成型。
[0009]側孔1-3的數(shù)量大于側中孔1-2的數(shù)量，側中孔1-2的數(shù)量大于中孔1_1的數(shù)量。
[0010]所述中孔1-1、側中孔1-2和側孔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]上述鋁合金壓鑄機械臂的制造方法如下:
[0013](1)機械臂的受力分析步驟；
[0014](2)機械臂強度校核步驟；
[0015](3)機械臂壓鑄步驟；
[0016](4)機械臂脫模步驟。
[0017]所述步驟(1)機械臂的受力分析步驟，是機械臂在極限工況及最大負載的工作條件下，計算得出的極限受力數(shù)據(jù)；
[0018]所述步驟(2)機械臂強度校核步驟，是根據(jù)步驟(1)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，制定出梯度網(wǎng)孔結構1的各個網(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，以適應機械臂強度要求；
[0019]所述步驟(3)機械臂壓鑄步驟，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械臂本體所需的結構外，還需根據(jù)步驟(2)所得出的各個網(wǎng)孔在上殼1上的排布位置、間距、孔徑以及網(wǎng)孔形狀，在壓鑄模具中設置與之對應的型芯陣列，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，即完成機械臂所需形狀結構的上殼1和下殼2，然后對脫模后的上殼1和下殼2進行后工序處理、裝配，得到具有梯度網(wǎng)狀結構的鋁合金壓鑄機械臂。
[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]本實用新型相對于現(xiàn)有技術，具有如下的優(yōu)點及效果:
[0025]本實用新型鋁合金壓鑄機械臂上帶有梯度網(wǎng)孔結構，能在保證其強度的同時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；同時通過梯度網(wǎng)狀結構減少機械臂在壓鑄過程中體積收縮較大以及冷卻不均勻造成縮孔等缺陷的問題，在保證機械臂所需強度的前提下，減輕了機械臂本體的重量，提高了機械臂的機動性能；
[0026]本實用新型鋁合金壓鑄機械臂的鑄造工藝技術手段簡便，另外，為了進一步改善機械臂的噪音和震動問題，可在其內部空余位置加入高分子吸音減震材料。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型鋁合金壓鑄機械臂的上殼結構示意圖。
[0028]圖2為本實用新型鋁合金壓鑄機械臂的下殼結構示意圖。
[0029]圖3為本實用新型鋁合金壓鑄機械臂的壓鑄步驟示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述。
[0031]實施例
[0032]如圖1至3所示。本實用新型一種具有梯度網(wǎng)狀結構的鋁合金壓鑄機械臂，包括機械臂本體，所述機械臂本體的兩個端部設置有減速機構安裝工位3，所述機械臂本體由上殼1和下殼2蓋合而成，所述上殼1和下殼2上均開設有梯度網(wǎng)孔結構。
[0033]所述梯度網(wǎng)孔結構由多個陣列分布在上殼1和下殼2上的數(shù)個網(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。當選用圓形或圓角矩形結構時，可避免機械臂上的梯度網(wǎng)狀結構出現(xiàn)尖角從而減少應力集中，提高機械臂的強度。
[0034]所述網(wǎng)孔按照孔徑大小依次分為中孔1-1、側中孔1-2和側孔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的兩側依次為側中孔1-2和側孔1-3。上述分布是按照機械臂各處的受力大小情況呈梯度變化分布，即在機械臂受力較大之處采用孔徑較小、分布較緊密的側中孔1-2和側孔1-3，在機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、和側孔1-3的連接處設置有加強筋4 ;所述加強筋4與上殼1和下殼2的連接采用焊接或者一體成型。加強筋4可進一步提高機械臂的強度。
[0036]側孔1-3的數(shù)量大于側中孔1-2的數(shù)量，側中孔1-2的數(shù)量大于中孔1_1的數(shù)量。
[0037]所述中孔1-1、側中孔1-2和側孔1-3均沿著上殼1和下殼2的軸向方向依次排列。
[0038]機械臂在后處理時可采用噴涂、填充、粘結等方式在機械臂的內部非部件安裝處加入高分子吸音減震材料，以改善機械臂的噪音和震動等問題。
[0039]本實用新型具有梯度網(wǎng)狀結構的鋁合金壓鑄機械臂的壓鑄工藝可通過下述步驟實現(xiàn):
[0040](1)機械臂的受力分析步驟；(2)機械臂強度校核步驟；(3)機械臂壓鑄步驟；(4)機械臂脫模步驟。
[0041]所述步驟(1)機械臂的受力分析步驟，是機械臂在極限工況及最大負載的工作條件下，計算得出的極限受力數(shù)據(jù)；
[0042]所述步驟(2)機械臂強度校核步驟，是根據(jù)步驟(1)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(ANSYS)方法，制定出梯度網(wǎng)孔結構1的各個網(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，以適應機械臂強度要求；
[0043]上述步驟(3)機械臂壓鑄步驟，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械臂本體所需的結構外，還需根據(jù)步驟(2)所得出的各個網(wǎng)孔在上殼1上的排布位置、間距、孔徑以及網(wǎng)孔形狀，在壓鑄模具中設置與之對應的型芯陣列，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，即完成機械臂所需形狀結構的上殼1和下殼2，然后對脫模后的上殼1和下殼2進行后工序處理、裝配，得到具有梯度網(wǎng)狀結構的鋁合金壓鑄機械臂。
[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，便可較好地實現(xiàn)本實用新型。除此之外，通過上述步驟還可以澆鑄出對稱或非對稱的上下殼結構。
[0048]本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種具有梯度網(wǎng)狀結構的鋁合金壓鑄機械臂，包括機械臂本體，所述機械臂本體的兩個端部設置有減速機構安裝工位(3)，其特征在于:所述機械臂本體由上殼(1)和下殼(2)蓋合而成，所述上殼(1)和下殼(2)上均開設有梯度網(wǎng)孔結構。2.根據(jù)權利要求1所述鋁合金壓鑄機械臂，其特征在于:所述梯度網(wǎng)孔結構由多個陣列分布在上殼(1)和下殼(2)上的數(shù)個網(wǎng)孔組成。3.根據(jù)權利要求2所述鋁合金壓鑄機械臂，其特征在于:所述網(wǎng)孔按照孔徑大小依次分為中孔(1-1)、側中孔(1-2)和側孔(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)的兩側依次為側中孔(1-2)和側孔(1-3)。4.根據(jù)權利要求3所述鋁合金壓鑄機械臂，其特征在于:所述中孔(1-1)、和側孔(1-3)的連接處設置有加強筋⑷；所述加強筋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)權利要求2所述鋁合金壓鑄機械臂，其特征在于:側孔(1-3)的數(shù)量大于側中孔(1-2)的數(shù)量，側中孔(1-2)的數(shù)量大于中孔(1-1)的數(shù)量。6.根據(jù)權利要求3所述鋁合金壓鑄機械臂，其特征在于:所述中孔(1-1)、側中孔(1-2)和側孔(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)權利要求2至6中任一項所述鋁合金壓鑄機械臂，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】本實用新型公開了一種具有梯度網(wǎng)狀結構的鋁合金壓鑄機械臂，機械臂本體由上殼和下殼蓋合而成，上殼和下殼上均開設有梯度網(wǎng)孔結構，其制備過程為機械臂的受力分析步驟，機械臂強度校核步驟，機械臂壓鑄步驟和機械臂脫模步驟。本實用新型機械臂能在保證其強度的同時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；同時通過梯度網(wǎng)狀結構減少機械臂在壓鑄過程中體積收縮較大以及冷卻不均勻造成縮孔等問題，在保證機械臂所需強度的前提下，減輕了機械臂本體的重量，提高了機械臂的機動性能；本實用新型鑄造工藝技術手段簡便，另外，為了進一步改善機械臂的噪音和震動問題，可在其內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
【公開號】CN205056990
【申請?zhí)枴緾N201520600751
【發(fā)明人】余鵬, 湯勇, 袁偉, 萬珍平, 陳丘, 陳家曉
【申請人】華南理工大學
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年8月11日