碳纤维机械手臂和外壳的优点           2016-12-04

机械手臂是机器人技术领域实际应用最广泛的自动化机械装置，尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，即通过接受指令，精确地定位到三维（或二维）空间上的某一点进行作业。机械手臂一般有伸缩、旋转和升降这三种运动，其中旋转、升降运动是由横臂和产柱去完成的，手臂的基本作用则是将手爪移动到所需位置以及承受抓取工件的最大重量和手臂自身的重量等。此外，管路、冷却装置、行程定位装置和自动检测装置等，一般也都装在手臂上。因此，手臂的结构、工作范围、承载能力和动作精度都会直接影响整个机械的工作性能。质轻，高强度的碳纤件就成为首选。

合金钢、经过热处理的优质钢、铝合金等轻型合金都是制作机械手臂的原材料，但碳纤维复合材料为原材料的机械手臂将成为未来几年机械臂生产的一大趋势。钢类材料最重，比铝合金要重60%以上，高强度钢达到7.8g/cm3，铝也有2.9g/cm3，碳纤维比重最小，只有1.75g/cm3如：有一款机械手臂长930mm，宽150mm，壁厚５mm，总重量却只有3千克。现在我们在碳纤维机械臂成型和外壳件加工的工艺已越来越成熟：拉挤成型，模压成型，缠绕成型，混合成型，真空导入成型等，从比重、强度、蠕变性及成本价格等多方面因素综合比较，复合材料碳纤维机械臂必将部分取代传统金属材质机械臂和外壳。

碳纤维的特点不仅是质轻，强度更高。目前碳纤维复合材料强度约为1400MPa，而钢呢？一般的钢不过是600MPa，在比强度上碳纤维要比钢高出许多。

 机械臂的工作环境对材质也提出了相应的要求，比如一定的温差中，金属会出现相应的蠕变情况，这种蠕变看似微乎其微，但是对机械臂操作精准的影响还是比较明显的。碳纤维不同于一般的钢和铝合金，在零下几十度到200℃之间都能保持最小的蠕变性，因此可以适用于不同的工作环境中。

从经济的角度方面来取舍的话，看似碳纤维原材料比铝合金要贵很多，但是在具体应用中，铝从原材料到成型，这其中的加工成本所占的成本比例更大。同样型号的铝合金机械臂与碳纤维机械臂的成本价格所差无几，碳纤维制品可设计性好，借助于模具，可实现各种异型成型，流线型渐变厚度等零件的批量生产，有效提高加工速度和产品一致性，因此，在性价比综合因素上看，碳纤维材质的机械臂将有非常广阔的应用前景。

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