一種具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋁合金壓鑄機械臂及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械臂壓鑄工藝，尤其涉及一種具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋁合金壓鑄機械臂及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[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(yīng)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(jié)構(gòu)孔優(yōu)化設(shè)計，造成機械臂力學(xué)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(nèi)容】

[0003]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，提供一種具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋁合金壓鑄機械臂及其制造方法。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]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]—種具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)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(shè)置有減速機構(gòu)安裝工位3，所述機械臂本體由上殼I和下殼2蓋合而成，所述上殼I和下殼2上均開設(shè)有梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。
[0006]所述梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)由多個陣列分布在上殼I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I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)置有加強筋4 ;所述加強筋4與上殼I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I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](I)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(I)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(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，制定出梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)I的各個網(wǎng)孔在上殼I和下殼2上的排布位置、間距、以及網(wǎng)孔的形狀，以適應(yīng)機械臂強度要求；
[0019]所述步驟(3)機械臂壓鑄步驟，分為上殼I壓鑄步驟和下殼2壓鑄步驟；
[0020]所述上殼I壓鑄步驟，是壓鑄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)所得出的各個網(wǎng)孔在上殼I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I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(jié)構(gòu)的上殼I和下殼2，然后對脫模后的上殼I和下殼2進行后工序處理、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]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果:
[0025]本發(fā)明鋁合金壓鑄機械臂上帶有梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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]本發(fā)明鋁合金壓鑄機械臂的鑄造工藝技術(shù)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(nèi)部空余位置加入高分子吸音減震材料。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明鋁合金壓鑄機械臂的上殼結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明鋁合金壓鑄機械臂的下殼結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖3為本發(fā)明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(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述。
[0031]實施例
[0032]如圖1至3所示。本發(fā)明一種具有梯度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)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(shè)置有減速機構(gòu)安裝工位3，所述機械臂本體由上殼I和下殼2蓋合而成，所述上殼I和下殼2上均開設(shè)有梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。
[0033]所述梯度網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)由多個陣列分布在上殼I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(jié)構(gòu)時，可避免機械臂上的梯度網(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(cè)中孔1-2和側(cè)孔1-3 ;所述中孔1_1分別位于上殼I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(cè)中孔1-2和側(cè)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(cè)孔1-3的連接處設(shè)置有加強筋4 ;所述加強筋4與上殼I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(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。