[发明专利]一种工业机器人外壳制作方法

说明书

本发明涉及了一种工业机器人外壳制作方法，属于复合材料技术领域，解决传统工业机器人轻量化的难题，首先使用仿真软件，设计出目标外壳所需的模具，判别模具是否符合标准，使用3D打印技术打印模具，根据3D打印材料的玻璃化转变温度和熔点参数设置外壳烘干温度，随后在模具上铺上脱模膜，围绕模具缠绕碳纤维预浸料布/带，涂抹上混合的EF80弹性环氧树脂与环氧树脂固化剂混合物，使用模具将碳纤维复合材料定型，在烘箱中烘干，最后通过实验判断外壳材料是否满足使用性能，本发明采用碳纤维复合材料铺层技术对传统工业机器人进行减重设计，起到提高动态性能、节能安全等作用。

技术领域

本发明涉及一种在复合材料领域下的利用碳纤维复合材料铺层技术制作工业机器人外壳的流程与具体方法。

背景技术

先进轻量化材料的应用及其先进制造技术是推动制造产业优化升级以及促进节能与工业机器人发展的关键，也是提升机器人企业自主创新能力和国际竞争力的重要因素。轻量化材料的研究成为当今机器人制造行业的重要发展方向。然而，如何在智能制造领域上应用轻量化材料是一个世纪大挑战。

基于工业机器人的轻量化技术需要通过优化结构设计，选用新型材料以减轻工业机器人重量、减少能量消耗，同时也可以提高工业机器人的动力性能。因而轻量化技术的研究在当今具有重要意义。一般来说，减轻工业机器人重量的方法有两种：优化工业机器人的结构设计，选用轻量化材料。轻量化材料指的是具有较高比强度的新型材料，比强度为材料强度与密度的比值。现有的轻量化材料包括：高强度钢材料、轻合金(铝合金、镁合金、钛合金)、高强度纤维复合材料等。而选用轻量化材料是最有效的方法。

相关研究人员为如何制造轻量化材料零件进行了大量的研究，同时，涌现的一批新成形制造工艺来解决轻量化材料的成形制造问题，如复合材料铺层技术和超高强度钢的热成形技术、增量成形技术、电磁成形技术、金属板材体积成形技术以及内高压成形技术等，使得轻量化材料已在制造业上得到越来越多的应用。

本发明利用铺层结构的碳纤维复合材料进行轻量化设计，结合产品进行轻量化设计应用，碳纤维复合材料具有质轻、比强度高、比刚度大、抗疲劳好、减震性好等特点。铺层碳纤维增强复合材料(以下简称碳纤维复合材料)以其质轻、力学性能优异、抗疲劳及减震性能好等诸多特性，成为实现产品轻量化、提升产品性能的理想材料。

针对于成本低廉以及功能实用的要求，本发明应用碳纤维复合材料铺层技术设计一种结构简单、功能实用的方法，对传统工业机器人进行减重设计，起到提高动态性能、节能安全等作用，以实现产品轻量化及提高力学性能，具有积极的社会价值和经济价值。

发明内容

本发明的目的是解决传统工业机器人轻量化的难题，采用碳纤维复合材料对传统工业机器人进行减重设计，起到提高动态性能、节能安全等作用，提供一种工业机器人外壳制作方法。该方法根据现有的金属工业机器人器件的尺寸，制作出符合用户属性需求的轻量化碳纤维复合材料的机器人器件外壳，能够减轻工业机器人本体的重量，有效提高工业机器人系统在动态过程中所表现出的性质、特点及功能情况。

为实现上述目的，本发明通过一下技术方案来实现：

(1)设置工业机器人的外壳尺寸功能参数；

(2)在步骤(1)的基础上，将碳纤维预浸料裁剪成指定大小和数量；

(3)在步骤(1)的基础上，进行外壳模具制作：使用仿真软件，设计出目标外壳所需的模具，包括：内芯管壁、侧面管壁、端面挡盖、外部左侧管壁和外部右侧管壁，其中内芯管壁、侧面管壁是封闭的，不是通管；

(4)在步骤(1)和(3)的基础上，设置预实验一的性能指标；

(5)通过预实验一，判别模具是否符合标准，使用3D打印技术打印模具，如果符合则结束，如果不符合则回到步骤(3)；

(6)设置预实验二的性能指标，判断模具是否满足制作工艺条件需求，即是否发生形变；