[發明專利]一種機器人手腕體及其制備方法

有效

• 申請號: 201710754707.5
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107791274B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 華吉;華勝
• 申請（專利權）人: 寧波華源精特金屬制品有限公司
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J19/00;C22C47/08;C22C49/06;C22C49/14;C22F1/04
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(特殊普通合伙) 33243
• 代理人: 洪珊珊

本發明涉及一種機器人手腕體及其制備方法，屬于機械技術領域。本發明的機器人手腕體由鋁合金制成，鋁合金包括以下質量百分比的組分，0.5?1.3％Si，0.2?0.5％Mn，0.17?0.35Mg，0.5?1.2％Ni，0.8?1.5％Be，2.5?3.5％玻璃纖維，1.5?3.0％納米Al₂O₃，余量為Al。本發明的機器人手腕體的制備方法為，將玻璃纖維和納米Al₂O₃分別經過活化液和改性液處理后干燥；將金屬原料加熱熔煉為合金溶液，加入玻璃纖維和納米Al₂O₃后澆注成生坯，熱處理。本發明制得的機器人手腕體采用鋁合金制備，質量輕，靈活度高，并且具有較高的強度、韌性和抗拉強度。

技術領域

本發明屬于機械技術領域，涉及一種機器人手腕體及其制備方法。

背景技術

在現代工業中，隨著流水線作業的普及，機器人使用的范圍越來越廣，工業機器人是實現生產過程自動化，提高勞動生產率的一種有力工具。大多數流水線中使用的是機械人手。手腕是連接手臂和手部的結構部件，起支承手部的作用，其主要作用是確定手部的作業方向。因此它需要具有較高的靈活度。

為確保使用壽命及使用過程中的安全性，傳統的承力件及連接件基本使用鋼鐵材料，當滿足使用條件時，某些次要承力件和連接件可以使用鋁合金代替鋼鐵承擔連接作用。近年來，隨著鋁合金在各領域的應用，各種承受中等強度及有限運動機械部件廣泛使用鋁合金減輕自身重量，提高承載能力，在起重重力一定情況下實現運送能力的最大化。使用鋼鐵制作的機器人手腕體雖然使用壽命較長，但是鋼鐵重量較大，導致機器人比較笨重，在靈活性上存在一定缺陷。在一些流水線作業中，機器人手需要承受繁重的工作量和較大的工作強度，對手腕體的力學性能也有著較高的要求，普通的鋁合金力學性能較差，難以達到使用要求。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的上述問題，提出了一種輕量化、強度高和韌性好的機器人手腕體。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：

一種機器人手腕體，所述機器人手腕體由鋁合金制成，所述鋁合金包括以下質量百分比的組分，0.5-1.3％Si，0.2-0.5％Mn，0.17-0.35Mg，0.5-1.2％Ni，0.8-1.5％Be，2.5-3.5％玻璃纖維，1.5-3.0％納米Al₂O₃，余量為Al。

本發明在ZL104鋁合金的基礎上進行了改進，降低了Si的含量，添加了Ni元素、Be元素，以及玻璃纖維和納米Al₂O₃，通過合理配伍鋁合金的組分和各組分之間的配比，顯著提高了鋁合金的強度、韌性和抗拉強度，從而提高了機器人手腕體的使用性能。其中，添加的Ni與Be可以形成NiBe相，NiBe相在鋁合金冷卻過程中從組織中析出，起強化作用，從而提高鋁合金的硬度。Be元素能在空氣中形成致密的保護膜，具有明顯的抗腐蝕性，Be還能提高鋁合金的熱穩定性。但是Be含量過多，容易造成鋁合金的脆性，且會加大鋁合金的凝固寬度，不利于鋁合金的成型。多余的Ni元素也和雜質Fe形成具有彌散強化作用的耐熱相，能阻止高溫下的位錯攀移，提高產品的抗拉強度和耐熱性能，減少雜質Fe對鋁合金的破壞作用。但是過量的Ni會降低鋁合金的耐蝕性。玻璃纖維和納米Al₂O₃顆粒具有耐熱、耐磨、耐腐蝕、導熱性能好和低膨脹系數等特點，在加熱和冷卻過程中受到的熱應力很小，并且均具有較低的比重。納米Al₂O₃以細顆粒相均勻分布于鋁合金相中，玻璃纖維以長線狀相均勻分布在鋁合金相中，二者從不同的維度對鋁合金起強化作用，有效提高鋁合金的硬度、韌性和抗拉強度等性能。納米Al₂O₃在熔煉過程中作為彌散分布在合金熔液中可作為二次成核的中心促進結晶的形成，其納米尺寸有助于形成晶粒的細化。