机器人打磨碳纤维复合材料工艺研究
复合材料在机器人技术中的应用研究
复合材料在机器人技术中的应用研究在当今科技飞速发展的时代，机器人技术正以惊人的速度改变着我们的生活和工作方式。
而复合材料作为一种具有优异性能的材料，在机器人技术领域的应用也越来越广泛，为机器人的性能提升和功能拓展提供了有力的支持。
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学的方法组合而成的一种新型材料。
其具有比强度高、比模量高、耐疲劳、耐腐蚀、可设计性强等诸多优点。
这些特性使得复合材料在机器人技术中能够发挥出独特的作用。
首先，在机器人的结构设计中，复合材料的高强度和高刚度能够有效减轻机器人的重量，提高其运动性能和负载能力。
例如，在工业机器人的手臂和关节部位，使用碳纤维增强复合材料可以大大减轻结构重量，同时保证足够的强度和精度，从而提高机器人的工作效率和动作准确性。
其次，复合材料的良好的耐疲劳性能使其能够适应机器人长时间、高频率的工作需求。
机器人在运行过程中，往往需要反复执行相同的动作，这对材料的疲劳性能提出了很高的要求。
传统的金属材料在长期的疲劳载荷作用下容易出现裂纹和失效，而复合材料则能够更好地承受这种疲劳应力，延长机器人的使用寿命。
再者，复合材料的可设计性为机器人的优化设计提供了广阔的空间。
通过调整复合材料的纤维方向、铺层顺序和层数等参数，可以实现对材料性能的精确控制，从而满足机器人不同部位对力学性能的特殊要求。
例如，在机器人的外壳设计中，可以通过合理设计复合材料的结构，实现良好的防护性能和轻量化。
在机器人的驱动系统中，复合材料也有出色的表现。
一些高性能的电机和驱动器需要使用具有良好电磁性能的材料，而某些特殊的复合材料可以满足这些需求。
例如，采用磁性复合材料制造的电机部件，能够提高电机的效率和功率密度，从而为机器人提供更强大的动力。
此外，复合材料在机器人的传感器和执行器方面也有应用。
一些智能复合材料，如压电复合材料和形状记忆合金复合材料，能够感知外界环境的变化，并将其转化为电信号，为机器人的智能控制提供了基础。
碳纤维环氧树脂复合材料的制备及性能研究
碳纤维环氧树脂复合材料的制备及性能研究摘要碳纤维环氧树脂复合材料具有轻质、高强度和优异的力学性能，被广泛应用于航空航天、汽车和能源等领域。
本文旨在研究碳纤维环氧树脂复合材料的制备方法以及其性能研究。
首先介绍了碳纤维和环氧树脂的基本概念，然后阐述了碳纤维环氧树脂复合材料的制备工艺，包括预浸料制备、成型工艺和固化过程。
接着，对碳纤维环氧树脂复合材料的力学性能、热性能和耐腐蚀性进行了研究，分析了其影响因素和优缺点。
最后，对碳纤维环氧树脂复合材料的未来发展进行了展望。
1. 碳纤维和环氧树脂的基本概念1.1 碳纤维碳纤维是由碳元素为主要成分的纤维材料，具有轻质、高强度和高模量的特点。
其制备过程包括原料选择、纤维拉伸、炭化和后处理等步骤。
1.2 环氧树脂环氧树脂是一种具有交联结构的聚合物材料，具有优异的机械性能和化学稳定性。
其制备过程包括单体合成、聚合和固化等步骤。
2. 碳纤维环氧树脂复合材料的制备工艺2.1 预浸料制备预浸料是碳纤维环氧树脂复合材料制备的关键步骤之一。
其制备过程包括树脂调制、纤维浸润和固化等步骤。
2.2 成型工艺成型工艺是碳纤维环氧树脂复合材料制备的关键步骤之一。
常见的成型工艺包括手工层叠、自动化层叠和压缩成型等方法。
2.3 固化过程固化过程是碳纤维环氧树脂复合材料制备的关键步骤之一。
常见的固化方法包括热固化和光固化等。
3. 碳纤维环氧树脂复合材料的性能研究3.1 力学性能碳纤维环氧树脂复合材料的力学性能受到纤维取向、纤维体积分数和树脂固化度等因素的影响。
常见的力学性能包括强度、弹性模量和断裂韧性等。
3.2 热性能碳纤维环氧树脂复合材料具有良好的耐高温性能和导热性能。
其热性能受到树脂体系、纤维体积分数和纤维取向等因素的影响。
3.3 耐腐蚀性碳纤维环氧树脂复合材料的耐腐蚀性能受到介质环境、表面涂层和纤维保护等因素的影响。
常见的腐蚀介质包括酸、碱和溶剂等。
4. 碳纤维环氧树脂复合材料的发展趋势碳纤维环氧树脂复合材料在航空航天、汽车、能源和体育器材等领域有着广阔的应用前景。
碳纤维复材自动铺贴原理
碳纤维复材自动铺贴原理一、引言碳纤维复材是一种轻质高强度的复合材料，由碳纤维和树脂基体组成。
它具有重量轻、强度高、刚性好、耐腐蚀等优点，在航空航天、汽车制造、体育器材等领域得到广泛应用。
而碳纤维复材的自动铺贴技术是一种高效、精准的生产工艺，本文将探讨碳纤维复材自动铺贴的原理和应用。
二、碳纤维复材自动铺贴原理碳纤维复材自动铺贴是指通过机器人或自动化设备，将预先裁剪好的碳纤维布料按照设计要求精确地贴合在工件表面上。
其原理主要包括以下几个方面：1. 碳纤维布料的预处理在自动铺贴之前，需要对碳纤维布料进行预处理。
首先，将碳纤维布料进行裁剪，根据工件的形状和尺寸进行合理的切割。
其次，对碳纤维布料进行预浸渍处理，使其具有一定的柔韧性和可塑性，便于在铺贴过程中贴合到工件表面。
2. 工件表面的准备在进行自动铺贴之前，需要对工件表面进行准备。
首先，清洁工件表面，确保无尘、无污染。
然后，根据设计要求，在工件表面涂覆一层适当的胶粘剂，以提供粘结力和附着力，使碳纤维布料能够牢固地粘贴在工件表面。
3. 自动铺贴机器人的控制自动铺贴过程中，机器人是关键的执行工具。
机器人通过预先编程的路径和规则，在工件表面上按照设计要求进行碳纤维布料的铺贴。
机器人配备的传感器可以实时检测工件表面的形状和尺寸，确保铺贴的准确性和精度。
同时，机器人的控制系统可以实时调整铺贴的速度和力度，以适应不同形状和曲率的工件表面。
4. 质量控制和质检自动铺贴完成后，需要进行质量控制和质检。
通过对铺贴质量的检测和评估，可以及时发现并修复可能存在的问题，确保产品的质量和性能。
三、碳纤维复材自动铺贴的应用碳纤维复材自动铺贴技术在航空航天、汽车制造、体育器材等领域有着广泛的应用。
1. 航空航天领域碳纤维复材具有高强度和轻质的特点，广泛应用于飞机的结构件，如机翼、机身等。
自动铺贴技术可以确保碳纤维布料在飞机结构上的精确贴合，提高飞机的结构强度和整体性能。
2. 汽车制造领域碳纤维复材具有优异的刚性和耐腐蚀性能，广泛应用于汽车制造中的车身和底盘部件。
2.碳纤维复合材料常用制作工艺与注意事项
碳纤维复合材料常用制作工艺主要有以下几种：1. 手糊成型工艺：在模具工作面上涂敷脱模剂、胶衣，将剪裁好的碳纤维预浸布铺设到模具工作面上，刷涂或喷涂树脂体系胶液，达到需要的厚度后，成型固化、脱模。
手糊工艺适用于石油化工容器、贮槽、汽车壳体等许多领域，但其缺点是质地疏松、密度低，制品强度不高，而且主要依赖于人工，质量不稳定，生产效率很低。
2. 喷射成型工艺：属于手糊工艺低压成型中的一类，使用短切纤维和树脂经过喷枪混合后，压缩空气喷洒在模具上，达到预定厚度后，再手工用橡胶锟按压，然后固化成型。
喷射成型工艺用于制造汽车车身、船身、浴缸、储罐的过渡层，改进了手糊成型，提高了工作效率。
3. 层压成型工艺：将逐层铺叠的预浸料放置于上下平板模之间加压加温固化，这种工艺可以直接继承木胶合板的生产方法和设备，并根据树脂的流变性能，进行改进与完善。
层压成型工艺主要用来生产各种规格、不同用途的复合材料板材，具有机械化和自动化程度高、产品质量稳定等特点，但是设备一次性投资大。
4. 缠绕成型工艺：将经过树脂胶液浸渍的连续纤维或布带按一定规律缠绕到芯模上，然后固化、脱模成为复合材料制品。
缠绕成型工艺特别适用于制作圆柱体和空心器皿。
5. 挤拉成型工艺：先将碳纤维完全浸润，通过挤拉除去树脂和空气，然后在炉子里固化成型。
这种方法简单，适用于制备棒状、管状零件。
在制作碳纤维复合材料时，需要注意以下事项：1. 设计模具：根据产品设计要求，制作出具有相应形状和尺寸的模具，通常采用数控加工等技术。
2. 确定布料：根据设计要求，选择合适的碳纤维布料和树脂体系。
3. 预浸料制备：将碳纤维布料与树脂混合均匀，制备成预浸料。
4. 成型工艺：根据产品特点和设计要求，选择合适的成型工艺，如手糊成型、喷射成型、层压成型、缠绕成型或挤拉成型等。
5. 固化：将成型后的复合材料进行固化，通常采用热压罐固化、热风循环固化或红外线固化等方法。
6. 脱模：固化后的复合材料需要从模具中脱出，注意避免变形和损伤。
碳纤维增强复合材料及其应用研究
目前，生产和销售的产品结构采用玻璃钢（复合材料， 主要成分是树脂和玻璃纤维）箱体，其导热系数为 0.4W/（nk）， 密度为 2.3g/cm，且具备较高的拉伸强度，是一种综合性能 优异的复合材料。随着材料技术的不断更新发展，市场对于 轻量化需求日益突出，然而，在现有玻璃钢材料基础上，其 结构形式已无法实现更高的减重目标。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， 本文将对不同铺层结构的碳纤维复合材料进行分析，结合产 品进行轻量化设计应用研究。 1 碳纤维增强复合材料
7.8
1.08
210
制造技术成熟，耐蚀性性好，成本低
机械性能较弱，强度偏低
1.5 ～ 2
2.0 ～ 7.0 200 ～ 700
力学性能优异，轻量化程度高
成本高，加工工艺复杂烦琐
1.4 ～ 2.5
1.5
42
优秀低绝缘、高低温及抗腐蚀能力，价格较低
性脆，耐磨性较差
保各部分的建设情况能够严格按照施工设计要求落实。 5 结语
（2）采用足够多的铺层，并使其纤维轴线与内力拉压 方向一致时，可以最大强度利用复合材料的高强度特性；
（3）避免相同纤维取向的铺层叠置； （4）对于较厚的层合板，相邻铺层纤维角度比一般不 超过 6°； （5）铺层中以 0°、±45°、90°的四种铺层角度， 每种占比应不少于 10%，以避免任何方向的基体直接受载； （6）载荷 0°方向时，避免采用 90°的层组，应该用
为了得到最优铺层方案，保证碳纤维复合材料满足刚 度需求，在初始设计过程中，根据铺层原理，选用环氧树 脂为基体，选用厚度为 0.3mm 的碳纤维板层，按照（0°、 45°、90°、-45°、0°）的铺层角度进行复合层板的设计， 本文以下所述碳纤维样片、碳纤维产品材料，均采用该铺层 方案进行设计和加工。 3 有限元分析及实验验证 3.1 有限元分析
碳纤维复合材料加工工艺
碳纤维复合材料加工工艺
碳纤维复合材料加工工艺一般包括以下步骤：
1. 制备纤维预浸料：将碳纤维与树脂混合，形成纤维预浸料。
树脂可以是热固性树脂如环氧树脂、酚醛树脂，也可以是热塑性树脂如聚酰亚胺。
2. 成型：将纤维预浸料放置在模具中，并使用真空吸附或压力来排除空气和树脂预浸料之间的空隙。
根据不同的加工工艺，可以采用压缩成型、注塑成型、旋转成型等不同方法。
3. 固化：根据树脂的类型和加热条件，将模具中的纤维预浸料加热，使树脂固化为硬化状态。
这一步可以在常温下进行，也可以在高温下进行，需要根据树脂的固化特性和材料要求来确定最佳固化条件。
4. 切割和修整：将固化后的碳纤维复合材料切割成所需尺寸和形状，可以使用机器切割、喷砂或电火花加工等方式进行切割和修整。
5. 表面处理：对切割和修整后的碳纤维复合材料进行表面处理，以改善其表面性能和粘接性能。
常见的表面处理方法包括打磨、清洗、表面处理剂或涂层的涂覆等。
6. 组装和连接：将处理好的碳纤维复合材料组装到所需的产品中，并使用黏合剂、螺栓或其他连接件进行连接。
7. 检测和质量控制：对加工好的碳纤维复合材料进行检测和质量控制，包括外观检查、尺寸测量、力学性能测试等，以确保产品质量符合要求。
需要注意的是，以上所述的加工工艺只是一般的步骤，具体的加工工艺流程会根据具体的产品要求和材料性能而有所不同。
碳纤维复合材料用于无人机的设计和关键技术
碳纤维复合材料用于无人机的设计和关键技术摘要:碳纤维复合材料在实际应用的过程中有着较轻的整体质量和良好的物理化学特性,如果在无人机上能够得到应用则可以表现出良好的应用效果,文章就此展开分析关键字:碳纤维;无人机;设计技术1、前言无人机设计过程中,材料的选择较为困难,碳纤维复合材料有着良好的应用特性和外观,文章就此指出了相关的设计内容和工艺体系,希望可以促进成本的降低和结构的优化2、相关背景无人驾驶飞机(简称“无人机”,英文缩写UAV)自诞生以来,减轻质量即成为世界各国无人机科技工作者们共同关注的研究热点之一只有将机体结构质量降下来,才能节约出更多的质量空间来增加燃油和有效载荷,延长飞行距离和续航时间随着碳纤维复合材料在大型民用客机上的广泛应用,其在无人机上也被认为是解决减轻质量难题的最佳选择与传统的金属材料及复合材料相比,碳纤维复合材料具有轻质高强抗疲劳和防盐雾侵蚀的特性,应用于无人机结构中可以大大改善和提高无人机的综合性能据统计,目前,世界各国都在无人机上大幅度使用以碳纤维复合材料为主的先进复合材料,占到了结构总质量分数的60%ˉ80%,使机体减质量25%以上碳纤维复合材料的应用对无人机结构的轻质化小型化和高性能化起到了至关重要的作用3、碳纤维复合材料应用在无人机上的优势碳纤维复合材料相比传统金属材料,具有密度小比强度高比模量高良好的抗疲劳特性和抗震性能等,并且具有良好的可设计性,在航空领域中应用越来越广泛碳纤维复合材料具有材料和工艺的可设计性,不同的铺层角度和不同的铺层顺序,其力学性能完全不一样当结构各位置受力差异较大时,在复合材料层合板的不同位置改变局部的铺层层数和铺层顺序就显得尤为重要六旋翼无人机正是一种各位置受力差异较大的结构,并且轻量化要求高,因此研究非均匀铺层优化设计方法对机身的设计非常重要本文以质量最小为优化设计目标,同时考虑制造工艺可行性,采用自由尺寸优化尺寸优化和铺层顺序优化相结合的三阶段非均匀铺层优化设计方法对碳纤维复合材料六旋翼无人机机身铺层进行优化设计,并研究比较了优化前后无人机机身的质量和性能差异4、设计内容无人机飞行过程中的最严重工况是飞行过程中电机突然停转,飞手立即把电机加到最大功率,以此工况为设计工况无人机满载15.5kg,每个电机最大升力为82.5N 在设计工况下,无人机没有约束,采用线性静力分析无法平衡外载荷,所以需要采用惯性释放分析在惯性释放分析中,先计算外力作用下结构的加速度,然后把惯性力分布在整个结构上与外载荷平衡,提供一种稳态的应力和变形4.1优化设计概述为了能充分利用碳纤维复合材料的性能,本文采用非均匀铺层优化设计方法对无人机机身进行铺层优化设计该方法分为三步,优化设计的第一阶段采用OptiStruct开展自由尺寸优化,优化每个单元每一个纤维方向铺层的厚度,确定碳纤维复合材料每一个纤维方向铺层的厚度分布第二阶段采用OptiStruct开展尺寸优化,优化每个纤维方向铺层的厚度,确定每个纤维方向铺层层数第三阶段采用OptiStruct开展铺层顺序优化,使铺层顺序满足铺层设计要求,获得最终铺层方案4.2自由尺寸优化自由尺寸优化前先将铺层设置为0°90°和±45°的4个铺层,每个铺层厚度为2mm自由尺寸优化模型描述如下(1)设计变量:每个单元的每一纤维方向铺层厚度(2)目标函数:无人机机身质量最小(3)约束条件:①模型最大位移小于3mm;②铺层相对层合板的几何中心面对称;③±45°铺层厚度分布相同;④每个纤维方向铺层的最小比例大于10%;⑤每个纤维方向铺层厚度分布左右前后对称经过50步迭代计算后,得到自由尺寸优化后的4个不同纤维方向铺层厚度分布2.3尺寸优化在自由尺寸优化后得到不同纤维角度铺层的最佳厚度分布,OptiStruct根据厚度梯度和厚度分布范围自动把每个纤维角度铺层分成多个铺层为减小剪裁和铺置碳纤维预浸料的难度和工作量,去掉宽度过小的铺层,调整其它保留的铺层在这一优化阶段,优化调整后的每个铺层厚度,其中厚度值为离散值,是单层铺层厚度的倍数在尺寸优化阶段考虑材料的强度,本文采用Tsai_Wu张量多项式准则,当破坏指数,复合材料在弹性变形阶段,材料没有破坏;复合材料开始塑性变形尺寸优化模型描述如下:(1)设计变量:调整后的每个铺层的厚度(2)目标函数:无人机机身质量最小(3)约束条件:①自由尺寸优化的约束;②经过17步迭代计算后,得到尺寸优化后的4个不同纤维方向铺层厚度分布。
新型碳纤维增强金属基复合材料的制备及性能研究
新型碳纤维增强金属基复合材料的制备及性能研究随着工业时代的到来和技术水平的提高，人类极大地丰富了材料学的研究和开发领域，使得人们不断在不同材料上发现新的性质和功能，在各个应用领域发挥出越来越重要的作用。
如今，新型碳纤维增强金属基复合材料已经走入人们的视野，被广泛应用于航空、航天、汽车、机器人等各个领域。
1.新型碳纤维增强金属基复合材料的制备所谓碳纤维增强金属基复合材料，指的是将碳纤维布与金属基体进行高温热压、热处理等工艺制成的复合材料。
相对于传统金属材料来说，新型碳纤维增强金属基复合材料在强度、硬度和耐腐蚀性方面都拥有更好的表现。
1.1制备工艺新型碳纤维增强金属基复合材料的制备过程非常繁琐，需要经过数个步骤才能获得优秀的性能。
大致的工艺流程包括：碳纤维裁剪——布放——表面处理——高温热压——热处理——表面处理。
其中热压和热处理是制备工艺中的关键环节。
1.2工艺中的技术难点在复合材料的制备过程中，关键技术难点主要集中在两个方面：一是如何确保碳纤维与金属基体之间的良好结合，以获得更好的力学性能；二是如何将复合材料制备工艺推广到大规模生产中，降低制备成本并提高材料的可靠性。
2.新型碳纤维增强金属基复合材料的性能研究除了制备工艺外，新型碳纤维增强金属基复合材料的性能研究也是当前研究的热点。
下面简单介绍一下该复合材料的主要性能。
2.1力学性能新型碳纤维增强金属基复合材料的力学性能明显优于传统金属材料。
其强度、硬度、塑性和韧性等均比传统材料有所提高，可以满足更高要求的使用环境。
除此之外，与其他复合材料相比，新型碳纤维增强金属基复合材料具有更高的耐疲劳性和耐腐蚀性，可以有效延长其使用寿命。
2.2导电性和导热性相比于硬质碳和纯碳纤维，新型碳纤维增强金属基复合材料具有更好的导电性和导热性，可以广泛应用于电子、电器等领域。
2.3其他性能新型碳纤维增强金属基复合材料还具有较好的抗放射性能和高温稳定性，可以用于核电站、天基设施等领域。
碳纤维复合材料的成型工艺
碳纤维复合材料的成型工艺一、碳纤维复合材料概述碳纤维复合材料是一种由碳纤维增强体和树脂基体组成的新型高性能材料。
它以其轻质、高强度、高刚度、耐疲劳、耐腐蚀等优异性能，在航空航天、汽车制造、体育器材、建筑结构等领域得到了广泛的应用。
本文将探讨碳纤维复合材料的成型工艺，分析其重要性、挑战以及实现途径。
1.1 碳纤维复合材料的特点碳纤维复合材料的特点主要包括以下几个方面：- 轻质高强：碳纤维具有很高的比强度和比模量，使得复合材料在保持轻质的同时，具有很高的承载能力。
- 高刚度：碳纤维复合材料的刚度远高于传统材料，可以提供更好的结构稳定性。
- 耐疲劳：碳纤维复合材料具有优异的耐疲劳性能，适用于承受反复循环载荷的应用。
- 耐腐蚀：碳纤维复合材料对多种腐蚀性介质具有很好的抵抗力，适用于恶劣环境。
1.2 碳纤维复合材料的应用领域碳纤维复合材料的应用领域非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 航空航天：用于飞机结构、发动机部件等，以减轻重量、提高性能。
- 汽车制造：用于车身、底盘等部件，以提高燃油效率和车辆性能。
- 体育器材：用于自行车、网球拍、高尔夫球杆等，以提供更好的运动性能。
- 建筑结构：用于桥梁、高层建筑等，以提高结构的承载能力和耐久性。
二、碳纤维复合材料的成型工艺碳纤维复合材料的成型工艺是实现其优异性能的关键环节。
不同的成型工艺会影响材料的性能和应用范围。
2.1 预浸料成型工艺预浸料成型工艺是一种常用的碳纤维复合材料成型方法。
该工艺首先将碳纤维与树脂基体预先混合，形成预浸料，然后在模具上铺设预浸料，通过热压或真空袋压等方法固化成型。
预浸料成型工艺具有成型效率高、产品质量好等优点。
2.2 树脂传递模塑成型工艺树脂传递模塑（RTM）成型工艺是一种先进的复合材料成型技术。
该工艺通过将树脂注入闭合模具中，使树脂在模具内流动并浸润碳纤维，最终固化成型。
RTM工艺可以实现复杂形状的制品成型，且具有较低的生产成本。
碳纤维增强复合材料制备及其力学性能分析
碳纤维增强复合材料制备及其力学性能分析碳纤维增强复合材料是一种高性能的工程材料，其力学性能优异，因此广泛应用于汽车、航空航天、体育器材等众多领域。
本文将对碳纤维增强复合材料的制备及其力学性能进行分析。
一、碳纤维增强复合材料制备碳纤维增强复合材料的制备过程包括预处理、预浸、挤出成型和固化四个步骤。
1.预处理首先要进行的是碳纤维的表面处理，以提高其在树脂中的分散度和界面性能。
通常采用的表面处理方法有电弧放电、等离子体处理和化学处理等。
2.预浸将经过表面处理的碳纤维放置在树脂浸润槽中，使其充分浸润，形成预浸料。
预浸料的配方通常是30%～50%的树脂，剩余为固体颗粒如碳纤维、填充料和固化剂等。
3.挤出成型将预浸料置于挤出机中进行挤出成型。
通过不断旋转的螺旋挤出头，将材料挤出并压实，形成成型件。
挤出过程中需要控制温度和压力，以保证成型件质量。
4.固化将挤出成型的件放入固化炉中进行固化。
通常固化时间和温度均需控制，以保证材料的固化度和力学性能。
二、碳纤维增强复合材料力学性能分析碳纤维增强复合材料具有很高的强度、刚度和低密度等优点，因此应用领域十分广泛。
其力学性能通常分为强度、刚度和疲劳三个方面。
1.强度碳纤维增强复合材料的强度具体可分为拉伸强度、压缩强度、剪切强度和弯曲强度等。
其中，拉伸强度是该材料的最大强度指标，引强强度也是一个很好的指标。
此外，断裂韧性、夹层剪切强度和冲击强度也是衡量强度的指标。
2.刚度碳纤维增强复合材料的刚度主要指该材料的弹性模量和剪切模量。
弹性模量是衡量该材料抵抗形变能力的能力指标，即杨氏模量，剪切模量则是衡量该材料抵抗剪切、扭矩变形能力的能力指标。
3.疲劳碳纤维增强复合材料的疲劳指标分为疲劳极限、疲劳损伤阈值和疲劳寿命。
其中，疲劳极限是材料能承受的最大循环载荷，疲劳损伤阈值是指材料的循环载荷量，其导致的裂纹扩展损伤是初始裂纹尺寸的特定百分比。
总之，通过合理的制备和分析，碳纤维增强复合材料可以具有优异的力学性能，为各种领域的工程应用带来创新和改变。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机器人打磨碳纤维复合材料工艺研究
发表时间：2019-07-22T13:41:11.030Z 来源：《基层建设》2019年第13期作者：肖龙锦[导读] 摘要：碳纤维复合材料(CFＲP)作为目前最先进的复合材料之一，以其密度小、比强度和比模量高等优异的特性被广泛应用于航空航天、交通、建筑、电器等领域。
佛山隆深机器人有限公司广东省佛山市 528300摘要：碳纤维复合材料(CFＲP)作为目前最先进的复合材料之一，以其密度小、比强度和比模量高等优异的特性被广泛应用于航空航天、交通、建筑、电器等领域。
碳纤维复合材料所具有的诸多优异特性使它已经成为一种不可或缺，同时又不可多得的多功能特种工程材料。
碳纤维复合材料由于其优越的性能正被广泛应用于工业领域，为提高打磨该材料的表面质量及改善打磨环境，在工业机器人基础上开
发一自动打磨系统并对打磨工艺进行研究。
基于被动柔顺装置(PushcorpAFD71)设计机器人打磨末端执行器，相较于传统打磨工具，它具有恒力输出、力控制稳定简单、响应快等优点。
基于此，本文主要对机器人打磨碳纤维复合材料工艺进行分析探讨。
关键词：机器人打磨；碳纤维复合材料；工艺研究 1、自动打磨系统自动打磨系统建立在6轴KUKA工业机器人之上，并在机械臂末端装备被动柔顺装置，实现打磨系统的恒力控制及自动磨削，该方式下的打磨系统特点如图1所示。
1.1硬件设置 1.1.1末端执行器集成对于带有力控制系统的末端执行器集成，主要是基于PushcorpAFD71，该设备利用控制接入的压缩空气的气压大小来控制输出的力的大小，通过保持压力的恒定，达到输出力的恒定，该方式具有柔性控制、响应快及控制简单的特点。
输出力与气压的关系如下公式所示，其中，Fo单位为N，Ps单位为MPa。
Fo=44.5Ps。
气动马达作为一种将压缩空气的压力能转换成旋转的机械能的装置，它具有结构简单、安全防爆;高适应性、温升较小;小体积能够产生高功率;启动扭矩大等特点。
基于以上气动马达的优点及打磨复合材料时粉尘较多且需要水冷等特点，选择气动马达作为动力执行器。
选择的气动马达(英格索兰4800D)额定功率为
2.83kW，最大转速为9850r/min，额定转速为5250r/min，重6.92kg，转速随通入的压缩空气压力的增大而增加。
在机器人打磨系统中，一般选择柔软的打磨工具及游离磨料来补偿由于机器人路径偏差产生的波动。
因此，选用橡胶磨轮加植绒砂纸的组合的方式合成打磨头。
1.1.2气路设计末端执行器的柔顺恒力控制器和气动马达需要不一样的气压值且压缩空气的要求也不相同，所以对气路的规划十分必要。
气路主要分两路，一路通过调压阀接通油雾器，在气压马达运转的同时给油润滑;另一路压缩空气通往恒力控制器，通过油雾分离器去除油雾，再分别利用精密调压阀及节流阀控制进入恒力控制器的压缩空气的压力大小，从而实现恒力控制器的不同恒力输出。
图2 1.2自动打磨系统的控制模式磨削工艺过程需要机器人较好地贴合待加工表面运动，运动过程中，对待加工表面施加常量的外力，垂直于表面方向为力控制，其他方向为位置控制，使接触区域均匀扫过被打磨抛光表面的外轮廓，实现各处均匀的打磨。
图2显示的是机器人程序的位置控制模式和力控制模式。
其中，位置控制模式包括移动到P1点、移动到P2点、开启气压马达、移动到P3点、移动到P4点，关闭气压马达;力控制模式包括移动到P1点、开启恒力控制并以垂直工件表面的方式到达P2点、保持恒力移动到P3点、关闭恒力控制并移动到P4点。
2、打磨参数确认及实验在机器人打磨过程中，为了使打磨过程更加平顺，主轴轴线方向和工件表面法方向上的夹角θ宜设置为5°～15°，故取倾角θ值为(5°，10°，15°);参考气动马达额定转速及复合材料本身特性，主轴转速取值不宜过高，主轴转速n取(3000r/min，3500r/min，4000r/min);根据复合材料的材料特性及参考以往研究，机器人移动速度取(20mm/s，30mm/s，40mm/s);PushcorpAFD71输出的力，即正压力取(5N，10N，15N);结合复合材料打磨喷涂工艺，需对表面进行粗磨、半精磨和精磨处理，故砂纸粒度选取(320目，600目，1000目)，打磨过程示意如表1所示。
表1。