Изготовление высокоточного алюминиевого шарнирного корпуса робота-гуманоида

Примечания:

Со всеми нашими клиентами мы подписали соглашения о конфиденциальности. Ящики с продуктами, которые вы видите на нашем веб-сайте, либо отображаются с разрешения клиента, либо созданы с использованием технологии искусственного интеллекта для моделирования производственного процесса в демонстрационных целях, обеспечивая при этом полную защиту основных данных и конфиденциальной информации наших клиентов.

Требования клиентов и инженерные проблемы

Разработка легкой конструкции без ущерба для прочности

Компоненты робота-гуманоида требуют строгого контроля над весом, прочностью и точностью размеров.

Заказчику требовался компактный шарнирный корпус, который мог бы:

• Уменьшить общий вес робота

• Поддерживать достаточную жесткость конструкции

• Обеспечение точных подшипников и монтажных интерфейсов

• Поддержка надежной работы сборки

Однако перед началом производства необходимо было решить несколько производственных проблем.

Сложная внутренняя геометрия и легкая конструкция

Исходная модель САПР содержала сложные внутренние конструкции, предназначенные для снижения веса при сохранении механической прочности.

Эти внутренние полости создавали трудности для традиционной обработки на станках с ЧПУ, поскольку ко многим областям было трудно или невозможно получить доступ стандартными режущими инструментами.

Производственная задача:

• Ограниченная доступность инструмента

• Сложные внутренние поверхности

• Сниженная жесткость обработки

• Повышенный риск отходов материала

Инженерное решение:

Dawang Precision оценила конструкцию и рекомендовала гибридный производственный процесс.

Сложная легкая конструкция была изготовлена ​​с помощью аддитивного производства SLM по металлу, а критические прецизионные участки были обработаны на станках с ЧПУ.

Достижение точности интерфейсов сборки

Хотя аддитивное производство обеспечивает превосходную геометрическую гибкость, компоненты роботов по-прежнему требуют чрезвычайно точных функциональных поверхностей.

Критические области включали:

• Места крепления подшипников

• Интерфейсы подключения

• Точное расположение отверстий

• Базовые поверхности сборки

Эти особенности напрямую влияют на:

• Точность движений суставов

• Механическая стабильность

• Долгосрочная надежность

Инженерное решение:

Для обработки всех функциональных поверхностей была применена 5-осевая обработка с ЧПУ.

Это позволило точно контролировать:

• Точность позиционирования

• Чистота поверхности

• Согласованность размеров

Конечная точность обработки достигнута:

±0,01 мм

Баланс между эффективностью производства и производительностью

Решение, полностью изготовленное на станке с ЧПУ, потребует значительного удаления материала и сложных настроек под разными углами.

Решение, полностью напечатанное на 3D-принтере, могло бы обеспечить сложную геометрию, но не могло бы удовлетворить всем требованиям точности.

После инженерной оценки гибридный подход обеспечил наилучший баланс:

Окончательное решение:

SLM-печать + 5-осевая обработка с ЧПУ

Анализ конструкции и стратегия производства

От модели САПР до окончательного производственного процесса

Перед началом производства команда инженеров рассмотрела 3D-модель CAD и разработала полную стратегию производства.

Анализ был сосредоточен на:

• Доступность обработки

• Критические требования к толерантности

• Дизайн светильника

• Планирование траектории инструмента

• Требования к проверке

Шаг 1. Обзор САПР и анализ DFM

Команда инженеров проанализировала исходный проект САПР, чтобы выявить потенциальные производственные риски.

Ключевые моменты оценки включали:

Толщина стены

Обеспечение достаточной прочности легкой конструкции.

Доступность обработки

Проверка того, могут ли режущие инструменты достичь критических мест.

Критические размеры

Идентификация поверхностей, требующих точной обработки и контроля.

Предлагаемое изображение:

Скриншот CAD-модели с аннотациями:

• Внутренняя полость

• Посадочное место подшипника

• Монтажный интерфейс

• Зона обработки

Шаг 2. Планирование гибридного производства

Исходя из проектных требований, изготовление детали было разделено на два этапа.

Этап аддитивного производства

Используется для:

• Сложные внутренние конструкции

• Легкая геометрия

• Производство, близкое к нетто-форме

Этап обработки с ЧПУ

Используется для:

• Прецизионные монтажные поверхности

• Посадочные места подшипников

• Резьбовые отверстия

• Интерфейсы сборки

Такой подход снизил сложность обработки при сохранении высокой точности.

Производственный процесс

Пошаговый процесс производства

1. Производство металлических добавок SLM

Исходная структура компонента была изготовлена ​​с использованием технологии селективного лазерного плавления (SLM).

Этот процесс позволил создать сложную легкую геометрию, которую было бы трудно изготовить с использованием традиционных методов обработки.

Ключевые преимущества:

• Снижение отходов материала

• Повышенная гибкость дизайна

• Подходит для сложных робототехнических конструкций.

Требуется изображение:

Процесс печати методом плавления металлического порошка.

2. Обработка прецизионных деталей на станке с ЧПУ.

После аддитивного производства деталь подверглась прецизионной обработке на станке с ЧПУ.

Для обработки критически важных функциональных поверхностей использовался 5-осевой обрабатывающий центр.

Обработанные функции включали:

• Места установки подшипников

• Прецизионные отверстия

• Соединительные поверхности

• Особенности выравнивания

Преимущества 5-осевой обработки:

• Сокращенные настройки

• Улучшенная консистенция поверхности

• Улучшенная точность позиционирования

Требуется изображение:

5-осевой станок с ЧПУ для обработки алюминиевого корпуса робота.

3. Отделка поверхности

После механической обработки деталь получила поверхностную обработку в соответствии с требованиями заказчика.

Процесс:

• Удаление заусенцев

• Подготовка поверхности

• Дробеструйная очистка

• Анодирование

Финальная отделка улучшилась:

• Внешний вид поверхности

• Коррозионная стойкость

• Долговечность продукта

Требуется изображение:

Готовый алюминиевый роботизированный компонент.

4. Точный контроль

Перед доставкой каждый критический размер был проверен с использованием профессионального инспекционного оборудования.

Методы проверки включали:

Результаты производства

Предоставление надежного решения для роботизированных компонентов

Благодаря сочетанию аддитивного производства и прецизионной обработки на станках с ЧПУ в окончательном корпусе шарнира гуманоидного робота были достигнуты:

Легкая конструкция

Оптимизированная геометрия позволила сократить количество ненужного материала, сохранив при этом механические характеристики.

Точность сборки

Точность критически важных интерфейсов составляет ±0,01 мм, что обеспечивает надежную роботизированную сборку.

Гибкость производства

Гибридный процесс позволил быстро разработать сложные прототипы роботов без ущерба для точности.

Почему гибридная обработка SLM и CNC была правильным выбором

Может ли 3D-печать металлом заменить обработку деталей роботов на станке с ЧПУ?

Для сложных робототехнических компонентов аддитивное производство и обработка на станках с ЧПУ являются скорее взаимодополняющими технологиями, чем альтернативами.

3D-печать металлом идеально подходит для:

• Сложная геометрия

• Легкие конструкции

• Разработка прототипа

Обработка с ЧПУ остается необходимой для:

• Прецизионные интерфейсы

• Жесткие допуски

• Функциональные монтажные поверхности

Такое сочетание предоставляет инженерам большую свободу проектирования при сохранении точности изготовления.

Контроль качества компонентов робототехники

Прецизионные роботизированные детали требуют строгого контроля качества на протяжении всего производственного процесса.

Dawang Precision применяет методы контроля, в том числе:

• Обзор чертежей САПР

• Измерение в процессе

• Инспекция ШМ

• Окончательная проверка размеров

Это гарантирует, что каждый компонент соответствует требуемым спецификациям перед поставкой.

Часто задаваемые вопросы

Почему для этого корпуса робота SLM объединили с обработкой на станке с ЧПУ?

Производство SLM позволяет создавать сложные легкие конструкции, а обработка на станках с ЧПУ обеспечивает точность, необходимую для интерфейсов сборки. Сочетание обеих технологий обеспечивает более высокую производительность, чем любой из процессов по отдельности.

Какого допуска можно достичь для частей робота-гуманоида?

Прецизионная обработка с ЧПУ позволяет добиться жестких допусков в зависимости от материала, геометрии и требований к конструкции. Для этого проекта критические размеры достигли ±0,01 мм.

Можете ли вы изготовить индивидуальные компоненты робота-гуманоида из файлов САПР?

Да. Команды инженеров могут оценивать модели САПР, оптимизировать производственные процессы и производить прототипы или мелкосерийные роботизированные компоненты в соответствии с требованиями клиентов.

Какие материалы подходят для конструктивных компонентов роботов?

Обычные материалы включают алюминиевые сплавы, титановые сплавы и нержавеющие стали. Алюминий часто выбирают для корпусов роботов из-за его легкости и хорошей обрабатываемости.

Итоговое резюме

Этот проект совместного жилья для гуманоидных роботов демонстрирует, как передовые производственные технологии могут работать вместе для решения сложных инженерных задач.

Объединив аддитивное производство SLM, 5-осевую обработку с ЧПУ и прецизионный контроль, Dawang Precision предоставила надежное производственное решение для компонентов роботов нового поколения.