CN104959976A - 一种用于轮胎生产设备的机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于轮胎生产设备的机械手，包括：固定板，固定板的两端安装有支架板，支架板上开设有转动孔；换向电机，换向电机安装在固定板上，在换向电机的输出轴上安装有换向轴；传动杆，传动杆的两端架设在支架板上，换向轴啮合至传动杆；导向块，导向块滑设在传动杆上，传动杆转动能带动导向块沿传动杆的轴线方向往复移动。其结构上改进后，夹取方便、轮胎支撑性好。并且，传动杆由碳纤维复合材料制成，导向块由聚甲醛复合材料制成，刚性和强度高、生产成本低、制造周期短。
Description
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种机械手，特别是一种用于轮胎生产设备的机械手。
背景技术
目前的轮胎生产中，上下料和输送过程普遍采用人工进行，生产效率低下，劳动强度高。
中国专利CN103434840A公开了一种轮胎抓手，包括轮胎托架、主轴、联轴器、丝杆螺母机构及其驱动装置、连杆、齿轮齿条机构、齿条驱动装置和托盘，该轮胎抓手既可以适用多种规格轮胎的抓取，也可用于同种规格轮胎的抓取。
上述的机械手采用抓取的形式夹取轮胎，轮胎需要码垛整齐不然夹取不方便，结构设计不够合理。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种夹取方便、轮胎支撑性好的用于轮胎生产设备的机械手。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于轮胎生产设备的机械手，其特征在于，包括：
固定板，固定板的两端安装有支架板，支架板上开设有转动孔；
换向电机，换向电机安装在固定板上，在换向电机的输出轴上安装有换向轴；
传动杆，传动杆的两端架设在支架板上，换向轴啮合至传动杆；
导向块，导向块滑设在传动杆上，传动杆转动能带动导向块沿传动杆的轴线方向往复移动。
在上述的一种用于轮胎生产设备的机械手中，传动杆由碳纤维复合材料制成，碳纤维复合材料主要由以下组分(以重量份数计)组成：碳纤维：100份，环氧树脂：60-90份，增强填料：5-15份，固化剂：5-20份，分散剂：1-5份。
本发明用于轮胎生产设备的机械手的传动杆采用碳纤维复合材料制成，碳纤维复合材料是一种轻质高强复合材料，性能优良。在碳纤维复合材料中树脂基复合材料的应用最为广泛，其中，碳纤维/环氧树脂基复合材料的比强度是冷轧钢的近20倍，比模量是钢的3倍。因此，由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料比重小、刚性和强度高，完全可以代替金属材料使用。因此，本发明选择碳纤维复合材料代替金属材料制备传动杆，不仅可以获得比重小、刚性和强度高的传动杆，还可以避免进行金加工工艺，极大的节约了加工工序和加工刀具设备等费用，降低生产成本，缩短传动杆的制造周期。
在上述的一种用于轮胎生产设备的机械手中，碳纤维预先经过表面改性处理，表面改性处理工艺为：碳纤维先经硝酸预处理之后，再用经陈化后的表面改性剂进行改性处理。
由于碳纤维表面活动和表面张力较低，化学惰性较大，因此，与环氧树脂的浸润性和界面结合性能较差。因此，要得到性能优异的碳纤维复合材料，必须对碳纤维进行表面改性，使其与环氧树脂的界面结合性能得到改善。现有技术中对碳纤维进行表面改性的方法中往往伴随着高温、强氧化等条件，会对碳纤维造成刻蚀和损伤，从而导致纤维强度降低，影响制品的最终性能。因此，本发明对碳纤维表面改性处理分为预处理和改性处理两步，缺一不可。在本发明中，碳纤维先经过硝酸氧化处理后，再用经陈化后的表面改性剂进行改性处理。因为，研究发现，经硝酸氧化处理后的碳纤维与未经过硝酸氧化处理的碳纤维均采用陈化后的表面改性剂进行改性处理，得到的复合材料经检测后发现，经硝酸处理后的碳纤维制成的复合材料的强度是未经硝酸氧化处理直接进行表面改性后制得的复合材料的强度2.5倍以上。
在上述的一种用于轮胎生产设备的机械手中，表面改性剂由偶联剂、硅酸乙酯、固体酸按质量比1：(0.4-0.6)：(0.01-0.03)组成。本发明表面改性剂采用将偶联剂与硅酸乙酯联用，以固体酸位催化剂，通过溶胶-凝胶法制备出一种不需要高温、强氧化等条件的碳纤维表面改性剂，因此，本发明在不降低碳纤维力学性能的同时，可以有效提高碳纤维与环氧树脂的界面结合能力。本发明中，偶联剂优选硅烷偶联剂，固体酸优选对甲苯磺酸。
在上述的一种用于轮胎生产设备的机械手中，环氧树脂为经过橡胶弹性体增韧改性后的环氧树脂。本发明采用的环氧树脂为经过橡胶弹性体增韧改性后的环氧树脂，其冲击强度和断裂伸长率较高。
在上述的一种用于轮胎生产设备的机械手中，增强填料为粒径在50-100nm的氧化铬、氧化铝、碳化硅、氮化硼、玻璃微珠中的一种或多种。增强填料可以降低传动杆的生产成本，同时也能改善制品传动杆的强度、断裂韧性等性能。但是增强填料的增强效应取决于增强填料与基体的相容性。因此，本发明相应的添加了一定重量份数的分散剂，增强填料在分散剂的作用下，可均匀分散在基体中，改善两者之间的界面状况，进而改善复合材料的性能。本发明分散剂可以选择TAS-2A等常规分散剂即可。
此外，本发明碳纤维复合材料中还有固化剂成分，固化剂为过氧化甲乙酮、甲基四氢邻苯二甲酸酐、二氨基二苯甲烷中的一种。
本发明采用碳纤维复合材料制备传动杆的制备方法主要包括以下步骤：
S1、将碳纤维先经硝酸预处理之后，再用经陈化后的表面改性剂进行改性处理，制得改性碳纤维；
S2、然后按照重量份数称取上述制得的改性碳纤维进行超声分散，然后加入一定重量份数的环氧树脂在80-150℃下反应1-3h，然后加入一定量的增强填料、分散剂和固化剂后充分搅拌得到物料；
S3、将上述物料注入模具中，在80-120℃，10-20MPa下固化成型，脱模制得传动杆。
本发明步骤S1中表面改性剂通过如下方法配制而成：先将硅酸乙酯、固体酸按比例混合加入无水乙醇溶剂中并搅拌得到溶液A，同时将一定量的偶联剂加入无水乙醇溶剂中并搅拌得到溶液B，然后将溶液B缓慢滴加到溶液A中，搅拌静置后制得表面改性剂。
本发明步骤S1中碳纤维表面改性的具体过程为：在碳纤维中加入缓慢加入硝酸，然后在120-150℃下冷凝回流3-4h，处理后用去离子水和无水乙醇反复清洗至pH＞6，然后在60-80℃下干燥后置于恒温恒湿室20-30h，得到预处理后的碳纤维。然后将预处理后的碳纤维浸入配制好的表面改性剂中5-10min，然后以5-8cm/min的速度提拉，然后用保鲜膜密封碳纤维，20-30h后在保鲜膜上打孔，使表面改性剂吸收空气中的水分，使水解缩聚有效进行，此外，还能防止生成的薄膜因为干燥速度过快而开裂。然后在恒温恒湿条件下保存3-5天后再将碳纤维进行干燥，干燥温度为70-80℃，升温速度为0.25-0.5℃/min。
此外，本发明用于轮胎生产设备的机械手中的导向块由聚甲醛复合材料制成，聚甲醛复合材料主要由以下成分(以重量份数计)组成：POM：100份，聚四氟乙烯：15-30份，丁腈橡胶：10-20份，增强纤维：20-40份，金属粉：5-15份，偶联剂：1-5份，分散剂：1-3份，稳定剂：1-5份。
聚甲醛俗称赛钢或夺钢，具有类似金属的洛氏硬度、强度和钢性，在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性、耐疲劳性，并具有弹性和良好的耐化学品性。因此，本发明导向块采用聚甲醛复合材料代替金属材料制成，不需要进行金加工工艺，不仅极大的节约了加工工序和加工刀具设备等费用，降低了生产成本，还缩短了导向块的制造周期，却获得了性能更好的导向块。
本发明还对聚甲醛复合材料的组成成分及其重量份数进行了重新配伍，在聚甲醛基体中加入了一定重量份数的聚四氟乙烯、丁腈橡胶、增强纤维、金属粉和其它助剂。
在聚甲醛基体中加入聚四氟乙烯形成共混合金，虽然会使聚甲醛复合材料的力学性能和加工性能劣化，但是，由于聚四氟乙烯摩擦系数比聚甲醛小，耐磨性比聚甲醛好，且其熔融温度低于聚甲醛。可偏析在聚甲醛复合材料的表面上层，使聚甲醛复合材料表面和摩擦副表面之间的摩擦形式部分转化为添加高分子化合物的表面和摩擦副表面之间的摩擦形式从而减小对聚甲醛复合材料表面所产生的摩擦阻力，提高聚甲醛复合材料的耐磨性能。本发明加入聚甲醛基体中的聚四氟乙烯粒径对于最终改性效果的发挥非常重要，它的粒径越细，在聚甲醛基体中的分散均匀，发挥的效果越好。因此，本发明进一步优选粒度通过300目筛的聚四氟乙烯。
在聚甲醛基体中加入丁腈橡胶可对聚甲醛产生良好的合金化效果，改善聚甲醛复合材料的力学性能。由于本申请聚甲醛复合材料的配伍合理，丁腈橡胶只需要添加上述重量份数就能达到较好的效果。
由于聚四氟乙烯的加入会劣化聚甲醛复合材料的力学性能和加工性能，因此，本发明又在聚甲醛复合材料中添加了增强纤维和金属粉，以改善聚甲醛复合材料的力学性能。
作为优选，丁腈橡胶中丙烯腈含量在43-46％。丁腈橡胶中丙烯腈含量越高，丁腈橡胶的溶解度参数逐渐接近聚甲醛，与聚甲醛的相容性越好，使合金冲击强度强度越高。
作为优选，增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、晶须、石棉纤维及金属纤维中的一种或多种。进一步优选增强纤维的直径小于10μm，长度为1-3mm。但是，由于增强纤维的分子结构与聚甲醛基体结构没有形成键能的可能，彼此混合的作用力仅为范德华尔引力。为了增强两者相互混合之间的作用力，使两者有分子键能，本发明将增强纤维表面用偶联剂进行处理，在增强纤维与聚甲醛基体中起一个“加桥”的作用力。对于偶联剂的选择，本发明进一步优选有机硅烷偶联剂。
作为优选，增强纤维为晶须与玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、石棉纤维、金属纤维中的一种或多种的混合，其中，晶须占增强纤维总量的40-60％。
由于晶须是一种具有高强度、高模量和高伸长率的以单晶形式生长成的一种纤维，其直径非常小(微米数量级)，不含有通常材料中存在的缺陷。因此，本发明增强纤维进一步优选晶须与玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、石棉纤维、金属纤维中的一种或多种的混合。更为优选晶须与玻璃纤维的混合，且晶须为钛酸钾晶须，玻璃纤维为无碱的E-玻璃纤维或S-玻璃纤维。为了使成本与性能相对平衡，晶须占增强纤维总量的40-60％。
作为优选，金属粉为粒径在100-500nm的铜粉、锌粉、铁粉中的一种。金属粉可改善聚甲醛复合材料的传热性、摩擦磨损性能、韧性、尺寸稳定性和抗蠕变性等。而且，本发明金属粉在分散剂和偶联剂的作用下，可均匀分散在聚甲醛基体中，改善两者之间的界面状况，进而改善聚甲醛复合材料的性能。本发明分散剂可以选择TAS-2A等常规分散剂即可。
本发明在聚甲醛复合材料中还添加了一定重量份数的稳定剂。因为聚甲醛分子主链是由单一的C-O键连接而成，由于聚甲醛分子主链上两个相邻氧原子对亚甲基氢原子有较强的活化作用，导致了聚甲醛在熔融加工和使用过程中，具有明显的解聚倾向，特别是在受到热、氧、应力的作用下大分子极易断链，发生连续脱甲醛的降解反应，而分解产生的甲醛以及由甲醛氧化生成的微量甲酸又将促进分解，加速脱甲醛反应，造成聚甲醛热稳定性较差。因此，本发明在聚甲醛复合材料中加入稳定剂加以应对。进一步优选稳定剂由抗氧剂、甲醛吸收剂和甲酸吸收剂组成，重量份数比为1：(1-2)：(1-2)。
本发明采用聚甲醛复合材料制备导向块的制备方法主要包括以下步骤：
S1、按照上述聚甲醛复合材料的组成成分及重量份数称取原料，并将聚甲醛进行烘干处理；
S2、将上述原料混合均匀后进行挤出造粒，得到粒料；
S3、将高速注塑机中的料筒加热到180-220℃，然后将上述制备得到的粒料添加到料筒中，加热到熔融状态，然后经喷嘴注射到模具中，经保压、冷却成型后制备得到导向块。
在本发明导向块的制备方法中，步骤S2挤出造粒过程中挤出工艺条件为：料筒温度：加料段：160-170℃，压缩段：170-180℃，均化段：175-190℃；口模温度为150-160℃；螺杆转速为15-25r/min。
步骤S3注射过程中工艺条件为：模温温度为100-120℃，注射压力为80-110MPa，保压压力为60-80MPa，保压时间为8-12s，冷却时间为30-60s。
在上述的一种用于轮胎生产设备的机械手中，传动杆包括换向齿轮和安装在换向齿轮两侧的丝杆，丝杆与换向齿轮的轴线重合，换向齿轮啮合至换向轴。
在上述的一种用于轮胎生产设备的机械手中，导向块包括导向板和固连在导向板上的顶块，导向板上开设有导向孔，导向孔与丝杆啮合。
在上述的一种用于轮胎生产设备的机械手中，导向块有两块，导向块对称分布在传动杆两侧。
在上述的一种用于轮胎生产设备的机械手中，顶块设有圆弧形的支撑面，两支撑面背对设置。
在上述的一种用于轮胎生产设备的机械手中，导向板呈“U”字形，包括两支撑边和连接两支撑边的顶边，导向孔开设在顶边上，顶块固连在两支撑边的端部，支架板位于导向板内。
与现有技术相比，本发明具有以下几个优点：
1.通过传动杆带动导向块往复滑动，能使导向块夹紧工件，动作稳定，控制精度高。
2.传动杆设置换向齿轮和设置在换向齿轮两侧的正反丝杆，能同时推动换向齿轮两侧的导向块移动，受力均匀，稳定性好。
3.传动杆由碳纤维复合材料制成，比重小、刚性和强度高、生产成本低、制造周期短。
4.导向块由聚甲醛复合材料制成，硬度、强度、钢性和耐磨性等性能好，成本低。
5.导向板设置成“U”字形，可以将支架板夹在导向板内，支架板能限制导向板的行程，结构稳定，导向性好。
附图说明
图1是本发明中导向块收缩时的结构示意图。
图2是本发明中导向块伸出时的结构示意图。
图中，1、固定板；2、换向电机；3、传动杆；4、换向轴；5、导向块；51、顶块；511、支撑面；52、导向板；521、顶边；522、支撑边；523、导向孔；6、支架板；7、加强板；。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1和图2所示，本用于轮胎生产设备的机械手，包括：固定板1，固定板1呈矩形，在固定板1的两端安装有支架板6，两支架板6相互平行，支架板6上开设有转动孔，在支架板6的另一端安装有加强板7；换向电机2，换向电机2安装在固定板1上，换向电机2的输出轴贯穿固定板1，在换向电机2的输出轴上安装有换向轴4，换向轴4上开设有螺纹；传动杆3，传动杆3的两端架设在支架板6上，换向轴4啮合至传动杆3；导向块5，导向块5滑设在传动杆3上，传动杆3转动能带动导向块5沿传动杆3的轴线方向往复移动。
换向电机2转动带动功能换向轴4转动，换向轴4啮合传动杆3并带动传动杆3转动，传动杆3的两端架设在支架板6上，因此传动杆3的位置固定，在传动杆3上套设的导向块5沿传动杆3的轴线移动，导向块5能伸出或缩回来夹取或脱开轮胎。
传动杆3包括换向齿轮和安装在换向齿轮两侧的丝杆，换向齿轮两侧的丝杆分别为正丝杆和反丝杆，即换向齿轮转动，套设在丝杆上的导向块5能同时向外或向内移动，丝杆与换向齿轮的轴线重合，换向齿轮啮合至换向轴4。
传动杆3的设置能同时带动两个导向块5移动，移动速度和行程一致，统一性好，受力均匀，稳定性好，能确保机械手夹取在轮胎的中心。
导向块5包括导向板52和固连在导向板52上的顶块51，导向板52上开设有导向孔523，导向孔523与丝杆啮合，导向块5有两块，导向块5对称分布在传动杆3两侧，顶块51设有圆弧形的支撑面511，两支撑面511背对设置。
导向板52呈“U”字形，包括两支撑边522和连接两支撑边522的顶边521，顶块51固连在两支撑边522的端部，因此导向板52与顶块51形成一个封闭的矩形槽，支架板6穿过矩形槽，导向块5相对于支架板6滑动，支架板6能限定顶边521的行程，导向孔523开设在顶边521上，支架板6位于导向板52内。
导向板52上的导向孔523连接在丝杆上能带动顶块51移动，导向板52能确保顶块51的已经方向和位置一致，重复性好，结构稳定。
其中，上述传动杆3由碳纤维复合材料制成，碳纤维复合材料主要由以下组分(以重量份数计)组成：碳纤维：100份，环氧树脂：60-90份，增强填料：5-15份，固化剂：5-20份，分散剂：1-5份。
上述导向块5由聚甲醛复合材料制成，聚甲醛复合材料主要由以下成分(以重量份数计)组成：POM：100份，聚四氟乙烯：15-30份，丁腈橡胶：10-20份，增强纤维：20-40份，金属粉：5-15份，偶联剂：1-5份，分散剂：1-3份，稳定剂：1-5份。
传动杆2的制备实施例：
表1：实施例1-4制备传动杆的碳纤维复合材料的组成成分及其重量份数
实施例1：
按表1中实施例1称取原料，原料中环氧树脂为经过橡胶弹性体增韧改性后的环氧树脂，增强填料为粒径在50-100nm的碳化硅，分散剂为TAS-2A，固化剂为过氧化甲乙酮。
同时，配制表面改性剂：先将硅酸乙酯、固体酸按比例混合加入无水乙醇溶剂中并搅拌得到溶液A，同时将一定量的偶联剂加入无水乙醇溶剂中并搅拌得到溶液B，然后将溶液B缓慢滴加到溶液A中，搅拌静置后制得表面改性剂，表面改性剂中偶联剂、硅酸乙酯、固体酸按质量比1：0.5：0.02。
然后，将原料中碳纤维先经过改性处理，改性处理的过程为：在碳纤维中加入缓慢加入硝酸，然后在120℃下冷凝回流3h，处理后用去离子水和无水乙醇反复清洗至pH＞6，然后在60℃下干燥后置于恒温恒湿室30h，得到预处理后的碳纤维。然后将预处理后的碳纤维浸入配制好的表面改性剂中5min，然后以5cm/min的速度提拉，然后用保鲜膜密封碳纤维，20h后在保鲜膜上打孔，使表面改性剂吸收空气中的水分，使水解缩聚有效进行，此外，还能防止生成的薄膜因为干燥速度过快而开裂。然后在恒温恒湿条件下保存3天后再将碳纤维进行干燥，干燥温度为80℃，升温速度为0.25℃/min。
然后将制得的改性碳纤维进行超声分散，然后加入环氧树脂在80℃下反应3h，然后加入增强填料、分散剂和固化剂后充分搅拌得到物料。最后将物料注入模具中，在80℃，20MPa下固化成型，脱模制得传动杆。
实施例2：
按表1中实施例2称取原料，原料中环氧树脂为经过橡胶弹性体增韧改性后的环氧树脂，增强填料为粒径在50-100nm的碳化硅，分散剂为TAS-2A，固化剂为过氧化甲乙酮。
同时，配制表面改性剂：先将硅酸乙酯、固体酸按比例混合加入无水乙醇溶剂中并搅拌得到溶液A，同时将一定量的偶联剂加入无水乙醇溶剂中并搅拌得到溶液B，然后将溶液B缓慢滴加到溶液A中，搅拌静置后制得表面改性剂，表面改性剂中偶联剂、硅酸乙酯、固体酸按质量比1：0.5：0.02。
然后，将原料中碳纤维先经过改性处理，改性处理的过程为：在碳纤维中加入缓慢加入硝酸，然后在130℃下冷凝回流4h，处理后用去离子水和无水乙醇反复清洗至pH＞6，然后在70℃下干燥后置于恒温恒湿室25h，得到预处理后的碳纤维。然后将预处理后的碳纤维浸入配制好的表面改性剂中6min，然后以6cm/min的速度提拉，然后用保鲜膜密封碳纤维，25h后在保鲜膜上打孔，使表面改性剂吸收空气中的水分，使水解缩聚有效进行，此外，还能防止生成的薄膜因为干燥速度过快而开裂。然后在恒温恒湿条件下保存4天后再将碳纤维进行干燥，干燥温度为75℃，升温速度为0.3℃/min。
然后将制得的改性碳纤维进行超声分散，然后加入环氧树脂在100℃下反应2h，然后加入增强填料、分散剂和固化剂后充分搅拌得到物料。最后将物料注入模具中，在100℃，15MPa下固化成型，脱模制得传动杆。
实施例3：
按表1中实施例3称取原料，原料中环氧树脂为经过橡胶弹性体增韧改性后的环氧树脂，增强填料为粒径在50-100nm的碳化硅，分散剂为TAS-2A，固化剂为过氧化甲乙酮。
同时，配制表面改性剂：先将硅酸乙酯、固体酸按比例混合加入无水乙醇溶剂中并搅拌得到溶液A，同时将一定量的偶联剂加入无水乙醇溶剂中并搅拌得到溶液B，然后将溶液B缓慢滴加到溶液A中，搅拌静置后制得表面改性剂，表面改性剂中偶联剂、硅酸乙酯、固体酸按质量比1：0.5：0.02。
然后，将原料中碳纤维先经过改性处理，改性处理的过程为：在碳纤维中加入缓慢加入硝酸，然后在140℃下冷凝回流4h，处理后用去离子水和无水乙醇反复清洗至pH＞6，然后在75℃下干燥后置于恒温恒湿室28h，得到预处理后的碳纤维。然后将预处理后的碳纤维浸入配制好的表面改性剂中8min，然后以7cm/min的速度提拉，然后用保鲜膜密封碳纤维，28h后在保鲜膜上打孔，使表面改性剂吸收空气中的水分，使水解缩聚有效进行，此外，还能防止生成的薄膜因为干燥速度过快而开裂。然后在恒温恒湿条件下保存4天后再将碳纤维进行干燥，干燥温度为76℃，升温速度为0.4℃/min。
然后将制得的改性碳纤维进行超声分散，然后加入环氧树脂在120℃下反应2h，然后加入增强填料、分散剂和固化剂后充分搅拌得到物料。最后将物料注入模具中，在110℃，16MPa下固化成型，脱模制得传动杆。
实施例4：
按表1中实施例4称取原料，原料中环氧树脂为经过橡胶弹性体增韧改性后的环氧树脂，增强填料为粒径在50-100nm的碳化硅，分散剂为TAS-2A，固化剂为过氧化甲乙酮。
同时，配制表面改性剂：先将硅酸乙酯、固体酸按比例混合加入无水乙醇溶剂中并搅拌得到溶液A，同时将一定量的偶联剂加入无水乙醇溶剂中并搅拌得到溶液B，然后将溶液B缓慢滴加到溶液A中，搅拌静置后制得表面改性剂，表面改性剂中偶联剂、硅酸乙酯、固体酸按质量比1：0.5：0.02。
然后，将原料中碳纤维先经过改性处理，改性处理的过程为：在碳纤维中加入缓慢加入硝酸，然后在150℃℃下冷凝回流4h，处理后用去离子水和无水乙醇反复清洗至pH＞6，然后在80℃下干燥后置于恒温恒湿室20h，得到预处理后的碳纤维。然后将预处理后的碳纤维浸入配制好的表面改性剂中10min，然后以8cm/min的速度提拉，然后用保鲜膜密封碳纤维，30h后在保鲜膜上打孔，使表面改性剂吸收空气中的水分，使水解缩聚有效进行，此外，还能防止生成的薄膜因为干燥速度过快而开裂。然后在恒温恒湿条件下保存5天后再将碳纤维进行干燥，干燥温度为70℃，升温速度为0.25℃/min。
然后将制得的改性碳纤维进行超声分散，然后加入环氧树脂在150℃下反应1h，然后加入增强填料、分散剂和固化剂后充分搅拌得到物料。最后将物料注入模具中，在120℃，10MPa下固化成型，脱模制得传动杆。
对比例1与实施例3的区别仅在于：对比例1中碳纤维表面改性处理时没有经过硝酸预处理。
对比例2与实施例3的区别仅在于：对比例2中碳纤维表面改性处理为氧化处理。
对比例3与实施例3的区别仅在于：对比例3的环氧树脂为普通环氧树脂。
将本发明实施例1-4和对比例1-3制得的传动杆进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2，性能测试结果
从表2可知，本发明碳纤维复合材料中的组分及其重量份数都对碳纤维复合材料的最终制品的性能影响很大，碳纤维复合材料的组成成分及其重量份数在本申请范围内时，制品传动杆的性能较佳。
实施例5-8与实施例1-4的区别仅在于，表面改性剂中偶联剂、硅酸乙酯、固体酸按质量比1：0.4：0.01。
实施例9-12与实施例1-4的区别仅在于，表面改性剂中偶联剂、硅酸乙酯、固体酸按质量比1：0.4：0.02。
实施例13-16与实施例1-4的区别仅在于，表面改性剂中偶联剂、硅酸乙酯、固体酸按质量比1：0.4：0.03。
实施例17-20与实施例1-4的区别仅在于，表面改性剂中偶联剂、硅酸乙酯、固体酸按质量比1：0.5：0.01。
实施例21-24与实施例1-4的区别仅在于，表面改性剂中偶联剂、硅酸乙酯、固体酸按质量比1：0.5：0.03。
实施例25-28与实施例1-4的区别仅在于，表面改性剂中偶联剂、硅酸乙酯、固体酸按质量比1：0.6：0.01。
实施例29-32与实施例1-4的区别仅在于，表面改性剂中偶联剂、硅酸乙酯、固体酸按质量比1：0.6：0.02。
实施例33-36与实施例1-4的区别仅在于，表面改性剂中偶联剂、硅酸乙酯、固体酸按质量比1：0.6：0.03。
实施例37-72与实施例1-36的区别仅在于，固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐。
实施例73-108与实施例1-36的区别仅在于，固化剂为二氨基二苯甲烷。
实施例109-216与实施例1-108的区别仅在于，增强填料为氧化铬。
实施例217-324与实施例1-108的区别仅在于，增强填料为氧化铝。
实施例325-432与实施例1-108的区别仅在于，增强填料为氮化硼。
实施例433-540与实施例1-108的区别仅在于，增强填料为玻璃微珠。
实施例541-648与实施例1-108的区别仅在于，增强填料为氧化铬与碳化硅按质量比为1:1的混合。
实施例649-756与实施例1-108的区别仅在于，增强填料为碳化硅、氮化硼、玻璃微珠按质量比为1:1:1的混合。
实施例757-864与实施例1-108的区别仅在于，增强填料为氧化铬、氧化铝、碳化硅、氮化硼按质量比为1：1：1:1的混合。
实施例865-972与实施例1-108的区别仅在于，增强填料为氧化铬、氧化铝、碳化硅、氮化硼、玻璃微珠按质量比为1：1:1:1:1的混合。
导向块5的制备实施例：
表3：实施例1-4制备导向块的聚甲醛复合材料的组成成分及其重量份数
实施例1：
按照表3中实施例1聚甲醛复合材料的组成成分及重量份数称取原料。原料中：聚甲醛经烘干处理，聚四氟乙烯的粒度通过300目筛，丁腈橡胶中丙烯腈含量为45％，增强纤维为直径小于10μm，长度为1-3mm的钛酸钾晶须和无碱的E-玻璃纤维按重量比1:1的混合，金属粉为粒径在100-500nm的铁粉，偶联剂为有机硅烷偶联剂，分散剂为TAS-2A，稳定剂由抗氧剂、甲醛吸收剂和甲酸吸收剂按重量份数比为1：1：1混合而成。
然后将上述原料混合均匀后进行挤出造粒，得到粒料。挤出造粒过程中挤出工艺条件为：料筒温度：加料段：160℃，压缩段：170℃，均化段：175℃；口模温度为150℃；螺杆转速为15r/min。
最后，将高速注塑机中的料筒加热到180℃，然后将上述制备得到的粒料添加到料筒中，加热到熔融状态，然后经喷嘴注射到温度为100℃模具中，注射压力为80MPa，在60MPa压力下保压8s，冷却30s成型后制备得到导向块。
实施例2：
按照表3中实施例2聚甲醛复合材料的组成成分及重量份数称取原料。原料中：聚甲醛经烘干处理，聚四氟乙烯的粒度通过300目筛，丁腈橡胶中丙烯腈含量为45％，增强纤维为直径小于10μm，长度为1-3mm的钛酸钾晶须和无碱的E-玻璃纤维按重量比1:1的混合，金属粉为粒径在100-500nm的铁粉，偶联剂为有机硅烷偶联剂，分散剂为TAS-2A，稳定剂由抗氧剂、甲醛吸收剂和甲酸吸收剂按重量份数比为1：1：1混合而成。
然后将上述原料混合均匀后进行挤出造粒，得到粒料。挤出造粒过程中挤出工艺条件为：料筒温度：加料段：165℃，压缩段：175℃，均化段：180℃；口模温度为155℃；螺杆转速为18r/min。
最后，将高速注塑机中的料筒加热到200℃，然后将上述制备得到的粒料添加到料筒中，加热到熔融状态，然后经喷嘴注射到温度为110℃模具中，注射压力为90MPa，在65MPa压力下保压10s，冷40s成型后制备得到导向块。
实施例3：
按照表3中实施例3聚甲醛复合材料的组成成分及重量份数称取原料。原料中：聚甲醛经烘干处理，聚四氟乙烯的粒度通过300目筛，丁腈橡胶中丙烯腈含量为45％，增强纤维为直径小于10μm，长度为1-3mm的钛酸钾晶须和无碱的E-玻璃纤维的混合，钛酸钾占增强纤维的40％，金属粉为粒径在100-500nm的铁粉，偶联剂为有机硅烷偶联剂，分散剂为TAS-2A，稳定剂由抗氧剂、甲醛吸收剂和甲酸吸收剂按重量份数比为1：1：1混合而成。
然后将上述原料混合均匀后进行挤出造粒，得到粒料。挤出造粒过程中挤出工艺条件为：料筒温度：加料段：168℃，压缩段：176℃，均化段：185℃；口模温度为158℃；螺杆转速为20r/min。
最后，将高速注塑机中的料筒加热到210℃，然后将上述制备得到的粒料添加到料筒中，加热到熔融状态，然后经喷嘴注射到温度为115℃模具中，注射压力为100MPa，在70MPa压力下保压11s，冷却50s成型后制备得到导向块。
实施例4：
按照表3中实施例4聚甲醛复合材料的组成成分及重量份数称取原料。原料中：聚甲醛经烘干处理，聚四氟乙烯的粒度通过300目筛，丁腈橡胶中丙烯腈含量为45％，增强纤维为直径小于10μm，长度为1-3mm的钛酸钾晶须和无碱的E-玻璃纤维的混合，钛酸钾占增强纤维的60％，金属粉为粒径在100-500nm的铁粉，偶联剂为有机硅烷偶联剂，分散剂为TAS-2A，稳定剂由抗氧剂、甲醛吸收剂和甲酸吸收剂按重量份数比为1：1：1混合而成。
然后将上述原料混合均匀后进行挤出造粒，得到粒料。挤出造粒过程中挤出工艺条件为：料筒温度：加料段：170℃，压缩段：180℃，均化段：190℃；口模温度为160℃；螺杆转速为25r/min。
最后，将高速注塑机中的料筒加热到220℃，然后将上述制备得到的粒料添加到料筒中，加热到熔融状态，然后经喷嘴注射到温度为120℃模具中，注射压力为110MPa，在80MPa压力下保压12s，冷却60s成型后制备得到导向块。
对比例1与实施例2的区别仅在于：对比例1导向块的材料为市售普通玻纤增强聚甲醛材料。
对比例2与实施例2的区别仅在于：对比例2中原料丁腈橡胶的丙烯腈含量为40％。
对比例3与实施例2的区别仅在于：对比例3中原料聚四氟乙烯的粒径为200目。
将上述实施例1-4和对比例1-3制得的导向块进行性能测试，测试结果如表4所示。
表4：性能测试结果
从表4可知，本发明聚甲醛复合材料配伍合理，制成的导向块的性能要明显优于普通聚甲醛复合材料制成的导向块的性能。因为，从对比例2和对比例3可知，原料中丁腈橡胶的丙烯腈含量和原料聚四氟乙烯的粒径等因素都对聚甲醛复合材料的性能具有非常大的影响。
实施例5-8与实施例1-4的区别仅在于：丁腈橡胶中丙烯腈含量为43％。
实施例9-12与实施例1-4的区别仅在于：丁腈橡胶中丙烯腈含量为44％。
实施例13-16与实施例1-4的区别仅在于：丁腈橡胶中丙烯腈含量为46％。
实施例16-32与实施例1-16的区别仅在于：金属粉为粒径在100-500nm的铜粉。
实施例33-48与实施例1-16的区别仅在于：金属粉为粒径在100-500nm的锌粉。
实施例49-96与实施例1-48的区别仅在于：稳定剂由抗氧剂、甲醛吸收剂和甲酸吸收剂按重量份数比为1：2：2混合而成。
实施例97-192与实施例1-96的区别仅在于：增强纤维为玻璃纤维。
实施例193-288与实施例1-96的区别仅在于：增强纤维为碳纤维。
实施例289-384与实施例1-96的区别仅在于：增强纤维为硼纤维。
实施例385-480与实施例1-96的区别仅在于：增强纤维为晶须。
实施例481-576与实施例1-96的区别仅在于：增强纤维为石棉纤维。
实施例577-672与实施例1-96的区别仅在于：增强纤维为金属纤维。
实施例673-768与实施例1-96的区别仅在于：增强纤维为钛酸钾晶须和无碱的S-玻璃纤维的混合。
实施例769-864与实施例1-96的区别仅在于：增强纤维为钛酸钾晶须和碳纤维的混合。
实施例865-960与实施例1-96的区别仅在于：增强纤维为钛酸钾晶须和硼纤维的混合。
实施例961-1056与实施例1-96的区别仅在于：增强纤维为钛酸钾晶须和石棉纤维的混合。
实施例1057-1152与实施例1-96的区别仅在于：增强纤维为钛酸钾晶须和金属纤维的混合。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处，同样都在本发明要求保护的范围内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (10)
1.一种用于轮胎生产设备的机械手，其特征在于，包括：
固定板，所述固定板的两端安装有支架板，所述支架板上开设有转动孔；
换向电机，所述换向电机安装在固定板上，在换向电机的输出轴上安装有换向轴；
传动杆，所述传动杆的两端架设在支架板上，所述换向轴啮合至传动杆；
导向块，所述导向块滑设在传动杆上，所述传动杆转动能带动导向块沿传动杆的轴线方向往复移动。
2.根据权利要求1所述的一种用于轮胎生产设备的机械手，其特征在于，所述传动杆由碳纤维复合材料制成，所述碳纤维复合材料主要由以下组分(以重量份数计)组成：碳纤维：100份，环氧树脂：60-90份，增强填料：5-15份，固化剂：5-20份，分散剂：1-5份。
3.根据权利要求2所述的一种用于轮胎生产设备的机械手，其特征在于，所述碳纤维预先经过表面改性处理，所述表面改性处理工艺为：碳纤维先经硝酸预处理之后，再用经陈化后的表面改性剂进行改性处理。
4.根据权利要求3所述的一种用于轮胎生产设备的机械手，其特征在于，所述表面改性剂由偶联剂、硅酸乙酯、固体酸按质量比1：(0.4-0.6)：(0.01-0.03)组成。
5.根据权利要求2所述的一种用于轮胎生产设备的机械手，其特征在于，所述增强填料为粒径在50-100nm的氧化铬、氧化铝、碳化硅、氮化硼、玻璃微珠中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种用于轮胎生产设备的机械手，其特征在于，所述传动杆包括换向齿轮和安装在换向齿轮两侧的丝杆，所述丝杆与换向齿轮的轴线重合，所述换向齿轮啮合至换向轴。
7.根据权利要求6所述的一种用于轮胎生产设备的机械手，其特征在于，所述导向块包括导向板和固连在导向板上的顶块，所述导向板上开设有导向孔，所述导向孔与丝杆啮合。
8.根据权利要求1、6或7所述的一种用于轮胎生产设备的机械手，其特征在于，所述导向块有两块，所述导向块对称分布在传动杆两侧。
9.根据权利要求7所述的一种用于轮胎生产设备的机械手，其特征在于，所述顶块设有圆弧形的支撑面，两支撑面背对设置。
10.根据权利要求7所述的一种用于轮胎生产设备的机械手，其特征在于，所述导向板呈“U”字形，包括两支撑边和连接两支撑边的顶边，所述导向孔开设在顶边上，所述顶块固连在两支撑边的端部，所述支架板位于导向板内。
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