一、项目背景
珠三角自动化设备企业自研 12kg 负载六轴协作机器人，样机测试阶段出现两大核心难题：高速往复运动末端抖动明显、关节支架长期循环运动出现塑性变形；客户无专职仿真工程师，自建团队软硬件年投入超 180 万，预算有限，寻求专业CAE 代做外包咨询，完成整机有限元分析、仿真分析，实现轻量化与刚度平衡。企业核心诉求：在保证额定负载不变前提下，降低机器人整机自重，消除共振抖动，输出完整优化方案与仿真报告，支撑机器人量产与机器人行业资质认证。
二、友商科技仿真服务内容
一站式全链条CAE 仿真、CAE 分析服务，覆盖多学科联合仿真：
- 整机静力学有限元分析：12kg 额定负载、18kg 极限超载下各关节、大臂、底座应力、形变计算；
- 模态振动仿真：提取前 12 阶固有频率，匹配伺服电机运行频段，排查共振区间；
- 瞬态动力学仿真：高速启停、抓取冲击工况，模拟关节瞬时冲击应力；
- 拓扑轻量化优化仿真：在强度约束下自动生成轻量化结构方案。模型处理：整机多零件装配接触仿真，精准模拟轴承、减速器、法兰装配间隙与摩擦关系。
三、仿真原始数据与核心缺陷
- 静力学：大臂根部最大应力 432MPa，超出铝合金材料许用应力，长期重载出现永久变形；末端最大形变 0.86mm，定位精度无法满足 ±0.05mm 加工需求；
- 模态分析：设备 3 阶固有频率与伺服电机 2800r/min 工作频段重合，高速运行共振抖动，末端定位误差放大至 0.3mm；
- 自重缺陷：原始整机自重 58kg，搬运安装成本高，轻量化空间巨大。
四、友商科技落地优化改善方案
依托仿真数据输出 4 套可加工优化方案，全部完成二次仿真校核：
- 大臂拓扑优化设计：镂空加强筋一体化结构，整机自重下降 19% 至 47kg，最大应力降至 225MPa，安全系数提升至 2.4；
- 底座增加阻尼减振结构，调整壁厚分布，整机固有频率避开电机工作区间，彻底消除共振抖动；
- 关节法兰加厚局部应力集中区域，优化圆角过渡，冲击工况形变缩减 71%；
- 线缆走线槽一体化集成设计，减少外部辅助支架，进一步降低整机装配复杂度。
五、项目落地成果
- 成本优化：整机材料成本降低 12%，轻量化后单台运输、安装人工成本下降 20%；
- 性能提升：末端静态形变降至 0.21mm，定位精度稳定达标，高速运行无抖动，连续 800 小时耐久测试无变形、无裂纹；
- 研发投入：选择CAE 服务、代做外包咨询，无需采购仿真软件、招聘专职工程师，一次性仿真投入仅为自建团队年成本 1/12；
- 行业落地：该款协作机器人现已批量应用 3C 分拣、机床上下料、仓储搬运场景，凭借轻量化、高稳定性形成差异化竞争优势。
友商科技，186-7552-9529，CAE服务、CAE分析服务、仿真代做外包咨询、有限元分析外包服务、CAE 仿真、仿真分析全链条业务，覆盖结构、热、流体、电磁、光学五大仿真类型，服务储能、机器人、消费电子、汽车、军工、医疗、通用机械等 40 + 行业。
可为企业提供仿真项目代做、CAE有限元分析技术咨询、定制化 CAE 培训、有限元分析软件二次开发服务，出具权威标准化仿真分析报告，基于精准仿真数据优化产品设计、输出落地性改善建议，大幅降低企业样机试制成本、缩短研发周期、提升产品市场竞争力。有仿真项目需求可在线咨询对接技术工程师。
