驱动钛丝（SMA）的可靠性设计（7） 接触面设计

【前言】

形状记忆合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形态记忆合金、钛镍记忆合金，它是由Ti（钛）-Ni（镍）材料组成，经过多道工序制成的丝，我们简称钛丝，可以通过电路驱动钛丝发生运动。

相比于传统的电机、电磁铁动力，钛丝是一种新型的动力元件。

钛丝驱动技术目前已经在航空航天、洲际导弹、无人机、手机、汽车、机器人等科技领域投入使用。

本文通过分享、普及钛丝驱动技术的可靠性设计，方便大家在机械电子工业设计等领域快速有效的转化为科技成果。

第7节【接触面设计】

1.【接触面设计】

我们在第4节和6节中提到过：驱动钛丝经过的转轴或支点结构时，转轴的轴径，我们建议大于钛丝线径的30倍来设计，这样可以降低驱动机构的阻力，也可以降低钛丝在轴向应变带来的损伤。

1）当转轴设计的直径偏小时，钛丝自身应变除了给驱动机构带来阻力的同时，也对钛丝造成了一定的应变损伤。转轴直径越小，驱动机构带来阻力越大，同时钛丝越容易断裂。

2）当驱动机构采用支点驱动时，支点应该采用R角的设计，不能是直角或锐角。

如果支点居中，钛丝和驱动支点没有发生摩擦运动，可以不用考虑R角的大小；

如果支点不居中，钛丝和驱动支点发生摩擦运动，则需要参考第一条，将驱动支点的半径设计成适当的R角。

2.【接触面的分型面】

我们在驱动机构的接触设计过程中，需要考虑接触面的分型面问题，特别是金属材质的分型面。

我们的驱动机构零件，在完成设计后进入模具的设计和模具的加工生产环节，其中分型面会导致零部件在模具的压铸过程中带来合模线、披锋、毛刺、断面等现象。

所以我们在结构设计过程中，需要提前做好拔模斜度，避开合模线和钛丝交集。

如果无法避免的情况下，我们可以增加批量零部件的抛光打磨工艺处理。

3.【模具的顶针】

我们的驱动机构零件，有可能会在模具加工生产过程中，脱模的顶针造成的凹面和凸面的现象，造成驱动机构卡顿或钛丝刮伤或断裂。这是一个很容易忽略的问题。

4.【接触面的表面工艺】

接触面的表面工艺要求光滑，避免磨砂面，以及第2点提到的需要避免的合模线、披锋、毛刺、断面等现象。

特别是偏硬材质的零件，表面工艺如果采用的是磨砂面，容易导致钛丝断裂。

例如陶瓷转轴，大约5000 -8000次驱动运行后，钛丝容易发生断裂现象。

如果无法避免，我们需要对接触面做抛光打磨工艺处理。

5.【驱动机构的运动零件】

前面说的4个方面的问题同样适用于我们的驱动机构的运动零件。

如果后期工艺没有处理好，很容易导致驱动机构的阻力增加、卡顿、卡死等现象，从而降低驱动机构的驱动能力。

所以我们在完成设计工作后，还需要进一步地关注模具设计和模具制造过程中可能出现的上述情况，提前做好预防。

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《SMA常见电路控制方案》

《电驱动钛丝（SMA）计算模型》

《驱动钛丝（SMA）的可靠性设计》

《电驱动钛丝（SMA）常见十大结构模型》

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审核编辑 黄宇

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作者财哥说钛丝