【上接：PEEK 在人形机器人中的应用（一）】
PEEK 除品质一致性外，在具体的工艺性方面也需要加大研发，如熔体粘度高、充模困难，就易产生欠注或熔接痕，不利用制造，就需要高温高压注射工艺配合特种工程料注塑专用金属螺杆设计，需要更优的模具结构设计，避免困气缺陷，这增加了设备投入和成型难度。
加工常见问题解析：
序号 | 加工常见问题 | 原 因 | 解决办法 |
1 | 纯树脂制件透明或颜色不匀 | 材料结晶度不足或结晶度不一致 | 提高模具温度，控制模具各区域温度一致 |
2 | 分层 | 制件薄壁结构处流过过多的熔体时，相对冷的熔体中产生过度的剪切，不同厚度之间的聚合物不充分，形成不同晶体结构层，一定条件下，表层部分呈现剥落/剥离。 | 调整浇口位置、调整制件壁厚加 |
3 | 烧蚀黑斑 | 烧蚀黑斑发生在焊接线区域、流动路径末端或模制件的单个区域，有时，制件同时存在填充不完全的情况注入的塑料熔体将空气推到空腔中前部，气体来不及排出，被压缩，致使空气变热，导致制件上出现烧蚀黑斑。 | 降低射速、调整排气槽深度、合理设计排气槽。 |
4 | 黑点 | 材料受到污染或碳化 | 需排查物料有无收到污染、设备有无缺陷、设备尺寸是否过大、设备磨损等。 |
5 | 色差，常见如光泽差异或应力白 | 过保压、拔模角太小、顶针设计太少或不合理，顶出时制件与模具之间产生真空。 | 针对性具体问题调整工艺或模具结构 |
6 | 蛇形纹 | 型腔设计存在熔体由薄到厚过渡时，由于熔体流速非常高，在熔体没有任何干扰时，就会发生这种情况。熔体以射流的形式喷射到自由腔中，若与模具壁接触并粘附，或逐渐冷却后无法与后注入熔体结合，致使最先喷射的熔体被挤到表面，导致制件表面形成蛇形纹。 | 蛇形纹不仅导致制件外观不佳，还会导致强度降低。合理设计模具或填充对应区域时采取更低的注射速率。 |
7 | 冷料 | 温度过低熔体在机器喷嘴或热流道中失温固化，在下一次注射时，失温料被带入制件型腔内形成冷料区域，因为冷料部分不能与其他熔体良好熔合，制件机械性能会受到不利影响。 | 合理设计喷嘴温度，塑化后合理回退螺杆，设置冷料井 |
8 | 包气 | 过快的塑化速率或注射速率 | 塑化时应选取合适的塑化速率和背压，避免熔体中带入空气；注射过程中存在型腔由薄到厚过度时，应在填充区域降低射速。 |
9 | 收缩痕或真空孔 | 收缩痕及真空孔通常出现在制件最厚处，由于材料填充不足引起，当边缘层凝固材屈服于收缩力时产生收缩痕，不屈服于收缩力时产生真空孔。 | 提高保压压力、延长保压时间，合理设计熔体填充路径避免出现由薄到厚等。 |
10 | 波浪纹 | 制件表面形成垂直于流动方向的波浪纹，有两种主要情形，一种是注射速率过慢致使前端熔体过度冷却，填充过程中不再能形成贴合型腔壁的效果；另一种是型腔流程比过大，型腔后端熔体粘度高、压力损失过大，充模过程无法有效贴实型腔壁。 | 设置合理射速、提高熔体温度、模具温度 |
11 | 水汽纹 | 水汽纹通常是出现在制件表面的，朝向熔体流动方向的细长线形条纹。 | 充分干燥材料粒子，设置合理的料斗区温度 |
12 | 浮纤 | 纤维增强类产品，表面均匀或不均匀的显现粗糙斑点或区域，显微镜观察可以看到明显的裸露纤维。 | 提高熔体温度、模具温度或提高射速 |
13 | 虎纹斑 | 虎纹斑垂直于熔体流动方向，交替出现亚光、高光条纹，主要是由于熔体脉动流动引起，间接的原因包括熔体推进压力不足。 | 增加浇口尺寸、提高熔体或模具温度 |
14 | 缺胶 | 型腔未能完全填充 | 增加流道、浇口尺寸浇口数量，提高熔体、模具温度，提高射速，或更换流动性更好的牌号 |
15 | 翘曲变形 | 制件不同区域收缩效果不同，材料结晶度不一致，模具温度不均匀，熔体填充不均匀，填充路径引起的应力平衡，材料选型不合理等。 | 针对性调整模具温度，保压、冷却周期，合理设计模具结构和选型低翘曲牌号等。 |
在人形机器人中，PEEK 制品成型后，通常需要对关节轴承位、螺纹孔、配合面等关键尺寸进行 CNC 二次加工。与金属不同，PEEK 加工需采用专用刀具与冷却方式，避免热变形。此外，表面等离子处理、激光刻蚀等工艺可进一步提升 PEEK 与金属嵌件的粘接强度，确保关节在高频振动下的可靠性。高速钢刀具短时加工可用，但由于 PEEK 材料的耐磨性高，刀具磨损较快，适合使用硬质合金刀具或 PCD 刀具。针对尺寸公差要求高的零件，加工时需要做退火处理，在粗加工后要进行一次退火处理，充分释放材料内部应力，再精加工到尺寸要求，以防止出现应力变形。PEEK 材料不同的厂家和牌号的退火处理存在一定差异，优异的PEEK材料能进一步减少相关投入。
PEEK材料加工时的常见问题解析：
问题 | 原 因 | 解决方法 |
变 形 | 工程塑料的热膨胀系数比金属大，所以在加工余量大时，内应力消除而产生变形的可能性也大。 | 在材料去除量比较大时，控制毛坯余量，采用对称加工，来抵消加工所带来的应力变形。 |
材料内部应力没有完全去除干净 | 重新进行退火处理 | |
装夹导致变形 | 改变装夹形式，如台虎钳夹持处垫东西，再比如车削加工薄壁类产品时采用开口套或弹簧夹头等装夹方法或者改变加紧力的作用方向，变径向夹紧为轴向夹紧，即采用一些压板类工具装夹等等。 | |
炸 裂 | 变形程度比较严重 | 1.车削加工 适当地增大前角，用冷却液，减少磨损并导热，防止熔融。 2.铣削加工 减小进给量，冷却液充足，降低切削热过大导致的产品表面变色。选用前角大、排屑好且锋利的立铣刀加工。装夹时，充分考虑产品加工后存在变形问题，选用合适的装夹方法和夹紧力度。如果截面较薄，工件应加紧固套，仅留出铣刀用空间。 3.钻孔加工 （1）避免直接采用大钻头钻孔，采用先钻小孔再低速扩孔的方式。 （2）排屑：切屑会增大摩擦，使表面质量变差、尺寸变化、变色乃至炸裂。特别是深孔加工时，钻头应及时退出以帮助冷却和清理切屑。钻通孔时，在近钻透时应降低进给速度，以免钻头将材料沿轴向推落。 （3）切削液冷却充分及时，适当降低钻孔进给速度，当钻头磨损时要及时修磨。 4.螺纹加工 PEEK 材料对缺口是很敏感性强，避免螺纹的牙形过尖。由于 PEEK 的耐磨性，会加快丝锥磨损，丝锥磨损后挤压力增大，易使产品变形，甚至开裂。所以攻丝时丝锥上应涂抹冷却液或攻丝油，进给量要小，攻深孔时采用分段多次攻入。 |
加工时吃刀量过大 | ||
直接使用较大钻头钻孔，切削力太大挤压炸裂 | ||
加工深孔时没有反复退钻头排屑，屑子排出不充分，挤压开裂。 | ||
冷却不充分，钻孔冷却不充分，导致切削热和切削力太高炸裂。 | ||
进给速度太快，PEEK 棒材内部的应力加发生炸裂。 | ||
钻孔时钻头的切削刃磨损未及时修磨钻头，硬钻导致炸裂。 |
随着 AI 技术的发展，促进了 3D 模型设计的发展，用 PEEK 3D 打印人形机器人研发阶段的部件正快速增长，相比传统 CNC 加工，PEEK 3D 打印无需开模，可直接成型复杂镂空、异形结构，缩短交付周期、降低研发成本。可实现传统模具无法加工的内部流道、拓扑优化晶格结构，通过参数化设计实现部件的各向异性力学性能优化。
关节轴承与衬套是增长最快的"隐形赛道"。关节轴承是人形机器人中用量最大、增速最稳的 PEEK 应用。较传统金属轴承需定期润滑且重量大，而 PEEK 轴承可实现终身免维护，单关节减重 50% 以上。具体应用如下：
应用 部位 | 工况需求 | PEEK 材料性能 | 应用价值 |
关节与传动齿轮 | 人形机器人关节、减速器核心零件，长期承受高负载交变冲击 | 比强度高、耐疲劳性优异；摩擦系数低、耐磨性好 | 1. 实现齿轮轻量化，降低转动惯量，提升关节响应速度与能效；2. 减少齿面磨损，部分工况可无油润滑，传动低噪、运行平稳。 |
蜗轮蜗杆 | 结构紧凑、大传动比，多用于空间受限场景，常与金属蜗杆配对 | 刚韧性优异、摩擦磨损性能佳；适配多类加工方式，可实现高加工精度；高比强度 | 1. 改善接触应力分布，降低部接触应力；2. 减小摩擦磨损，降低运行噪音，传动平稳；3. 部件减重、降低转动惯量，保障传动系统长期运行可靠性与效率。 |
耐磨轴套 | 机器人关节内部，承担支撑、导向、低摩擦旋转功能 | 低摩擦系数、自润滑、高耐磨；耐疲劳、抗蠕变、尺寸稳定性好；耐化学腐蚀；轻量化 | 1. 平稳低噪运行，适配润滑介质及各类化学环境，适用场景广；2. 长期负载摩擦条件下维持零件精度与运行稳定性；3. 相较金属件减重，助力整机轻量化。 |
密封件与密封块 | 长期轴向负载工况，需维持平面度、尺寸稳定，保证密封接触压力，防止介质泄漏 | 高刚性、高强度；压缩承载能力强、抗蠕变；耐磨性优、尺寸稳定性好；自润滑、低摩擦系数 | 1. 保障密封件长期稳定工作，避免介质泄漏；2. 降低相对运动带来的摩擦磨损与工作温升，实现平稳低噪运行。 |
绝缘层是包裹导体的关键结构，需要保证优异的电气绝缘性能，还需要在高频弯折、宽温域变化等动态工况下保持稳定，其材料性能直接决定人形机器人线缆的使用寿命和抗干扰能力，以及极端工况的适应能力。针对人形机器人多关节高频往复运动、高低温交变、油污潮湿并存的复杂应用场景，需要针对性选用具有优异电气绝缘性、机械可靠性和环境稳定性的绝缘材料，以满足不同部位线缆的差异化性能需求。PEEK 在绝缘性能上表现稳定，且由于其尺寸稳定性与抗蠕变性能优异，可设计为超薄绝缘结构，这种结构在保证电气隔离的同时减轻了线缆自重，应用于人形机器人核心关节、高负载动力线缆，能够在高应力、高温度的严苛条件下保持长期稳定的绝缘性能，为机器人核心动力传输提供可靠保障。
【未完下接：PEEK 在人形机器人中的应用（三）】