Influencia de los errores de mecanizado en la calidad de las bisagras flexibles rectas_inge conocimiento_talls

La bisagra flexible es un componente mecánico que utiliza la deformación microelástica y las características de recuperación del metal. Es un mecanismo de transmisión de alta resolución que permite un posicionamiento preciso y un ajuste fino. Se usa comúnmente en dispositivos como plataformas de posicionamiento de precisión, equipos de fotolitografía y microscopios de detección de escaneo.

Hay varios factores que pueden afectar el rendimiento de las bisagras flexibles. Al diseñar bisagras flexibles, se hacen algunas suposiciones, como asumir que solo se produce una deformación elástica en la bisagra y que el resto de la estructura es rígida. También se supone que solo la deformación de la esquina ocurre durante la operación, sin ninguna expansión u otras deformaciones. Sin embargo, la bisagra en sí tiene defectos inherentes, como el centro de rotación que no se fija, la concentración de tensión y la magnitud del estrés cambia con la posición de la articulación. Las propiedades del material y los factores ambientales también pueden afectar el rendimiento de la bisagra.

En el diseño estructural, la combinación de múltiples bisagras y bielas es común. Sin embargo, los errores de procesamiento entre estas combinaciones pueden conducir al desplazamiento de acoplamiento de las esquinas y las líneas rectas, lo que hace que el movimiento del mecanismo se desvíe de la ruta deseada. Ha habido análisis exhaustivos de las fuentes de error en mecanismos de bisagra flexibles, incluidas las discusiones sobre el rendimiento del material, el diseño del tamaño, la vibración, la interferencia, los errores de mecanizado, etc. Estos análisis tienen como objetivo comprender la sensibilidad de cada error variable en el rendimiento de la bisagra flexible.

Investigaciones anteriores han utilizado métodos como la expansión de la serie Taylor, el método de elementos finitos y las simulaciones numéricas para estudiar los mecanismos de desplazamiento y el acoplamiento causados ​​por errores de fabricación en bisias flexibles. Sin embargo, la mayoría de estos estudios se centraron en mecanismos individuales y tenían ciertas limitaciones en términos del alcance y los resultados obtenidos.

Este documento se centra en el análisis de tres errores de mecanizado en bisagras flexibles circulares rectos: el error de posicionamiento del arco de incisión en la dirección Y, el error de posicionamiento del arco de incisión en la dirección X y el error de perpendicularidad de la línea central del eje del arco. Se derivan las fórmulas de cálculo de rigidez para cada tipo de error, y los resultados se validan mediante análisis de elementos finitos (FEA). Esta investigación proporciona información valiosa sobre el diseño y procesamiento de parámetros de las bisagras.

Para realizar el análisis, se establece un modelo de estructura de haz en voladizo utilizando el software ANSYS. Se obtienen diferentes puntos de diseño modificando los parámetros de error, y los cálculos de simulación se llevan a cabo en estos puntos de diseño para obtener los errores de rigidez. Los resultados obtenidos del análisis numérico y el análisis de elementos finitos se comparan y están en buen acuerdo.

Los resultados muestran que los errores en el posicionamiento del arco de incisión en la dirección Y y la perpendicularidad de la línea del eje tienen un impacto significativo en la rigidez de la bisagra flexible. Los errores en el posicionamiento del arco de incisión en la dirección X tienen una influencia menor. Según estos hallazgos, se recomienda controlar estrictamente los errores de posicionamiento en la dirección Y y la perpendicularidad de la línea del eje, al tiempo que considera reducir el valor de T/R para minimizar el impacto de los errores de posicionamiento en la dirección X.

En conclusión, esta investigación proporciona un análisis exhaustivo de los errores de mecanizado en bisagras flexibles circulares rectos y su impacto en la rigidez. Las fórmulas de cálculo de rigidez derivada y la validación utilizando el análisis de elementos finitos contribuyen a la comprensión del diseño y el procesamiento de los parámetros de bisagra. Se puede realizar más investigaciones para explorar otros tipos de errores de mecanizado y sus efectos sobre el rendimiento de las bisagras flexibles.