Influence des erreurs d'usinage sur la qualité des hinges flexibles tout droit

La charnière flexible est un composant mécanique qui utilise les caractéristiques de déformation et de récupération micro-élastiques du métal. Il s'agit d'un mécanisme de transmission haute résolution qui permet un positionnement précis et un réglage fin. Il est couramment utilisé dans des appareils tels que les plates-formes de positionnement de précision, l'équipement de photolithographie et les microscopes de détection de balayage.

Il existe plusieurs facteurs qui peuvent affecter les performances des charnières flexibles. Lors de la conception de charnières flexibles, certaines hypothèses sont faites, par exemple, en supposant que seule la déformation élastique se produit à la charnière et que le reste de la structure est rigide. On suppose également que seule la déformation du coin se produit pendant le fonctionnement, sans aucune expansion ni autre déformation. Cependant, la charnière elle-même a des défauts inhérents, tels que le centre de rotation n'est pas fixe, la concentration de contrainte et la magnitude des contraintes changent avec la position de l'articulation. Les propriétés matérielles et les facteurs environnementaux peuvent également avoir un impact sur les performances de la charnière.

Dans la conception structurelle, la combinaison de multiples charnières et de bielles de connexion est courante. Cependant, les erreurs de traitement entre ces combinaisons peuvent conduire à un déplacement de couplage des coins et des lignes droites, ce qui fait que le mouvement du mécanisme s'écarte du chemin souhaité. Il y a eu des analyses complètes des sources d'erreur dans des mécanismes de charnière flexibles, y compris des discussions sur les performances des matériaux, la conception de la taille, les vibrations, les interférences, les erreurs d'usinage, etc. Ces analyses visent à comprendre la sensibilité de chaque erreur variable sur les performances de la charnière flexible.

Des recherches antérieures ont utilisé des méthodes telles que l'expansion de la série Taylor, la méthode des éléments finis et les simulations numériques pour étudier les mécanismes de déplacement et le couplage causés par les erreurs de fabrication dans les charnières flexibles. Cependant, la plupart de ces études se sont concentrées sur les mécanismes individuels et avaient certaines limites en termes de portée et de résultats obtenus.

Cet article se concentre sur l'analyse de trois erreurs d'usinage dans les charnières flexibles circulaires droites: l'erreur de positionnement de l'arc d'incision dans la direction y, l'erreur de positionnement de l'arc d'incision dans la direction x et l'erreur perpendiculaire de la ligne centrale de l'axe d'arc. Les formules de calcul de la rigidité pour chaque type d'erreur sont dérivées et les résultats sont validés en utilisant une analyse par éléments finis (FEA). Cette recherche fournit des informations précieuses sur la conception et le traitement des paramètres des charnières.

Pour effectuer l'analyse, un modèle de structure de faisceau en porte-à-faux est établi à l'aide du logiciel ANSYS. Différents points de conception sont obtenus en modifiant les paramètres d'erreur et les calculs de simulation sont effectués sur ces points de conception pour obtenir les erreurs de rigidité. Les résultats obtenus à partir de l'analyse numérique et de l'analyse des éléments finis sont comparés et se révèlent en bon accord.

Les résultats montrent que les erreurs dans le positionnement de l'arc d'incision dans la direction Y et la perpendicularité de la ligne de l'axe ont un impact significatif sur la rigidité de la charnière flexible. Les erreurs dans le positionnement de l'arc d'incision dans la direction X ont une influence plus petite. Sur la base de ces résultats, il est recommandé de contrôler strictement les erreurs de positionnement dans la direction Y et la perpendiculaire de la ligne de l'axe, tout en envisageant également de réduire la valeur de T / R pour minimiser l'impact des erreurs de positionnement dans la direction x.

En conclusion, cette recherche fournit une analyse complète des erreurs d'usinage dans les charnières flexibles circulaires droites et leur impact sur la rigidité. Les formules de calcul de la rigidité dérivées et la validation à l'aide d'une analyse par éléments finis contribuent à la compréhension de la conception et du traitement des paramètres de charnière. Des recherches supplémentaires peuvent être menées pour explorer d'autres types d'erreurs d'usinage et leurs effets sur les performances des charnières flexibles.