Influencia dos erros de mecanizado na calidade das bisagras flexibles rectas_hinge Knowledge_Talls1

Expandido

A bisagra flexible é un mecanismo altamente versátil que utiliza as características de deformación e recuperación microelásticas do metal. Actúa como un mecanismo de transmisión de alta resolución de micro-posicionamento, moi utilizado en varios dispositivos de axuste fino, plataformas de posicionamento de precisión, fotolitografía e microscopios de detección de dixitalización e moito máis. Debido ao seu procesamento e moldeado integrado, posúe características únicas como sen fricción mecánica, sen espazo de apareamento, sen lubricación e sensibilidade de alta moción.

Non obstante, hai varios factores que poden afectar o rendemento de traballo de bisagras flexibles. Ao deseñar bisagras flexibles, faise certas hipóteses, como asumir que só se produce unha deformación elástica na bisagra mentres que o resto é considerado como un corpo ríxido. Tamén se supón que só se produce a deformación da esquina durante o traballo, sen expansión nin outras deformacións. Adicionalmente, a propia bisagra ten defectos inherentes, como o centro de rotación que non está fixado, a concentración de estrés, a magnitude do estrés cambia coa posición da articulación e a influencia do ambiente no material.

No deseño estrutural, o desprazamento de acoplamiento da esquina e da liña recta pode ser causado por procesar erros entre as combinacións de varias bisagras e as barras de conexión. Isto pode producir que o movemento se desvía da pista ideal. Unha extensa literatura analizou as fontes de erro de mecanismos de bisagra flexible, discutindo o rendemento do material, o deseño do tamaño, a vibración, a interferencia, os erros de mecanizado e moito máis. Estes estudos proporcionan información valiosa sobre a sensibilidade de cada erro variable e o acoplamiento do mecanismo de desprazamento causado por erros de fabricación.

Este artigo pretende analizar os tres tipos de erros de mecanizado da bisagra flexible circular recta e derivar a fórmula de cálculo de rixidez cando están presentes estes erros. As dimensións da bisagra e os parámetros de erro úsanse para calcular a rixidez e verificar os resultados mediante análise de elementos finitos (FEA). Esta análise proporciona información valiosa para o deseño e procesamento de parámetros da bisagra.

Os tres tipos de erros de mecanizado analizados neste artigo inclúen o erro de posicionamento do arco de muesca na dirección y, o erro de posicionamento do arco de muesca na dirección X e o erro de perpendicularidade da liña central do arco Notch. Cada tipo de erro analízase por separado e os erros de rixidez calcúlanse en función dos coeficientes de erro e dos parámetros da bisagra. As fórmulas de erro de rixidez son comparadas e verificadas mediante simulacións FEA.

Os resultados das análises numéricas e das simulacións FEA mostran un bo acordo. As curvas de erro de rixidez obtidas baixo diferentes valores do parámetro da bisagra demostran que os coeficientes de erro afectan significativamente a rixidez. Os erros de posicionamento nas direccións Y e X teñen unha influencia considerable, mentres que o erro de perpendicularidade tamén afecta á rixidez. Ao comprender estes erros e os seus efectos, pódense implementar procesos eficientes de deseño e mecanizado para minimizar o seu impacto na bisagra flexible.

En conclusión, os erros de mecanizado de bisagras flexibles redondas teñen un impacto directo no seu rendemento de rixidez. Este artigo ofrece unha análise completa dos tres tipos de erros de mecanizado e presenta fórmulas de cálculo de rixidez para cada tipo de erro. Os resultados verifícanse mediante simulacións FEA, destacando a importancia de controlar os erros de posicionamento e os erros de perpendicularidade para optimizar o rendemento de bisagras flexibles. Os resultados deste estudo poden servir de valiosa referencia para os procesos de deseño e fabricación en diversas industrias.