Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Ghaei,Mahmoud Farzin
عباس قائی (استاد راهنما) محمود فرزین (استاد مشاور)
 
STUDENT
Alireza Borjian Boroujeni
علیرضا برجیان بروجنی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Design and Manufacturing of Backward Micro-Extrusion Die for Production of Micro-Gear
The production and use of micro-parts has become more widely used in many industries such as electronics, computers, micro motors, and micro surgical instruments. Metal forming processes are one of the production methods of this group of parts due to their high accuracy and mass production capability. These processes often face several challenges. Due to the wide range of applications of micro-components and the use of micro-gears in the watchmaking industries, this work was devoted to design and manufacture micro-gear from AA-1100 aluminum alloy using backward extrusion method to overcome the challenges of manufacturing and production to produce a gear with micro dimensions. In this research, a backward micro extrusion die was made to produce a micro gear with a clock-type tooth profile. The backward extrusion process was simulated using Deform_3D finite element commercial package and the parameters such as forming force, extruded velocity, stress and strain distribution within the workpiece were obtained for the next steps. The extrusion die with all its components was designed to predict the output of the final part and design the die mechanism. After design, the die was fabricated and assembled step by step in order of manufacturing priorities. At first, the die was tested to control and check how it works properly. Finally, an experiment was designed and performed to evaluate the dimensional accuracy and quality of the surface of the gear, in dry state (without lubricant), with oil and with solid zinc phosphate lubricant, at two speeds of 2.5 and 5 mm/s. The extruded gears were examined using a video measuring machine. The result showed that the extruded gear is more accurate in terms of dimensional accuracy gear (drawing size), in the case of zinc phosphate, than oil and without lubricant. These dimensions were produced and measured in a zinc phosphate solid lubricant test at a ram speed of 5 mm/s with maximum tolerances of 0.01 mm in outer diameter, 0.003 mm in tooth head diameter, and 0.005 mm in tooth thickness. In samples tested without lubricant, surface and edge distortion was observed, these defects were reduced in samples extruded with oil lubricant and in sample with zinc phosphate lubricant no surface and edge distortion was observed. Keywords: Micro Forming, Micro Backward Extrusion, Micro-Gear
تولید و استفاده از قطعات میکرونی در بسیاری از شاخه‌های صنعتی مانند الکترونیک، کامپیوتر، میکروموتورها تا ابزار و وسایل میکروجراحی پرکاربردتر شده است. فرآیندهای شکل‌دهی فلزات به دلیل داشتن دقت و قابلیت تولید انبوه بالا یکی از روش‌های تولید این دسته قطعات است. این فرآیندها اغلب با چالش‌های متعددی مواجه است. با توجه به گستره وسیع کاربرد قطعات میکرو و استفاده از ریز چرخدنده‌ها در صنایع مختلف از جمله ساعت‌سازی، تصمیم به طراحی و ساخت قالب میکرواکستروژن چرخدنده از جنس آلومینیوم 1100 به روش اکستروژن غیرمستقیم گرفته شد تا علاوه بر غلبه به چالش‌های ساخت و تولید آن، یک چرخدنده با ابعاد میکرو تولید شود. در این پژوهش یک قالب میکرواکستروژن غیرمستقیم جهت تولید میکروچرخدنده با پروفیل دندانه از نوع کلاک ساخته شده است. فرآیند میکرواکستروژن معکوس با استفاده از نرم‌افزار المان محدود Deform_3D بطور کامل شبیه‌سازی شد و پارامترهای مورد نیاز مانند نیروی شکل‌دهی، سرعت قطعه اکسترود شده، تنش و کرنش وارد شده به محصول نهایی، برای مراحل بعدی، بدست آمد. قالب اکستروژن بهمراه کلیه اجزای آن، پیش‌بینی خروج قطعه نهایی و طراحی مکانیزم صفحه پران قالب، طراحی گردید. پس از طراحی، قالب به ترتیب اولویت‌های ساخت، مرحله به مرحله ساخته و مونتاژ شد. در ابتدا قالب جهت کنترل و بررسی نحوه عملکرد صحیح آزمایش شد. در نهایت آزمایشی جهت بررسی دقت ابعادی و کیفیت سطح رویی چرخدنده، در حالت خشک(بدون روانکار)، بهمراه روغن و با روانکار جامد فسفات‌روی، در دو سرعت 5/2 و 5 میلی‌متر بر ثانیه پرس، طراحی و انجام شد. چرخدنده‌های اکسترود شده با دستگاه اندازه‌گیری ویدیویی، بررسی شدند. نتایج نشان داد چرخدنده اکسترود شده از نظر دقت ابعادی نسبت به چرخدنده مرجع (ابعاد‌ نقشه)، در حالت روانکار جامد فسفات روی، از روغن و بدون روانکار دقیق‌تر است. این ابعاد در آزمایش روانکار جامد فسفات روی و در سرعت 5 میلی‌متر بر ثانیه پرس با حداکثر تلرانس‌های 01/0 میلی‌متر در قطر خارجی، 003/0 میلی‌متر در قطر سر دندانه، 005/0 میلی‌متر در ضخامت دندانه‌ها، تولید و اندازه‌گیری شد. در نمونه‌های آزمایش شده بدون روانکار، خرابی سطحی و لبه‌ای مشاهده شد، این خرابی‌ها در نمونه‌های اکسترود شده با روانکار روغن کاهش یافت و در نمونه‌های با روانکار فسفات روی، خرابی‌ سطحی و لبه‌ای دیده نشد. کلمات کلیدی: میکروشکل‌دهی، اکستروژن معکوس، میکروچرخدنده، میکرواکستروژن چرخدنده، ریزچرخدنده

ارتقاء امنیت وب با وف بومی