عنوان پایان‌نامه
بررسی بهینه سازی و انتخاب فرآیند بهینه ساخت ابزار موقعیت دهی و گیره بندی قطعات در مقیاس کوچک
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2057;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51450;کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2057;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51450
- تاریخ دفاع
- ۰۱ اسفند ۱۳۹۰
- دانشجو
- حامد مجیدی فردوطن
- استاد راهنما
- محسن حامدی
- چکیده
- در سالهای اخیر روشهای تحریک، نگهداری و حمل و نقل ادوات میکروالکترومکانیکی به طور عمیقی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق میکرو عملگر هیبریدی شامل عملگرهای U شکل و V شکل به منظور نگهداری و حمل همزمان دو قطعه با ابعادی در محدوده 110 – 160 میکرومتر به ازای ولتاژهای متناظر 1 الی 15 ولت مدل سازی، تحلیل و ساخته شده است. در قسمت پائینی طرح میکرو عملگر از 4 عدد بازوی V شکل و در قسمت بالایی میکرو عملگر از دو عدد میکرو عملگر U شکل استفاده شده است. پس از اعمال اختلاف پتانسیل به پدهای این عملگر برقی- حرارتی بازو های V شکل در قسمت پائین عملگر، گرم شده و طبق قانون گرمایش ژول انبساطی در راستای طولی آنها رخ می دهد. این بازوهای V شکل در انتها به دو طرف شاتلی متصل می باشند که افزایش طولی این بازوها سبب جابه جایی شاتل در راستای افقی شده و باعث هدایت شاتل به سمت جلو می شود. در ادامه این شاتل به دو عدد عملگر U شکل متصل شده است. در حالت کلی این عملگر یک عملگر هیبریدی نرمالی بسته می باشد که با اعمال اختلاف پتانسیل1تا 15 ولت توانایی جابه جا شدن در گستره 110- 160 میکرون را داراست. پس از تعیین پارامترهای طراحی با استفاده از مدل معرفی شده، رفتار این میکرو عملگر در نرم افزار المان محدود قدرتمند COMSOL Multiphysics شبیه سازی و میزان جابه جایی بازوهای گیرنده و حرارت تولید شده آن محاسبه شده است. سپس طرح مورد نظر پس از تغییرات لازم به منظور امکان پذیری ساخت آن با توجه به امکانات موجود در داخل کشور و با استفاده از فرآیندهای ساخت در مقیاس کوچک سیلیکون ساخته شده است. پس از ساخت میکروعملگر، آزمایش های لازم روی نمونه ساخته شده انجام گرفته و نتایج حاصل از اندازه گیری های انجام شده با نتایج به دست آمده از حل المان محدود مقایسه شده اند. در نهایت روشهای المان محدود توافق خوبی را با نتایج اندازه گیری شده از نمونه ساخته شده را نشان داده اند.
- Abstract
- Actuation, maintenance and transportation of electro-mechanical instruments have extensively been investigated during the recent years. In this research, a hybrid microactuator system including U-shaped and V-shaped microactuators are modeled, analyzed and manufactured. The design can grip and handle two work-pieces simultaneously with dimensions 110-160 micro-meters with the voltage 1-15. The micro-actuator system consists of four V-shaped arms and in the upper part of that, two U-shaped microactuators are used. After applying a voltage to the pads of the electrothermal actuator, the V-shaped arms that are at the bottom of the actuator, are warmed up and according to the Joule’s laws an expansion is caused. These V-shaped arms, connecting to the two sides of the shuttle at the end and longitudinal expansion of these arms, generate a horizontal movement of the shuttle and guide the shuttle forward. This shuttle is connected to two U-shaped actuators. This actuator is a normally closed actuator which is able to move in the range of 110-160 with exerting 1-15 volts. After specifying the design parameters using the introduced model, the behavior of this micro-actuator is simulated using a multi-physics FEA software and movement of the grippers and the generated heat is computed. Then after exerting the necessary changes for making the fabrication process feasible, the design is manufactured using silicon micro-fabrication processes. After fabricating the micro-actuators, necessary experiments are conducted on the manufactured prototype and the experimental results are evaluated with those of the finite element method. It is observed that numerical results compare well with experimental measurements of the prototype.
