Thiết kế khuôn đúc chân vịt tàu cá cỡ nhỏ bằng vật liệu composite cốt sợi ngắn nền epoxy

i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài này đầu tiên em xin được gởi lời cảm ơn đến thầy Trần An Xuân và thầy Lê Ngọc Sơn đã quan tâm hướng dẫn tận tình và động viên em thực hiện đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, các thầy, cô. Đặc biệt là các thầy, cô trong bộ môn Chế tạo máy thuộc Khoa Cơ khí Trường Đại học Nha Trang đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt kiến thức cũng nh ư tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá tr ình học tập vừa qua. Ngoài ra em xin g ởi lời cảm ơn đến các thầy, cô quản lý thư viện trường đã tạo điều kiện cho em đ ược sử dụng tài liệu một cách tốt nhất. Trong quá trình làm đề tài này nếu không có sự giúp đỡ của bạn b è và người thân thì em không thể hoàn thành được công việc như ngày hôm nay. Một lần nữa em xin chân th ành cảm ơn tất cả các quý thầy cô v à tất cả bạn bè đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. ii NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ H ƯỚNG DẪN Họ, tên SV : Trịnh Ngọc Sơn. Lớp : 48CT MSSV : 48132263 Ngành : Chế tạo máy Mã ngành : Tên đề tài : Thiết kế khuôn đúc chân vịt tàu cá cỡ nhỏ bằng vật liệu composite cốt sợi ngắn nền epoxy. Số trang : 103 Số chương: 5 Số tài liệu tham khảo: Hiện vật : Khuôn mô hình bằng hợp kim Nhôm và chân vịt mô hình bằng vật liệu composite, 1 đĩa CD, báo cáo đề tài tốt nghiệp. NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ H ƯỚNG DẪN Kết luận: Nha trang, ngày… , tháng …., năm 201… Cán bộ hướng dẫn: Th.s Trần An Xuân. iii PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT L ƯỢNG LVTN Họ, tên SV : Trịnh Ngọc Sơn. Lớp : 48CT MSSV : 48132263 Ngành : Chế tạo máy Mã ngành : Tên đề tài : Thiết kế khuôn đúc chân vịt t àu cá cỡ nhỏ bằng vật liệu composite cốt sợi ngắn nền epoxy. Số trang : 103 Số chương: 5 Số tài liệu tham khảo: Hiện vật : Khuôn mô hình bằng hợp kim Nhôm và chân vịt mô hình bằng vật liệu composite, 1 đĩa CD, báo cáo đề tài tốt nghiệp. NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Điểm phản biện Nha trang, ngày… , tháng …., năm 201… Cán b ộ phản biện: Nha trang, ngày… , tháng …., năm 201… CH Ủ TỊCH HỘI ĐỒNG ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH VẼ vii Lời Mở đầu 1 Chương 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT CHÂN VỊT 2 1.1 Khái niệm chân vịt 2 1.2 Chức năng 2 1.3 Đặc điểm. 3 1.3.1 Đường xoắn ốc 3 1.3.2 Mặt xoắn ốc 4 1.3.3 Hình dáng cánh chân v ịt 5 1.3.4 Tiết diện cánh chân vịt 5 1.3.5 Mặt xoắn khai triển và duỗi thẳng 6 1.3.6 Kích thước và đặc tính hình học của chân vịt 8 1.4 Cách thiết kế 9 1.4.1 Các phương án thi ết kế chân vịt 9 1.4.2 Những thông số ảnh hưởng đến đặc tính chân vịt 10 1.4.3 Vật liệu chân vịt 11 Chương 2: ỨNG DỤNG PRO ENGINEER WILDFIRE 4.0 V À HYDRO COMP PROPCAD TRONG THI ẾT KẾ CHÂN VỊT V À GIA CÔNG KHUÔN CHÂN VỊT 12 2.1 Thiết kế chân vịt bằng phần mềm Pro ENGINEER Wildfire 4.0 v à 12 HydroComp ProCad 2005 12 2.1.1 Vẽ chân vịt bằng phần mềm HydroComp ProCad 2005 12 2.1.1.1 nhập các thông số cơ bản của chân vịt 13 2.1.1.2 Thiết lập các thông số liên quan 15 v 2.1.1.3 thiết lập các thông số cho cánh v à củ chân vịt 16 2.1.1.4 Xuất tọa độ điểm chân vịt 21 2.1.2 Xây dựng mô hình chân vịt bằng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 23 2.1.2.1 Xây dựng cánh chân vịt 23 2.2.2 Thiết kế khuôn chân vịt 49 Chương 3: THIẾT KẾ KHUÔN ĐÚC MÔ H ÌNH CHÂN VỊT TÀU CÁ CỠ NHỎ 63 3.1 THIẾT KÊ KĨ THUẬT KHUÔN ĐÚC CHÂN VỊT MÔ H ÌNH 63 3.1.1 Xây dựng chân vịt mô hình 63 3.1.2 Thiết kế khuôn bằng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 63 3.1.3 Hoàn chỉnh khuôn 64 3.1.4 Kết cấu bộ khuôn đúc 65 3.2 THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN CHÂN VỊT MÔ H ÌNH 69 3.2.1 Lập chương trình gia công tấm dưới 69 3.2.1.1 Phay thể tích (phay volume) 69 3.2.1.2 Phay thô lần 2 bằng dao phay Φ10 78 3.2.1.3. Phay mặt phẳng (Surface Mi lling). 81 3.2.1.4 Lập trình bằng tay để lấy dấu các lỗ. 87 3.2.2 Gia công tấm trên 87 3.2.3 Gia công tấm giữa 90 3.3 Gia công khuôn trên máy CNC 90 Chương 4: XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐÚC CHÂN VỊT TÀU CÁ CỠ NHỎ BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE CỐT SỢI NGẮN NỀN EPOXY VÀ ĐÚC THỬ NGHIỆM 93 4.1 Tính lượng vật liệu chế tạo một chân vịt mô h ình 93 4.2 Chuẩn bị máy, thiết bị, vật liệu cần d ùng 95 vi 4.3 Quy trình đúc 97 4.4 Nhận xét. 101 4.5 Hoạch toán giá thành khuôn mô hình 101 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 102 5.1 Kết luận 102 5.2 Đề xuất ý kiến 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hình 1.2: Khai triển đường xoắn ốc 3 Hình 1.3: Nguyên lý tạo cánh chân vịt 4 Hình 1.4: Nguyên lý tạo cánh chân vịt 5 Hình 1.5: Khai triển đường xoắn ốc êlíp 6 Hình 1.6: cánh chân vịt 7 Hình 1.7: Các kích thước hình học chân vịt. 8 Hình 2.1: giao diện chương trình HydroComp ProCad 2005. 13 Hình 2.2: nhập các thông số cơ bản theo tinh toán. 14 Hình 2.3: thiết lập các thông số li ên quan 15 Hình 2.4: thiết lập các thông số cho cánh v à củ 16 Hình 2.5: nhập các thông số cho việc thiết lập cánh v à củ chân vịt 17 Hình 2.6: bảng thông số chân vịt. 19 Hình 2.7: mô hình chân v ịt trong chương trình HydroComp ProCad 2005. 20 Hình 2.8: tiết diện cánh ở các r khác nhau. 20 Hình 2.9: xuất tọa độ cánh ra File MastercamASCII (*.doc). 21 Hình 2.10: lưu tọa độ profile cánh chân vịt tại r = 0.2R với đuôi .pts 22 Hình 2.11: môi trường làm việc của Pro/Wildfide 4.0 23 Hình 2.12 : Nhập tọa độ điểm r = 0.2R 24 Hình 2.13: tọa độ điểm nút của các l ưới cánh chân vịt 25 Hình 2.14a: chọn đường nối các điểm là đường spline. 26 Hình 2.14b: đường Curve nối các điểm tại r = 0.2R .26 Hình 2.15: Mô hình lưới bề mặt chân vịt D=810mm 27 Hình 2.16a: phủ mặt lên lưới cánh bằng lệnh Boundary Blend. 28 Hình 2.16b: mặt phủ lưới chân vịt 28 viii Hình 2.17a: tiết diện trong lệnh Revolve. 29 Hình 2.17b: củ chân vịt dạng mặt. 30 Hình 2.18a: xây dựng ba 3 cánh chân vịt bằng lệnh pattern. 31 Hình 2.18b: 3 cánh chân v ịt tạo bằn lệnh pattern. 31 Hình 2.19a: đường Spline để tạo mặt Extrute. 32 Hình 2.19b: đùn mặt về hai hướng. 33 Hình 2.19c: mặt Extrute để xén bớt bề mặt phủ cánh 33 Hình 2.20: xây dựng 3 mặt Extrute bằng lệnh pattern. 34 Hình 2.21a: nối mặt phủ lưới cánh thứ nhất và mặt Extrute bằng lệnh Merge.35 Hình 2.21b: cánh chân v ịt sau khi đã nối mặt. 35 Hình 2.22: nối mặt phủ lưới cánh thứ hai và mặt Extrute bằng lệnh Merge. 36 Hình 2.23: nối mặt phủ lưới cánh thứ hai và mặt Extrute bằng lệnh Merge. 36 Hình 2.24: nối cánh thứ nhất và củ chân vịt 37 Hình 2.25: nối mặt cánh thứ hai v à củ chân vịt 37 Hình 2.25: nối mặt cánh thứ ba và củ chân vịt 38 Hình 2.26: tạo chân vịt dạng khối bằng lệnh Solidify. 38 Hình 2.27: mô hình chân v ịt dạng khối 39 Hình 2.28: bo gốc cánh chân vịt. 40 Hình 2.29a: chọn đường dẫn 42 Hình 2.29b: tiết diện quét. 42 Hình 2.29c: mặt quét theo biên dạng cánh 43 Hình 2.30: xây dựng 3 mặt Sweep bằng lệnh Pattern. 43 Hình 2.31: tiết diện đùn 44 Hình 2.32: mặt nối hai cánh 44 Hình 2.33: xây dựng 3 mặt nối cánh bằng lệnh Pattern 45 Hình 2.34a: tiết diện xoay 45 ix Hình 2.34b: mặt phủ củ chân vịt vẽ bằng lệnh Revolve. 46 Hình 2.35a: cắt mặt nối cánh chân vịt. 46 Hình 2.35b: mặt nối cánh sau khi đã cắt bởi lệnh Trim 47 Hình 2.36a: tiết diện đùn mặt. 47 Hình 2.36b: mặt trụ tạo bằng lệnh Extrute. 48 Hình 2.37: mặt phẳng bằng lệnh Flat 48 Hình 2.38: mặt được tạo bởi lênh Merge. 49 Hình 2.39: lắp ráp chi tiết tham chiếu. 50 Hình 2.40a: chọn hướng đùn vật liệu cho phôi. 51 Hình 2.40b: phôi khi đã xây dựng xong 51 Hình 2.41: xây dựng mặt phân khuôn thứ nhất. 52 Hình 2.42a: tiết diện xoay. 53 Hình 2.42b: mặt phân khuôn thứ hai. 53 Hình 2.43a: tiết diện xoay cho mặt phân khuôn thứ ba. 54 Hình 2.43b: mặt phân khuôn thứ ba. 54 Hình 2.44: tính toán kích th ước lòng khuôn theo hệ số co rút của vât liệu. 55 Hình 2.45: kiểm tra góc nghiêng thoát khuôn. 56 Hình 2.46a: thể tích khuôn thứ nhất. 57 Hình 2.46b: thể tích khuôn thứ 2. 57 Hình 2.47a: thể tích khuôn thứ 3. 58 Hình 2.47b: thể tích khuôn thứ 4. 59 Hình 2.48a: thể tích khuôn thứ 5. 60 Hình 2.48b: thể tích khuôn thứ sáu 60 Hình 2.49: tạo các thành phần cho khuôn chân vịt. 61 Hình 2.50: mở khuôn 61 Hình 2.51: đúc thử sản phẩm. 62 Hình 3.1: tách khuôn mô hình chân v ịt D = 160 (mm) 64 Hình 3.2: bộ khuôn đúc sau khi đã hoàn chỉnh. 65 x Hình 3.3: tấm khuôn trên 65 Hình 3.4: tấm khuôn dưới 66 Hình 3.5: tấm giữa 66 Hình 3.6: lõi củ chân vịt. 67 Hình 3.7: nắp ép khuôn. 67 Hình 3.8: chốt định vị 68 Hình 3.9 68 Hình 3.10 .69 Hình 3.11: Tạo phôi cho chi tiết gia công. 70 Hình 3.12 : chọn máy gia công. 71 Hình 3.13 : thiết lập tọa độ gia công. 71 Hình 3.14: Chọn dụng cụ cắt. 72 Hình 3.15: chế độ cắt khi gia công thô. 73 Hình 3.16. tiết diện phôi. 73 Hình 3.17: đùn tiết diện đến mặt 74 Hình 3.18 . 74 Hình 3.19 . 75 Hình 3.20 . 76 Hình 3.21 . 76 Hình 3.22 . 78 Hình 3.23 . 79 Hình 3.25: tạo thể tích phay cho b ước gia công thứ hai. 80 Hình 3.26: mô phỏng bước gia công thứ hai. 80 Hình 3.27: chọn các thông số cần cài đặt 82 Hình 3.28: cài đặt dụng cụ cắt cho bước phay bề mặt. 82 Hình 3.29: chế độ cắt theo kinh nghiệm. 83 Hình 3.30: bề mặt cánh cần gia công tinh. 83 Hình 3.31: định nghĩa hướng cắt. 84 [...]... Thiết kế khuôn đúc chân vịt t àu cá cỡ nhỏ bằng vật liệu composite cốt sợi ngắn nền epoxy nhằm tăng cao chất lượng chế tạo chân vịt Trên cơ sở đó, đề tài sẽ bao gồm: Chương 1: Một số lý thuyết về chân vịt Chương 2: Ứng dụng Pro/EGINEER Wildfire 4.0 v à Hydro Comp ProCad vào thiết kế chân vịt và gia công khuôn Chương 3: Thiết kế mô hình khuôn đúc chân vịt tàu cá cỡ nhỏ bằng vật liệu composite cốt sợi. .. lượng cánh, để tăng hiệu suất chân vịt Số l ượng cánh Z = 2÷5, thông thường Z = 3÷4 11 1.4.3 Vật liệu chân vịt Các loại vật liệu được sử dụng, để chế tạo chân vịt gồm: hợp kim đồng, thép cácbon đúc, thép không gỉ v à gang Cho đến nay chân vịt gang gần như không sử dụng Vật liệu chân vịt phải thỏa mãn yêu cầu về cơ tính, thành phần hóa học Nên chọn vật liệu nào tùy thuộc vào loại tàu, đường kính chân vịt. .. KHUÔN CHÂN VỊT 2.1 Thiết kế chân vịt bằng phần mềm Pro ENGINEER Wildfire 4.0 v à HydroComp ProCad 2005 2.1.1 Vẽ chân vịt bằng phần mềm HydroComp ProCad 2005 Vẽ mô hình 2D và 3D chân vịt kiểu B - Wageningen bằng phần mềm procad từ các thông số thiết kế ban đầu gồm đ ường kính chân vịt D, tỷ lệ bước xoắn H/D, tỷ lệ mặt đĩa S o/S và số cánh của chân vịt Z Giá trị các thông số như sau : - Đường kính chân vịt. .. (bảng toạ độ và các thông số khác) đang trống vì chúng ta chưa chọn cho chân vịt kiểu chân vịt nào Hình 2.4: thiết lập các thông số cho cánh và củ 17 Để xây dựng các thông số cánh chân vịt, chọn “BUILDER” để gán thông số Hình 2.5: nhập các thông số cho việc thiết lập cánh v à củ chân vịt a Blade geometry: (Thông s ố cánh chân vịt) - Section and r/R: Chọn tiết diện cánh theo kiểu chân vịt (AU, GAWN,... liệu composite cốt sợi ngắn nền epoxy Chương 4: Xây dựng quy trình công nghệ đúc chân vịt tàu cá cỡ nhỏ bằng vật liệu composite cốt sợi ngắn nền epoxy v à đúc thử nghiệm Chương 5: Kết luận và đề xuất ý kiến Tuy đã có nhiều cố gắng để thực hiện cuốn đề t ài này, nhưng do thời gian và kiến thức còn có hạn nên không thể tránh được những thiếu sót Em mong sự thông cảm và góp ý của các Thầy để em có thể... vào việc thiết kế và chế tạo tàu nói chung và chân vịt tàu nói riêng là mang tính chất cấp thiết đối với ngành đóng tàu Đặc biệt là với giá kim loại màu ngày càng, thì việc tìm ra một loại vật liệu mới để chế tạo chân vịt nhằm giảm giá thành của chân vịt mà vẫn đáp ứng được những điều kiện làm việc của chân vịt là vấn đề có ý nghĩa rất lớn Bên cạnh đó việc chế tạo khuôn cho chân vịt bằng vật liệu mới... chân vịt nếu đăng kiểm chấp thuận, và không nên dùng thép cacbon đ ể chế tạo chân vịt cho những tàu nêu trên Các bu lông nối ghép cánh chân vịt phải đ ược chế tạo bằng thép hợp kim hoặc thép rèn Nếu kết cấu có giới hạn nhỏ h ơn 50 Kg/mm 2, thì nên dùng vật liệu chủ yếu dùng cho chân vịt đúc liền 12 Chương 2 ỨNG DỤNG PRO ENGINEER WILDFIRE 4.0 V À HYDRO COMP PROPCAD TRONG THIẾT KẾ CHÂN VỊT VÀ GIA CÔNG KHUÔN... thể l àm tàu chuyển động lùi (thay đổi chiều quay của chân vịt) - Ngoài chức năng chính trên chân vịt còn có thể dùng để lái tàu trong trường hợp tàu nhiều chân vịt Với sự hổ trợ của nhiều chân vịt thì nó có thể làm thay đổi hướng chuyển động của tàu 3 1.3 Đặc điểm Chân vịt gồm một số cánh gắn liền với may ơ Các cánh chân vịt là một phần của mặt xoắn ốc Để hiểu r õ đặc tính hình học chân vịt, chúng... tài của mình Em xin chân thành cảm ơn! 2 Chương 1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT CHÂN VỊT 1.1 Khái niệm chân vịt - Chân vịt là thiết bị đẩy tàu được áp dụng rộng rãi nhất trên các tàu lớn hiện nay - Có loại chân vịt cố định và chân vịt biến bước - Chân vịt cố định và chân vịt biến bước có khi được lắp thêm ống đạo lưu để tránh xâm thực và hiện tượng sủi bọt từ đó nâng cao hiệu suất chân vịt Loại này thường... của cánh khai triển là đủ Hình 1.6: cánh chân vịt 1 hình chiếu tiêu chuẩn; 2 hình khai triển; 3 hình duỗi thẳng 8 1.3.6 Kích thước và đặc tính hình học của chân vịt Hình 1.7: Các kích thước hình học chân vịt Các kích thước, kí hiệu và đặc tính hình học của chân vịt : D – đường kính chân vịt (m) R – bán kính chân vịt (m) r – bán kính bất kì của mặt cắt chân vịt (m) Z – số lượng cánh H – bước xoắn chân . dựng cánh chân vịt 23 2.2.2 Thiết kế khuôn chân vịt 49 Chương 3: THIẾT KẾ KHUÔN ĐÚC MÔ H ÌNH CHÂN VỊT TÀU CÁ CỠ NHỎ 63 3.1 THIẾT KÊ KĨ THUẬT KHUÔN ĐÚC CHÂN VỊT MÔ H ÌNH 63 3.1.1 Xây dựng chân vịt. : Thiết kế khuôn đúc chân vịt tàu cá cỡ nhỏ bằng vật liệu composite cốt sợi ngắn nền epoxy. Số trang : 103 Số chương: 5 Số tài liệu tham khảo: Hiện vật : Khuôn mô hình bằng hợp kim Nhôm và chân. NGHỆ ĐÚC CHÂN VỊT TÀU CÁ CỠ NHỎ BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE CỐT SỢI NGẮN NỀN EPOXY VÀ ĐÚC THỬ NGHIỆM 93 4.1 Tính lượng vật liệu chế tạo một chân vịt mô h ình 93 4.2 Chuẩn bị máy, thiết bị, vật liệu