thiết kế khuôn đúc chân vịt sục khí đảo nước phục vụ trong ngành nuôi trồng thủy sản

Thầy đã hướng dẫn tận tình trong việc khai thác và hoàn thành đồ án và chế tạo thành công sản phẩm khuôn đúc chân vịt sục khí-đảo nước bằng vật liệu composite.. Tự nhận thức được tầm qu

Trang 1

KHOA CƠ KHÍ - -

NHA TRANG - NĂM 2011

Trang 2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp là nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép của ai Các tài liệu tham khảo của các thầy các bạn đồng nghiệp được ghi theo danh mục tài liệu tham khảo

Nha Trang, tháng 6 năm 2011

Sinh viên thực hiện Phạm Trọng Cường

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp đánh dấu cho việc khởi đầu nghiên cứu thực tiễn của chúng em với những kiến thức đã học trong khóa học, cũng là điểm kết thúc cho cuộc đời sinh viên ngồi trên ghế nhà trường Sau thời gian nghiên cứu nghiêm túc cùng những kiến thức đã học trong 4 năm qua trong sách vở và những kiến thức học được từ thầy cô, đã giúp em hoàn thành xong nhiệm vụ quan trọng của mình Để đạt được kết quả như vậy không thể không kể đến

công lao của thầy giáo hướng dẫn TS Nguyễn Văn Tường Thầy đã hướng

dẫn tận tình trong việc khai thác và hoàn thành đồ án và chế tạo thành công sản phẩm khuôn đúc chân vịt sục khí-đảo nước bằng vật liệu composite Bên cạnh đó em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã dìu dắt em trên con đường

mà em đã chọn, xin gửi tới các bạn đồng nghiệp tương lai lời cảm chân thành, cảm ơn các bạn đã đóng góp ý kiến chân thành trong quá trình thực hiện đề tài của em

Sinh viên thực hiện Phạm Trọng Cường

Trang 4

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC BẢNG 7

DANH MỤC CÁC HÌNH 8

LỜI NÓI ĐẦU 13

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CHÂN VỊT SỤC KHÍ ĐẢO NƯỚC 14

1.1 Mở đầu: 14

1.2 Máy sục khí kiểu chân vịt : 14

1.3 Chân vịt sục khí đảo nước: 16

1.3.1 Đặc điểm của chân vịt sục khí đảo nước 16

1.3.2 Yêu cầu kỹ thuật chân vịt đảo nước sục khí: 18

1.4 Yêu cầu vật liệu chân vịt đảo nước-sục khí: 19

1.4.1 Yêu cầu về vật liệu composite: 19

Vật liệu làm cánh không được trương nở quá mức cho phép sau quá trình làm việc nhất định 20

1.4.2 Vật liệu chế tạo chân vịt: 20

CHƯƠNG 2 22

MÔ HÌNH HÓA CHÂN VỊT ĐẢO NƯỚC-SỤC KHÍ 22

2.1 Lựa chọn phần mềm: 22

2.2.Mô hình hóa chân vịt đảo khí sục nước bằng phần mềm Pro/ENGINEER 22

2.2.1 Cách tiến hành: 22

2.2.2 Trình tự các bước thực hiện: 25

Trang 5

CHƯƠNG 3 32

THIẾT KẾ KHUÔN CHÂN VỊT ĐẢO NƯỚC SỤC KHÍ 32

3.1 Yêu cầu kỹ thuật của bộ khuôn đúc: 32

3.2 Tách khuôn chân vịt đảo nước sục khí 33

3.2.1 Các bước thực hiện như nhau cho mỗi lần tách 33

3.2.2 Trình tự các bước thực hiện tách khuôn 34

3.2.2.1 Tạo khuôn cánh ngoài: 34

3.2.2.Tạo khuôn cánh trong: 42

3.3 Thiết kế và lắp ráp các chi tiết khác của bộ khuôn 45

 Bộ khuôn đúc sau khi lắp ráp: 48

3.4 Kiểm tra độ bền khuôn trong quá trình làm việc: 49

CHƯƠNG 4 50

LẬP TRÌNH GIA CÔNG CÁC CHI TIẾT PHỨC TẠP CỦA KHUÔN 50

4.1 Lập quy trình gia công khuôn. 50

4.1.1Quy trình gia công nửa khuôn trên: 50

4.1.1.3 Quy trình gia công nửa khuôn trên trong: 77

4.2.1 Thứ tự các bước tiến hành gia công nửa khuôn ngoài 87

4.2.1.1 Thiết lập phôi và máy: 87

4.2.1.2 Gia công thô: 87

4.2.1.3 Gia công tinh 87

4.2.2 Trình tự các bước tiến hành: 88

4.2.2.2 Gia công thô 91

4.2.2.2 Gia công tinh: 93

4.1.3 Thứ tự các bước tiến hành gia công khuôn trong của cánh: 100

Trang 6

4.1.3.2 Gia công thô: 100

4.1.3.3 Gia công tinh 100

4.1.4 Trình tự các bước tiến hành 100

4.1.4.1 Thiết lập phôi và máy 101

4.1.4.2 Gia công thô 102

4.1.4.3 Gia công tinh: 104

CHƯƠNG 5 108

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN Error! Bookmark not defined. 4.1 Kết luận. Error! Bookmark not defined 4.2 Đề xuất ý kiến. Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 110

Trang 7

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

φ Góc nghiêng chính

B Chiều dày dao phay mặt đầu.

b Chiều dày dao tiện.

C Giá thành sản phẩm

D Đường kính ngoài dao phay mặt đầu

d Đường kính trong dao phay mặt đầu

De Đường kính ngoài của cánh.

H Tiền chi phí quản lý

h Chiều cao dao tiện

K Là tiền khấu hao máy và tài sản cố định

L Chiều dài dao tiện

n Chiều cao từ mũi dao đến thân dao

nm Tốc độ quay trục chính máy tiện

t Chiều sâu cắt

tm Bước ren trục vít máy

Sv Lượng chạy dao vòng

Sz Lượng chạy dao răng

Sd Lượng chạy dao khi tiện

P Chiều dài rãnh dao

p Là tiền lương cho công nhân

Q Lưu lượng của chất lỏng

R Góc lượn dao tiện

V Là tiền mua vật liệu

vtt Tốc độ chạy dao khí tiện

Vz Vận tốc của dòng

Vn Tốc độ chạy dao ngang

Z Số răng của dao phay mặt đầu

Trang 8

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4.1 Tóm tắt các nguyên công. 51 Bảng 4.2 Tóm tắt các nguyên công: 66 Bảng 4.3 Tóm tắt các bước trong nguyên công: 79

Trang 9

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Máy sục khí đảo nước kiểu bơm chân vịt 15

Hình 1.2 Kiểu đặt sâu dưới nước 16

Hình 1.3 Cánh ngoài chân vịt 16

Hình 1.4 Cánh trong của chân vịt 17

Hình 1.5 Cánh sục khí đảo nước 18

Hình 1.6 Cấu trúc composite 20

Hình 2.1 Tiết diện mặt cắt cánh chân vịt 22

Hình 2.2 Chân vịt sục khí đảo nước 24

Hình 2.3 Ba đường cong của cánh 26

Hình 2.4 Mặt cánh 26

Hình 2.5 Cánh sau khi tạo khối 27

Hình 2.6 Cánh và củ chân vịt 27

Hình 2.7 Cánh ngoài của chân vịt 28

Hình 2.8 Cánh ngoài và lõi trong của chân vịt 28

Hình 2.9 Kích thước cánh trong 29

Hình 2.11 Cánh trong và cánh ngoài chân vịt 30

Hình :2.12 Chân vịt hoàn chỉnh 31

Hình 3.1 Vị trí tạo mặt 34

Hình 3.2 Đường cong hai mép cánh 34

Hình 3.3 Đường cong nối hai mép cánh 35

Hình 3.4 Mặt vừa tạo xong 36

Hình 3.5 Mặt bổ trợ 36

Hình 3.6 Mặt phân khuôn vừa tạo 37

Hình 3.7 Tạo phôi 38

Hình 3.8 Vẽ phôi 38

Trang 10

Hình 3.9 Phôi khi tạo xong 39

Hình 3.10 Tách khuôn 39

Hình 3.11 Tạo hai nửa khuôn 40

Hình 3.12 Mở khuôn 40

Hình 3.13 Khoảng cách mở khuôn 41

Hình 3.14 Khuôn khi hoàn thiện 41

Hình 3.16 Mặt phân khuôn cánh trong 43

Hình 3.17 Phôi khuôn trong 43

Hình 3.18 Khuôn trong sau khi tách 44

Hình 3.19 Nửa khuôn dưới 44

Hình 3.20 Nửa khuôn trên 45

Hình 3.21 Lõi khuôn 45

Hình 3.22 Tấm đỡ khuôn dưới 46

Hình 3.23 Tấm đỡ khuôn trên 46

Hình 3.24 Bulong 47

Hình 3.25 Nắp 47

Hình 3.26 Chốt định vị 48

Hình 4.1 Bản vẽ chế tạo khuôn ngoài trên. 50

Hình 4.2 Bản vẽ phôi ngoài trên. 51

Hình 4.3 Bản vẽ đánh số. 51

Hình 4.4 Bản vẽ gá đặt. 52

Hình 4.5 Dao phay mặt đầu. 53

Hình 4.6 Chi tiết sau khi tiện. 55

Trang 11

Hình 4.8 Sơ đồ gá đặt. 56

Hình 4.9 Dao tiện trong. 57

Hình 4.10 Thông số dao 59

Hình 4.13 Chế độ cắt dao phay trụ 61

Hình 4.14 Chế độ gia công dao cầu 63

Hình 4.15 Khuôn dưới. 64

Hình 4.16 Phôi khuôn dưới. 65

Hình 4.19 Dao phay mặt đầu. 67

Hình 4.20 Bản vẽ sau khi tiện. 68

Hình 4.22 Dao tiện ngoài. 70

Hình 4.23 Dao tiến trong. 70

Hình 4.26 Chế độ cắt dao phay trụ 74

Hình 4.29 Khuôn trong trên. 77

Trang 12

Hình 4.30 Phôi cánh trong trên. 78

Hình 4.32 Bản vẽ sau khi gia công tiện. 79

Hình 4.35 Dao tiện trong. 81

Hình 4.36 Dao phay trụ 83

Hình 4.38 Chế độ cắt của dao 85

Hình 4.40 Chi tiết gia công 88

Hình 4.41 Phôi của chi tiết gia công 88

Hình 4.42 Chọn máy 89

Hình 4.42 Chọn gốc tạo độ gia công 89

Hình 4.44 Chọn thông số khai báo 90

Hình 4.45 Khai báo dao 91

Hình 4.46 Chế độ cắt khi khai báo 92

Hình 4.47 Thiết lập và chọn vùng gia công 92

Hình 4.48 Mô phỏng gia công chi tiết 93

Hình 4.49 Các thao tác chọn chế độ gia công 94

Hình 4.50Khai báo dao 94

Hình 4.51 Thiết lập chế độ gia công 95

Hình 4.52 Chọn vùng gia công 96

Hình 4.53 Xuất file gia công 96

Trang 13

Hình 4.54 Chọn chế độ lưu 97

Hình 4.55 Chọn vị trí lưu 97

Hình 4.56 Mở thư mục chứa file gia công 98

Hình 4.57 Mở file gia công 98

Hình 4.58 Tải chương trình gia công 99

Hình 4.59 Kết thúc quá trình xuất file gia công 99

Hình 4.60 Câu lệnh gia công dùng cho máy CNC 100

Hình 4.61 Gốc tọa độ chi tiết 101

Hình 4.65 Vùng gia công 104

Hình 4.66 Mô phỏng gia công khuôn trong 104

Hình 4.67 Các thao tách chọn chế độ gia công 105

Hình 4.70 Chọn vùng gia công 107

Trang 14

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây việc mở rộng quan hệ hợp tác quốc tế đã tạo ra những điều kiện rất thuận lợi thúc đẩy nền kinh tế nước ta phát triển Chúng ta

đã tiếp cận được những thành tựu khoa học và kỹ thuật hiện đại của các nước phát triển trên thế giới Điều đó sẽ góp phần thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước được diễn ra nhanh chóng sớm sánh ngang cùng các nước phát triển nên việc sở hữu những công nghệ hiện đại trong đó có công nghệ tự động hóa sản xuất cơ khí là bắt buộc chúng ta phải có

Tự nhận thức được tầm quan trọng cộng với điều kiện cơ sở vật chất sẵn có tại trường nên trong kỳ tốt nghiệp này được sự đồng ý của Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí trường Đại học Nha Trang em đã chọn đề tài “Thiết kế khuôn đúc chân vịt sục khí đảo nước dùng trong ngành nuôi trồng thủy sản”

Nội dung đề tài bao gồm các mục sau:

1 Tổng quan chân vịt sục khí đảo nước

2 Mô hình hóa chân vịt sục khí đảo nước

3 Xây dựng kết cấu khuôn và lập QTCN gia công nhờ công nghệ CAD/CAM/CNC

4 Lập trình gia công các chi tiết phức tạp của khuôn

5 Kết luận và đề xuất ý kiến

Trong thời gian thực hiện đề tài mặc dù bản thân đã nỗ lực tìm hiểu và nghiên cứu nhưng với trình độ và thời gian có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô cùng các bạn

Phạm Trọng Cường

Trang 15

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CHÂN VỊT SỤC KHÍ ĐẢO NƯỚC

1.1 Mở đầu:

Thủy sản được xác định là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn đem lại nhiều ngoại tệ cho đất nước Khi diện tích nuôi ngày càng tăng, mật độ thả nuôi cũng tăng lên, môi trường bị ô nhiễm nên tôm rất dễ bị nhiễm bệnh, trong khi vốn đầu tư cho hoạt động nuôi tôm lại rất lớn, vì vậy vấn đề đặt ra là cần phải đảm bảo các yếu tố về môi trường cho tôm có thể sinh trưởng và phát triển bình thường bằng việc sử dụng các thiết bị nuôi tôm chuyên dùng Một trong các thiết bị không thể thiếu là thiết bị đảo nước sục khí nhằm đảm bảo lượng ôxy hòa tan trong nước ở một mức cần thiết (5-7mg/lít là tốt), tạo dòng chảy lưu động trong ao giúp tôm sinh trưởng và phát triển tốt

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại thiết bị đảo nước sục khí khác nhau: đảo nước sục khí kiểu chân vịt, đảo nước kiểu guồng cánh quạt, đảo nước sục khí kiểu thổi khí, đảo nước kiểu ly tâm văng Được sản xuất ở trong nước hoặc được nhập từ nước ngoài

Các thiết bị này thường không thể thực hiện tốt cùng một lúc nhiều chức năng như tạo dòng chảy, gom chất thải rắn vào vùng giữa ao, sục khí để làm tăng ôxy cả tầng mặt và tầng đáy, giải phóng khí độc Bên cạnh đó giá thành chế tạo thiết bị còn hơi cao

1.2 Máy sục khí kiểu chân vịt :

Máy sục khí là loại máy dùng trong các động cơ quay cánh chân vịt có thể được đặt chìm dưới nước hoặc đặt nổi phần động cơ lên trên mặt nước như hình 1.1 và hình 1.2

Chân vịt chế tạo bằng hợp kim đồng được dẫn động bằng động cơ điện Toàn bộ hệ thống được treo trên phao nổi Khi động cơ điện hoạt động làm quay chân vịt, nhờ cấu tạo xoắn của cánh chân vịt nó đẩy nước qua mặt làm

Trang 16

khấy động vùng nước sau chân vịt, áp suất ở vùng trước cánh chân vịt giảm xuống thấp hơn áp suất khí quyển Không khí được dẫn theo một ống đi xuống vùng áp suất thấp trước và trong trục ống của cánh và làm khuếch tán ôxy vào nước Loại máy sục khí kiểu này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, lượng oxy hòa tan ở tầng đáy cao

Nhưng do dòng chảy chảy theo hướng kính nên tạo ra lực đẩy bùn ở dưới đi theo dòng nên làm cho nơi đặt máy sau một thời gian sẽ bị sâu xuống dưới Phân loại:

• Loại máy sục khí đảo nước kiểu bơm chân vịt:

Hình 1.1 Máy sục khí đảo nước kiểu bơm chân vịt

Trang 17

• Loại máy đảo nước-sục khí đặt sâu vào trong nước:

Hình 1.2 Kiểu đặt sâu dưới nước

1.3 Chân vịt sục khí đảo nước:

1.3.1 Đặc điểm của chân vịt sục khí đảo nước

Chân vịt đảo nước sục khí bao gồm hai tầng cánh với chức năng đảo nước

và sục khí trong nuôi trồng thủy sản

- Cánh đảo nước: Gồm 3 cánh có kết cấu như hình 1.3

Hình 1.3 Cánh ngoài chân vịt

Trang 18

Nằm bên ngoài có biên dạng cánh như cánh chân vịt tàu thủy có chức năng đảo nước xung quanh cánh làm cho lượng nước có oxy bị đẩy ra xa và kéo lượng nước có hàm lượng oxy thấp lại gần

-Cánh sục khí: Gồm 3 cánh có kết cấu như hình 1.4 Cánh sục khí có nhiệm

vụ tạo bọt khí để hòa tan vào nước làm tăng hàm lượng oxy trong nước

Hình 1.4 Cánh trong của chân vịt

Trang 19

Hình 1.5 Cánh sục khí đảo nước

1.3.2 Yêu cầu kỹ thuật chân vịt đảo nước sục khí:

Cánh bơm đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc quyết định hiệu suất làm việc của bơm Chính vì thế cánh bơm phải hội tụ đầy đủ những yêu cầu sau:

• Bề mặt cánh phải đạt được độ nhẵn bóng cần thiết, đảm bảo được yêu cầu này sẽ làm cho ứng suất của cánh giảm làm tăng độ bền của cánh Đồng thời cải thiện vận tốc của dòng chất lỏng (Vz) qua bơm từ đó cải thiện được lưu lượng (Q) của bơm

• Khe hở giữa đường kính ngoài của cánh và đường kính trong của ống dẫn dòng không được quá nhỏ cũng không được quá lớn Nếu như quá nhỏ cánh bơm sẽ bị kẹt trong khi đang làm việc do vật liệu làm cánh bơm có độ trương nở nhất định, từ đó rất dễ xảy ra sự cố cháy bơm Nhưng nếu khe hở này quá lớn thì hiệu suất làm việc của bơm sẽ giảm, và điều đó thì không một nhà sản xuất nào mong muốn cả

Cánh ngoài

Cánh trong

Củ

Trang 20

• Vì cánh bơm làm việc trong môi trường nước chảy rối, nên kết cấu của bơm càng gọn thì hiệu suất của bơm càng cao Chính vì thế các mép cánh và mép củ chúng ta nên bo mép để tạo điều kiện cho dòng chảy của chất lỏng thuận lợi hơn

• Việc chế tạo cánh bơm phải đảm bảo độ đồng tâm giữa trục của cánh bơm và mặt trụ bao ngoài của đường kính ngoài của cánh bơm Nếu điều kiện này không được đảm bảo thì rất dễ dẫn đến tình trạng cánh bơm bị kẹt, hoặc cánh bơm bị đảo và hậu quả là sẽ làm giảm hiệu suất làm việc của bơm, giảm tuổi thọ của cánh bơm và cuối cùng là có thể làm cháy bơm do cánh bị kẹt và bơm làm việc trong tình trạng quá tải vượt mức cho phép

1.4 Yêu cầu vật liệu chân vịt đảo nước-sục khí:

1.4.1 Yêu cầu về vật liệu composite:

Đối với cánh bơm, từ trước tới nay người ta thường sử dụng kim loại để chế tạo Nó chịu các lực thủy động khá lớn và nói chung được chế tạo thừa bền Vì vậy vẫn có khả năng thay thế từ vật liệu kim loại có độ bền cao sang vật liệu phi kim loại như composite

Dù có thay bằng vật liệu nào đi chăng nữa thì vật liệu đó vẫn phải đảm bảo các yêu cầu sau:

• Vật liệu phải đảm bảo độ bền về cơ tính (độ cứng cũng như độ bền dẻo)

• Vật liệu dễ tìm, giá thành không được cao, từ đó giá thành chế tạo hạ

• Vật liệu không bị han gỉ trong môi trường nước biển

• Vật liệu không bị phân hủy, tạo cặp điện cực trong môi trường nước biển

• Vật liệu dễ dàng cho công công nghệ đúc và gia công cơ khí

• Giá thành vật liệu và giá thành gia công phải hợp lý nhất (thấp nhất có thể)

• Vật liệu làm cánh bơm phải phù hợp với môi trường chất lỏng làm việc của máy bơm

• Khi sửa chữa, bảo dưỡng đơn giản, dễ dàng, giá thành không cao

Trang 21

Vật liệu làm cánh không được trương nở quá mức cho phép sau quá trình

làm việc nhất định

1.4.2 Vật liệu chế tạo chân vịt:

Dùng vật liệu composite để đúc chân vịt vì chúng có những đặc điểm sau:

Đặc điểm cấu tạo:

Dùng loại vật liệu composite có cốt là sợi thủy tinh và nền là nhựa polyeste chưa no Đặc điểm của từng thành phần như sau:

Kết cấu của vật liệu composite:

Hình 1.6 Cấu trúc composite

• Sợi thuỷ tinh: là loại sợi được sử dụng phổ biến nhất trong công nghệ compozite Cấu tạo phân ra các loại sợi sau: sợi đơn, tao sợi, sợi roving, chỉ… Sợi đơn có thể liên tục hoặc cắt ngắn, cấu tạo từ nhiều sợi đơn liên tục cho ta tao sợi liên tục và roving lien tục, cấu tạo từ sợi đơn ngắn cho ta tạo sợi ngắn và roving ngắn, từ các tao sợi, roving, chỉ người ta dệt thành các sẩn phẩn gia cường (vải: vải dệt, vải ngẫu nhiênkhông dệt là Mat cắt ngắn hay Mat liên tục)

• Nhựa polyeste chưa no được tạo thành từ trưng cất glycol và axít chưa

no hoặc andehit sản phẩn tạo ra ở nhiệt độ phòng tồn tại ở dạng thể rắn từ nhựa gốc rắn này cho hoà tan vào dung môi monome styren, nhựa gốc rắn này trở thành dạng lỏng cung ứng trên thị trường

Trang 22

Cơ tính của vật liệu composite:

Chịu thời tiết chống tia tử ngoại, chống lão hoá, nên rất bền (sử dụng làm công trình ngoài trời, ghế sân vận động…)

Chịu nhiệt, chịu lạnh, chịu nóng, chống cháy (ống xả động cơ diesel, xuồng cứu hoả…)

Cách nhiệt, cách điện tốt (thãng cách điện, cấu kiện trong máy điện tử,…)

Chịu ma sát, cường độ lực, nhiệt độ cao (vỏ máy bay, cấu kiện cho hành không, vũ trụ,…)

Không thấm nước, không độc hại (bể chứa, bọc vỏ tàu gỗ,…)

Bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa chi phí thấp

Màu sắc đa dạng, đẹp, bền vì được pha ngay trong nguyên liệu

Thiết kế tạo dáng thuận lợi, đa dạng có nhiều công nghệ để lựa chọn

Đầu tư thiết bị và tổ chức sản xuất không phức tạp, không tốn kém,

không ảnh hưởng đến môi trường, chi phí vận chuyển và sản xuất

không cao Nhẹ nhưng cứng vững chịu va đập, chịu kéo, uốn tốt

Chịu hoá chất, không sét gỉ, chống ăn mòn, rất thích hợp cho môi

trường nước biển, khí hậu biển (làm tàu thuyền, bồn chứa…)

Trang 23

2.2.Mô hình hóa chân vịt đảo khí sục nước bằng phần mềm Pro/ENGINEER

2.2.1 Cách tiến hành:

Tạo 3 đường cong 3D:

I II III

III II I

Hình 2.1 Tiết diện mặt cắt cánh chân vịt

Trang 24

Sau khi tìm hiểu về cánh ta đưa ra các số liệu sau để tạo ra đường cong như sau: Đường cong thứ nhất có:

Chiều cao từ mặt đáy của củ lên điểm thấp nhất của đường cong của cánh là 4mm Chiều cao của đường cong cánh là 43

Góc của cánh là 1000

Đường cong thứ hai của cánh:

Chiều cao từ mặt đáy của củ lên điểm thấp nhất của đường cong là 15,5mm Chiều cao của đường cong cánh là 25mm

Góc của cánh là 1000

Đường cong thứ 3 của cánh:

Chiều cao từ mặt đáy của củ lên điểm thấp nhất của đường cong là 19mm Chiều cao của đường cong cánh là 8mm

Đường cong thứ nhất ôm sát củ bơm nên có phương trình thứ nhất r = 25

Do góc của cánh là 100 nên ta co phương trình thứ 2: theta = t*100

Một hàm cuối cùng là chiều cao từ đáy của củ tới đỉnh cao nhất của đường cong là 47mm và vi trí từ đáy của củ tới điểm thấp nhất của đường cong là 4mm nên ta có phương trình thứ 3: z = t*43+4

Trang 25

Tổng hợp các phương trình lại ta có một hàm và dựng được đường cong:

r = 25 theta = t*100

z = t*43+4

• Các đường cong thứ 2 và thứ 3 tương tự như đường cong thứ nhất Với bán kính của đường cong thứ 2 là r = 38,5 và bán kính đường cong thứ

ba là r = 55

• Rồi tạo mặt phẳng giữa các đường cong lại với nhau tạo thành cánh

Hình 2.2 Chân vịt sục khí đảo nước

Trang 26

Tạo củ chân vịt:

Sau khi tạo cánh xong tiến hành tạo củ với khoảng cách từ mặt đáy của củ tới điểm thấp nhất của đường cong là 4mm, chiều cao của củ là 62mm và đường kính của củ là 50mm

Tạo cánh trong:

Sau khi tạo củ cánh trong của cánh tiến hành tạo cánh trong của cánh với các số liệu sau:

Chiều cao của cánh là 50

Góc nghiêng của cánh so với mặt phẳng đáy củ là 700 Chiều dày của cánh là 3mm

2.2.2 Trình tự các bước thực hiện:

• Bước 1: Tạo 3 đường cong 3D bằng lệnh tạo đường Curve

Sau đó nhập lần lượt các hàm sau trong chương trình tạo đường cong 3D trong From Equation:

Hàm 1 (dành cho đường Curve 1 – đường Curve sát củ cánh bơm)

Trang 27

Sau khi xong được 3 đường cong như hình 2.3 :

Hình 2.3 Ba đường cong của cánh

• Bước 2: Ta tiến hành tạo các mặt bao quanh cho cánh bằng lệnh Boundaries

Chọn lần lượt từng đường cong một từ số 1 tới số 3

Hình 2.4 Mặt cánh

• Bước 3: Tiếp theo hiệu chỉnh mặt thành khối rắn Có thể dung lệnh

Thicken để tạo thành khối đặc có chiều dày là 3mm

Trang 28

Hình 2.5 Cánh sau khi tạo khối

• Bước 4: Tạo củ chân vịt bằng lệnh Extrude với đường kính củ là

50mm chiều cao của củ là 62mm

Hình 2.6 Cánh và củ chân vịt

Trang 29

• Bước 5: Tạo 2 cánh còn lại xung quanh củ chân vịt bằng lệnh Pattern Cánh

vừa tạo xoay quanh trục CS0 một góc 1200 ta đã tạo thêm được hai cánh bơm nữa kết quả như hình 2.6

Hình 2.7 Cánh ngoài của chân vịt

• Bước 6: Dùng lệnh Extrude cắt phần củ chi tiết đạt kích thước Ø30

Tạo phần củ trong Ø20 và lỗ là Ø20 Kết quả như hình 2.8

Hình 2.8 Cánh ngoài và lõi trong của chân vịt

Trang 30

• Bước 7: Vẽ đường thẳng để tạo đường dẫn vẽ cánh sục khí phía trong

với các kích thước như hình 2.9

Hình 2.9 Kích thước cánh trong

• Bước 8: Tạo khối cánh trong dùng lệnh Sweep quét một thiết diện dọc

theo chiều dài của đường thẳng vừa tạo với kích thước tiết diện 10x3

Kết quả ta được như hình 2.10

Hình 2.10 Cánh trong của chân vịt

Trang 31

• Bước 9: Tạo hai cánh còn lại với khoảng lệch nhau là 1200 dùng lệnh

Pattern để tạo 2 cánh.Kết quả được như hình 2.12

• Sau khi tạo hoàn thành xong cánh tiến hành hiệu chỉnh cánh bo tròn các cạnh của cánh có tác dụng giảm ứng suất tại vị trí liên kết, dễ dàng thoát khuôn khi đúc kết quả được như hình 2.13

Hình 2.11 Cánh trong và cánh ngoài chân vịt

Trang 32

Hình :2.12 Chân vịt hoàn chỉnh

Sau khi hoàn thành xong các bước ta có được mô hình chân vịt đảo nước sục khí tiếp theo tiến hành mô phỏng tách khuôn

Trang 33

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KHUÔN CHÂN VỊT ĐẢO NƯỚC SỤC KHÍ

3.1 Yêu cầu kỹ thuật của bộ khuôn đúc:

• Phải chọn mặt phân khuôn sao cho hợp lý Việc chọn mặt phân khuôn hợp lý giúp cho việc điền đầy lòng khuôn của vật liệu composite được dễ dàng hơn, tránh được khuyết tật như vật đúc bị lõm, hụt kích thước…

• Các bề mặt trong của khuôn (mặt tạo ra hình dáng bên ngoài của cánh bơm) nhất là các mặt tạo ra bề mặt của cánh bơm cần phải đạt được độ bóng cần thiết, vì đối với cánh bơm bề mặt cánh đóng vai trò rất quan trọng, nó quyết định hiệu suất làm việc của bơm…

• Vì đây là khuôn đúc vật liệu composite nên nhiệt độ khi đúc là không quá cao (nhiệt độ thường) nên không nhất thiết phải bố trí hệ thống làm mát Như thế sẽ tiết kiệm được chi phí cũng như thời gian gia công khuôn

• Nửa khuôn dưới phải được gắn với đế có đủ độ cứng vững sao cho trong quá trình ép khuôn không bị dao động làm ảnh hưởng đến độ chính xác của sản phẩm Nửa khuôn trên phải có các tai cầm để khi lắp ráp khuôn cũng như lấy khuôn ra được dễ dàng hơn

• Lõi của khuôn chính là một trục có bề mặt ngoài giống hình dáng bề mặt trong của củ cánh bơm Lõi phải được chế tạo và lắp ráp với khuôn một cách chính xác Yêu cầu này được đặt ra để đảm bảo cho sự đồng tâm, đồng trụ của trục cánh bơm và đường kính ngoài của cánh bơm, đảm bảo được điều kiện này thì cánh bơm mới hoạt động ổn định cánh bơm sẽ không bị kẹt trong quá trình làm việc…

Trang 34

3.2 Tách khuôn chân vịt đảo nước sục khí

3.2.1 Các bước thực hiện như nhau cho mỗi lần tách

Cánh bơm 3D đã được dựng trong chương trên nhưng chưa thể dùng nó để thực hiện phân khuôn và để xây dựng được kết cấu khuôn chúng ta phải thực hiện các bước bằng phần mềm Pro/ENGINEER

Tạo mặt phân khuôn: đây là bước quan trọng nhất của việc tách khuôn vì

bước này vì tạo mặt phân khuôn sao cho dễ dàng tách khuôn và thoát khuôn thoát sản phẩm khi đúc Các bước của quá trình tạo cánh được thực hiện như sau:

• Tạo các mặt nối hai cánh: mục đích của việc này là tạo ra chuỗi các mặt liền kề nhau để từ đó tạo thành mặt phân khuôn

• Tạo các mặt hỗ trợ và liên kết mặt: Sau khi tạo các mặt nối các cánh lại với nhau thì cơ bản là đã hoàn thành xong việc tạo mặt phân khuôn cho khuôn đúc Tuy nhiên để có thể tách khuôn hoàn chỉnh với kích thước của khuôn lớn hơn kích thước của chân vịt thì phải tạo thêm mặt hỗ trợ đồng thời tạo liên kết giữa các mặt đó lại với nhau tạo thành một mặt thống nhất

Tách khuôn: Sau khi tạo được mặt phân khuôn tiến hành tách khuôn ra do

việc tách khuôn thành hai nửa nên việc tách trở nên đơn giản hơn là chỉ cần tách một lần Các bước tiến hành như sau:

• Thực hiện gọi chân vịt ra: Đây là chi tiết mà ta cần tạo khuôn để đúc

• Tạo phôi bao trùm chi tiết: Đây chính là kích thước của khuôn, lúc này muốn tách khuôn với kích thước bao nhiêu thì chỉ cần khai báo để tạo

• Chọn mặt phân khuôn chi tiết: Chọn mặt phân khuôn mà ta mới vừa tạo ở trên

• Mở khuôn: Sau khi tách xong tiến hành mở khuôn để tạo thành hai nửa khuôn Trong quá trình tách khuôn này do kết cấu cánh phức tạp nên tiến hành tách riêng biệt khuôn cánh ngoài và khuôn cánh trong rồi ghép chúng lại với nhau tạo thành bộ khuôn hoàn chỉnh

Trang 35

3.2.2 Trình tự các bước thực hiện tách khuôn

3.2.2.1 Tạo khuôn cánh ngoài:

Bước 1: Tạo mặt phân khuôn:

Các mặt cần được thêm vào vị trí như hình 3.1

Hình 3.1 Vị trí tạo mặt

Tạo các đường cong trên hai mép cánh bằng lệnh Copy-Paste Kết quả được như hình 3.2

Hình 3.2 Đường cong hai mép cánh

Thực hiện nối hai đường cánh lại bằng đường cong ôm sát biên dạng cánh

và biên dạng củ Tạo các đường cong bằng cách nhấp chọn con trỏ chuột ở vị trí Insert a datum curve trên thanh công cụ sau đó chọn: Thru Points > Done

Trang 36

> Spline > Whole Array > Add Point > Pick > Done Nhấp OK trên hộp thoại CURVE: Through Points Kết quả như hình 3.3

Hình 3.3 Đường cong nối hai mép cánh

Dùng lệnh Boundary tạo mặt và lệnh Pattern tạo thành các mặt xung quanh: Chọn Feature > Create > Surface > New > Advanced > Done > Boundaries > Done > Blended > Done Kết quả như 3.4

Trang 37

Hình 3.4 Mặt vừa tạo xong

Trang 38

• Sau khi tạo được mặt phân khuôn tiến hành bước thứ 3 tách khuôn thành 2 mảnh:

Bước 3: Gọi chi tiết tách khuôn:

Cách thực hiện như sau:

Nhấp chọn con trỏ ở vị trí New hoặc Create a new object trên màn hình làm việc Hộp thoại New xuất hiện, chọn Manufacturing ở khungType và Mold Cavity

ở khung Sub-type sau đó chọn Empty > OK trên hộp thoại New File Options Sau đó thiết lập lại đơn vị cho hệ thống bằng cách chọn như sau: Set Up > Units > Millimeter Newton Mitsubishind (mmNs) > Set > OK > Close > Done Thực hiện lệnh gọi chi tiết bằng cách nhấp chọn: Mold Model > Assemble

> Ref Model Hộp thoại Open xuất hiện, nhấp chọn chi tiết chân vịt vừa tạo mặt phân khuôn xong hình 3.6

Hình 3.6 Mặt phân khuôn vừa tạo

Xuất hiện hộp thoại Create Reference Mold, nhấp chọn Merge By Ref >

OK hoàn tất việc gọi chi tiết tách khuôn

Trang 39

Bước 4: Tạo phôi bao trùm chi tiết:

Trên menu Mold Model chọn Create > Workpiece > Manual để tạo phôi cho chi tiết Lựa chọn các mục trên hộp thoại Component Create và trên hộp thoại Creation Options sau đó chọn OK thực hiện tạo phôi bằng tay với kích thước tùy chỉnh Trên Menu Mold Model chọn Solid > Protrusion > Extrude > Solid > Done > Both Sides > Done > Pick

Hình 3.7 Tạo phôi

Sau đó chọn OK trên hộp thoại PROTRUSION: Extrude Phôi được tạo ra

có kích thước: 140x140x90 hình 3.7

Hình 3.8 Vẽ phôi

Trang 40

Hình 3.9 Phôi khi tạo xong

Bước 5: Chọn mặt phân khuôn và tách khuôn

Trên Menu Surface Define chọn Done/Return > Done/ Return Trên Menu Mold chọn Mold Volume > Split > Two Volume > All Wrkpcs > Done

Hình 3.10 Tách khuôn

Sau đó Pick chọn mặt phân khuôn Tiếp theo chọn Done Sel > OK trên hộp thoại Split Xuất hiện hộp thoại Volume Name yêu cầu đặt tên khuôn trên

và khuôn dưới sau đó nhấp chọn OK

Trên Menu Mold Volume chọn Done/Return > Mold Comp > Extract Xuất hiện hộp thoại Create Mold Component, nhấp chọn tất cả rồi ấn OK