1. Khuôn trên
2. Tấm dưới.
Hình 3.4: tấm khuôn dưới.
3. Tấmgiữa
4. Lõi khuôn
Hình 3.6: lõi củ chân vịt.
5. Nắp ép
Hình 3.7: nắp ép khuôn.
6. Chốt định vị Φ12. Chốt định vị có tác dụng cố định hai tấm khuôn với nhau. Chốt định vị trong bộ khuôn gồm 6 cái. Chiều dài chốt là 25mm.
Hình 3.8: chốt định vị.
7. Bulông 14: là chi tiết có tác dụng để xiết chặt 3 tấm khuôn với nhau.
8. Bulông Φ12 (Hình 3.10): là chi tiết dùng để tháo khuôn.
Hình 3.10
3.2 THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN CHÂN VỊT MÔ HÌNH
Sau khi tiến hành thiết kế khuôn, ta tiến hành gia công khuôn trên máy CNC. Chương trình gia công được xuất từ phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0.
3.2.1 Lập chương trình gia công tấm dưới3.2.1.1 Phay thể tích(phay volume) 3.2.1.1 Phay thể tích(phay volume)
Bước 1: Khởi động Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 : Start Programs PTC Pro ENGINEER Cài đặt thư mục làm việc là GIACONGTAMDUOI.
Bước 2: Tạo file gia công: chọn File New
Manufacturing NC Assembly nhập tên File,
giacongtamduoi Setup Units mmNs Set Ok
Bước 3: Đặt chi tiết lên hệ thống bằng cách từ Manfacture chọn Mfg Model Assemble Ref Model Open chọn File có
tên tamduoit.prt xuất hiện chi tiết trên màn hình (hình 3.11). Hình 3.84 : Mở chi tiết gia công.
Bước 4: Tạo phôi cho chi tiết gia công bằng cách từ thanh công cụ nhấp chọn mục Creat an Auto-Workpiece xuất hiện phôi bao trùm lên chi tiết gia công, chọn Creat rectangular workpiece OK (hình 3.11).
Hình 3.11: Tạo phôi cho chi tiết gia công.
Bước 5: Thiết lập tọa độ gia công.
Từ menu Manufacturer, chọn Mfg setup xuất hiện hộp thoại
Operation Setup tại ôOperation Name, chọn máy OP010, tại ô NC Machine nhấp chọn máy MACH01 xuất hiện hộp thoại
Machine Tool Setup chọn loại máy phay 3 trục OK (hình
3.13). Hộp thoại Operation Setup xuất hiện trở lại, tại mục Machine Zero, nhấp chọn gốc tọa độ gia công ACS0 OK (hình
3.14).
Hình 3.12 : chọn máy gia công.
Hình 3.13 : thiết lập tọa độ gia công.
Manufacturer, chọn Machining NC Sequence Machining Volume Done xuất hiện menu Seq Setup chọn Tool, Parameters,Volume, Retract Surf Done, xuất hiện hộp thoại Tool Setup để khai báo dao cắt T0001 Apply OK (hình 3.16).
Hình 3.14: Chọndụng cụ cắt.
Xác định các thông số của chế độ cắt theo kinh nghiệm như mô tả trên hình 3.17.
Hình 3.15: chế độ cắt khi gia công thô.
Bước 7:Tạo thể tích phay: chọn biểu t ượng (Mill Volume)
Extrute Define chọn mặt phẳng Sketch là mặt trên của phôi vẽ tiết diện như hình 3.16.
-Đùntiết diệntới mặt phẳng như hình 3.19.
Hình 3.17: đùn tiết diện đến mặt.
- Bằng cách trừ phôi vừa tạo cho chi tiết tham chiếu ta sẽ đ ược thể tích phay. Chọn biểu tượng (Trim) chọn chi tiết tham chiếu. Kết quả ta dược thể tích phay là phần nổitím như hình 3.18.
Bước 8:Mô phỏng đường chạy dao (Play Path). ChọnNC Sequence Volume 1 Play path Screen Play. Kết quả
như hình 3.19.
Hình 3.19
Bước 9:chạy mô phỏng chương trình. Ta chọnPlay Path NC Check . Kết quả như hình 3.20.
Hình 3.20
Bước 10 : lưu bước gia công lại. Ta chọnDone seq.
Bước 11: xuất file gia công: ta chọn Cl Data NC Sequence
Volume Milling file Done đặt tên file là
gctamduoid20.ncl Done Output Post Process Done
chọn máy: UNCX01.P20 quá trình hậu xử lý hoàn thành ta được cửa sổ thông tin như hình 3.21.
Hình 3.21
Mở file gctamduoid20.tap bằng phần mềm CimcoEdit và hiệu chỉnh ta được chương trình gia công như sau:
N02 G98G80G90G49G17 N03 G54 N04 S1600M3 N05 M8 N06 G1X59.8Y-9.771Z2.F1200. N07 Z.449 N08 Z-2.051F10. N09 Y-2.32F600. N10 X54.833Y-1.96 N11 X53.313Y-1.838 N12 X46.027Y-1.041 N13 X44.974Y-.914 N14 X40.345Y-.294 ……… ……… ……… N8249 G1X19.356Y-92.993Z-53.003 N8250 Y-105. N8251 X105. N8252 Y105. N8253 X-105. N8254 Y-105. N8255 X-84. N8256 Z2.F3000. N8257 X0Y0 N8258 M9 N8259 M5
N8260 M30
3.2.1.2 Phay thô lần 2 bằng dao phay Φ10
Chọn NC Sequence New sequence Volume. Làm tuần tự như
phần phay Volume ở mục 3.2.1.1 chỉ khác ở bước cài đặt dao, tạo thể tích phay và chế độ gia công.
Cài đặt dụng cụ cắt:chọn dụng cụ cắt là dao Bull MillΦ10 (hình 3.22).
Hình 3.22
Hình 3.23
Tạo thể tích phay thô lần thứ hai.
Tạo phôi có đường kính 185mm bằng lệnh Extrute (hình 3.24).
Hình 3.24
Tạo thể lấy phôi vừa tạo trừ đi chi tiết tham chiếu. Kết quả ta đ ược thể tích phay như hình 3.25.
Hình 3.25: tạo thể tích phay cho bước gia công thứ hai. Mô phỏng gia công.
Hình 3.26: mô phỏng bước gia công thứ hai.
Chương trình gia công của bước thứ hai sau khi đã hiệu chỉnh bằng phần mềm CimcoEdit như sau:
% N01 (Date:12/28/10 Time:19:08:50) N02 G98G80G90G49G17 N03 G54 N04 S2300M3 N05 M8 N06 G1X-.402Y.644Z2.F1200. N07 Z.449
N08 Z-.551F30. N09 X-.357Y-.67F800. N10 X.759Y.026 N11 X-.402Y.644 N12 X-5.397Y.432 N13 G2X-5.784Y-10.855I-73.69J-3.123F700. N14 G1X-5.784Y-10.855Z-.551 N15 X-7.689Y-13.792F800. ……… N9099 X33.608Y80.06 N9100 X33.648Y79.536 N9101 X33.631Y79.273 N9102 X33.77Y79.456 N9103 X34.187Y79.887 N9104 X34.653Y80.265 N9105 X35.249Y80.632 N9106 X33.064Y81.552 N9107 Z100.F1200. N9108 X0Y0 N9109 M9 N9110 M5 N9111 M30 %
3.2.1.3 Phay mặt phẳng (Surface Milling).
Bước 1: chọn NC Sequence New sequence Surface Mill. ở mụcSEQ SETUP chọn các mục như hình 3.27.
Hình 3.27: chọn các thông số cần cài đặt.
Bước 2: cài đặt dụng cụ cắt (hình 3.28). chọn dao cầu Φ6.
Bước 3: Cài đặt chế độ cắt (hình 3.29). Các thông số chọn theo kinh nghiệm.
Hình 3.29: chế độ cắt theo kinh nghiệm.
Bước 4: chọn mặt phẳng để chạy bề mặt nh ư hình 3.30.
Bước 5: định nghĩa hướng cắt (hình 3.31).
Hình 3.31: định nghĩa hướng cắt.
Bước 6: mô phỏng đường chạy dao. Chọn Play Path Screen Play. Kết quả như hình 3.32.
Bước 7: mô phỏng gia công. Chọn Play Path NC Check. Kết
quả như hình 3.33.
Hình 3.33: mô phỏng gia công chạy bề mặt.
Bước 8: lưu bước gia công. Ta chọnDone Seq.
Bước 9: xuất file .ncl. : xuất file gia công: ta chọn Cl Data NC Sequence Surface Mill file Done đặt tên file là bematc6.ncl
Done Output Post Process Done chọn máy: UNCX01.P20
Hình 3.34
Bước 10: Dùng phần mềm CimcoEdit để mở file gia công và hiệu chỉnh. Ta được kết quả như sau:
G98G80G90G49G17 G54 S2400M3 M8 G1X-31.109Y-5.689Z2.F500. Z-39.527 Z-40.027F600. X-31.157Y-5.554Z-40.014 X-31.245Y-5.558Z-39.976 X-31.188Y-5.716Z-39.992
X-31.268Y-5.743Z-39.956 X-31.334Y-5.562Z-39.938 ……… ……… ……… X76.738Y-3.2Z-11.923 X76.604Y-5.569Z-12.499 X76.788Y-3.741Z-12.028 X76.862Y-1.635Z-11.511 X76.878Y.64Z-10.945 X76.82Y3.094Z-10.326 X76.799Y3.608Z-10.195 Z100. M9 M5 M30 %
3.2.1.4 Lập trình bằng tay để lấy dấu các lỗ
Dùng mũi khoan ruột gàΦ10.
3.2.2 Gia công tấm trên
Các bước thực hiện gia công tấm trên tương tự như gia công tấm dưới ở mục [3.2.1].
Bước 1: phay nắp cấp liệu bằng dao phay ngón Φ20. Thời gian phay 5 phút.Kết quả như hình 3.35.
Hình 3.35: mô phỏng gia công nắp.
Bước 2: phay thô bằng dao phay ngón Φ20. Thời gian phay 220 phút. Kết quả như hình 3.36.
Bước 3: phay thô lại bằng dao phay ngón Φ10 có R = 1.5. Thời gian phay 240 phút. Kết quả hình 3.37.
Hình 3.37: mô phỏng gia công thô lần hai.
Bước 4: phay tinh bề mặt bằng Surface Mill. Sử dụng dao cầu Φ6. thời gian phay 310 phút. Kết quả như hình 3.38.
Bước5: khoan dấu bằng mũi khoan ruột gàΦ10. thời gian 2 phút.
3.2.3 Gia công tấm giữa
Gia công tấm giữa bằng phương pháp phay Volume (hình . Các lỗ ta có thể dùng phương pháp khoan lỗ Hole Making. ở đây tôi chọn khoan mồi để lấy dấu trước sau đó khoan lại trên máy khoan đứng.
Phay Volume bằng dao phay ngón Φ20. Kết quả hình 3.39.
Hình 3.39
Khoan lấy dấu các lỗ. Lập trình bằng tay.
3.3 Gia công khuôn trên máy CNC
Sử dụng máy phay CNC Brigeport VMC 2216 XV để gia công khuôn.
Dụng cụ:
-Dao phay ngón 4 lưỡi Φ20. Chiều dài 100mm. -Dao phay ngón 4 lưỡi Φ10. Chiều dài 100mm. - Dao cầu Φ6. chiều dài 100mm.
-Bước 1: khởi động máy CNC.
-Bước 2: gá đặt chi phôi đã qua gia công cơ. -Bước 3: rà phẳng.
-Bước 4: lấy tâm chi tiết bằng đầu dò.
-Bước 5: dùng G55 để thành lập hệ tọa độ gia công.
-Bước 6: Nạp chương trình đã xuất vào thẻ nhớ để nạp vào máy CNC.
-Bước 7: tìm đến chương trình cần chạy và cho máy thực hiện quá trình gia công.
-Bước 8: quá trình gia công kết thúc ta tiến hành tháo chi tiết ra và làm sạch.
Các lỗ trên ba tấm khuôn ta tiến hành lập trình bằng tay đẻ giảm thời gian gia công. Dung lệnh MDI đẻ thực hiện việc này.
Kết quả sau khi gia công ta đ ược ba tấm khuôn như thiết kế (hình 3.40).
Hình 3.41: khuôn trên.
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.
Trong đề tài này chúng em khảo nghiệm quy trình công nghệ đúc chân vịt B - Wageningen bằng vật liệu composite cốt sợi ngắn nền epoxy. Với các thông số thiết kế ban đầu gồm đ ường kính chân vịt D, tỷ lệ b ước xoắn H/D, tỷ lệ mặt đĩa S0/S và số cánh của chân vịt Z. Giá trị các thông số như sau : - Đường kính chân vịt : D = 810 mm - Số cánh : Z = 3 cánh. - Tỷ lệ mặt đĩa : S0/S = 0.65 - Tỷ lệ bước : H/D = 0.75 - Vòng quay chân vịt : n = 762 vòng/phút
Do điều kiện kinh tế và máy móc còn khó khăn nên chúng em đúc khảo nghiệm chân vịt có đ ường kính 160mm bằng khuôn mô hình. Về nguyên lý quy trình đúc có thể áp dụng cho việc đúc chân vịt 810mm.
4.1Tính lượng vật liệu chế tạo một chân vịt mô hình
Chân vịt mô hình chế tạo ra có các thông số cần đạt đ ược như sau: - Vật liệu: Composite có thành phần 40% sợi thủy tinh / 60% epoxy được tạo ra dưới lực ép 3 kg/cm2.
- Khối lượng riêng của composite có thành phần 40% sợi thủy tinh / 60% epoxy: γC = 1,47 g/cm3.
Hình 4.1: Chân vịt mô hình B– Wageningen thiết kế bằng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0.
- Thể tích cánh bơm = 67 cm3(Tính bằng phần mềm Cad/Cam). Từ số liệu trên, tính được các giá trị sau:
- Khối lượng cánh bơm: mCV= 67 x 1,47= 98,49 (g)
Do khi ép với áp lực 3 kg/cm2 kích thước của sản phẩm bị giảm đi vì vậy ta phải tăng khối lượng vật liệu gia công lên 30%. Cụ thể ta có:
mC = mCV + 30%. mCV = 98,49 + 30%.98,49 = 128,04 (g) - Khối lượng sợi thủy tinh: mS= 40% x 138,04 = 55.22 (g) - Khối lượng nhựa epoxy: mN= 60% x 138,04 = 82,83 (g)
Lượng nhựa hao hụt do dính dụng cụ pha trộn khoảng 1%, v à độ co ngót của nhựa khoảng 1% nữa n ên lượng nhựa cần dùng thực tế là: mN = 82,83 + 2%.82,83 = 84,49 (g)
- Khối lượng xúc tác TETA: mXT = 10% x 84,49 = 8,45 (g)
Kích thước chân vịt và khối lượng vật liệu cần để chế tạo đ ược tóm tắt trong.
Bảng4.1: Khối lượng chân vịt và thành phần.
Chân vịt mô hình Vật liệu
Đường kính (mm)
Thể tích (mm3)
Sợi thủy tinh (g) Epoxy 128S (g) TETA (g) 162 6,7.104 55,22 84,49 8,45
4.2 Chuẩn bị máy, thiết bị, vật liệu cần dùng
Bảng 4.4. Máy, thiết bị, vật liệu cần dùng để chế tạo 1 cánh bơm
Stt Máy– Thiết bị Nước
SX Hìnhảnh
1 Cân điện tử Pioneer 0,01g Nhật
Hình 4.2 2 Khuôn đúc cánh bơm Tự chế tạo Hình 4.3 3 Dụng cụ pha trộn, vệ sinh: gáo nhựa, thanh trộn, muỗng Inox, giẻ mềm, axêtôn…
Việt Nam
Hình 4.4
4 Dụng cụ tháo, lắp khuôn: Clê 22, búa nguội 0,5 kg
Việt Nam
Hình 4.5
Vật liệu Khối lượng (g) 5 Sợi roving cắt ngắn 3 ÷ 5 mm 55,2 Hàn Quốc Hình 4.6 6 Epoxy 128S 84,49 Đài Loan
7 TETA 8,45 Nhật
8 Wax MIRROR
GLAZE 8 10 Mỹ Hình 4.7
9 Máy ép thủy lực Việt
Nam
4.3 Quy trìnhđúc.
Nguyên công 1: Đánh wax
-Bước 1: Lau sạch toàn bộ mặt trong lòng khuôn, đảm bảo không có bất cứ tạp chất nào như nước, dầu, mỡ, bụi…trên mặt khuôn.
- Bước 2: Dùng giẻ mềm, sạch bôi wax vào toàn bộ mặt trong lòng khuôn.
-Bước3: Dùng giẻ mềm mới, đánh bóng kỹ bằng tay trong một thời
gian.
-Bước 4: Tiếp tục xoa wax và đánh bóng, ít nhất 3 lần.
Nguyên công 2: Tạo lớp gelcoat (t0phòng = 250)
- Bước 1: Dùng chổi mềm quét 1 lớp gelcoat lên toàn bộ mặt trong khuôn.
Chú ý: - Sử dụng phần đầu chổi, quét nhẹ tay, liền một vệt, không
quét tới lui chồng lên vệt vừa quét.
- Các vệt tiếp theo chỉ chớm mí vệt tr ước, không gối đầu quá nhiều, để đảm bảo chiều dày đồng đều của lớp gelcoat.
- Bắt đầu quét từ chỗ khó trước: rãnh, góc, cạnh rồi lan ra vùng dễ cho đến khi phủ kín bề mặt khuôn.
-Bước 2: Quét lớp thứ 2 theo chiều chéo hoặc thẳng góc với lớp thứ nhất (Khi lớp thứ nhất đãđông đặc, gần đóng rắn, sờ tay còn hơi dính).
Chiều dày lớp gelcoat lý tưởng là≈ 0,45 mm.
Do chiều dày cánh chân vịt mô hình mỏng khoảng 2mm nên chúng em không quét lớp gelcoat.
Nguyên công 3: Trộn liệu
-Bước 1: Cân chính xác lượng vật liệu thành phần: - Sợi thủy tinh cắt ngắn: 55,22 g.
- TETA: 8,45 g.
-Bước 2: Hòa trộnTETA với epoxy.
Chú ý: Dùng muỗng Inox trộn kỹ TETA với epoxy trong gáo trộn. Thời gian trộn từ 2 ÷ 3 phút.
-Bước 3: Trộn sợi thủy tinh với hỗn hợp epoxy - TETA
Đổ toàn bộ lượng sợi thủy tinh đã cân vào hỗn hợp epoxy - TETA, dùng thanh trộn nhào kỹ sợi với hỗn hợp nhựa. Thời gian nhào trộn từ 8 ÷ 10 phút. Khi toàn bộ sợi đã ngấm nhựa, thì màu của hỗn hợp sợi - nhựa sẽ là màu trong của nhựa.
Nguyên công 4: Ráp khuôn
-Bước 1: Đổ liệu và dàn đều trong lòng khuôn .
Hình 4.9: Hỗn hợp sợi – nhựa được trải đều trong lòng khuôn.
Hình 4.10: Ráp khuôn.
Nguyên công 5: Ép khuôn.
-Bước 1: Khởi động máy ép thủy lực và chọn áp lực ép: 3 (kg/cm2). - Bước 2: Tiến hành ép. Duy trì lực ép liên tục trong thời gian 90 phút.
-Bước 3: Ngừng ép, tắt máy và lấy khuôn ra khỏi máy ép.
Nguyên công 6: Tháo rỡ khuôn lấy sản phẩm
-Bước 1: Để nguyên khuôn ép trong thời gian 90 phút để sản ph ẩm đóng rắn hoàn toàn.
Ghi chú: Thời gian từ khi trộn liệu đến khi đóng rắn hoàn toàn là 150 phút, trong đó có: 10 phút đ ể hòa trộn, 50 phút để ép và 90 phút để đóng rắn hoàn toàn. Thời gian trên tương ứng với làm việc ở t0phòng = 25