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 ÷ 270C.
- Bước 2: Tiến hành tháo rỡ khuôn để lấy chân vịt mô hình (hình 4.11). Kết quả như hình 4.12
Hình 4.11: Tháo khuônđể lấy cánh bơm.
Hình 4.12: Kết quả tháo khuôn.
-Bước 3: Làm sạch bavia bằng giấy nhám mịn.
4.4 Nhận xét.
Quan sát sản phẩm chân vịt được chế tạo ra theo quy trình trên, ta thấy:
- Tuy chân vịt có kết cấu tương đối phức tạp, nhưng dưới tác dụng của áp lực trong quy trình chế tạo, hỗn hợp vật liệu đều đ ược điền đầy ở tất cả mọi vị trí trong lòng khuôn, đảm bảo cho cánh bơm không bị thiếu hụt ở các vị trí góc cạnh hay mép cánh hay khả năng điền đầy lòng khuôn của hỗn hợp tốt (Điều này thường xảy ra khi chế tạo chân vịt bằng các ph ương pháp khác).
- Do hòa trộn thủ công nên hỗn hợp không thật sự đều. - Chân vịt sau khi đúc cho bề mặt tương đối bóng cao.
4.5 Hoạch toán giá thành khuôn mô hình
Giá thành chế tạo khuôn:
Giá thành phôi nhôm: 32kg x 70000 đ/kg = 2240000 (đ ồng) Giá thành phôi thép C45 dùng đẻ chế tạo nắp khuôn: 3kg x 16000 đ/kg = 48000 (đồng)
Giá phôi phôi thép C45 làm lõi: 10000đ Giá thành 2 Bulông Φ14 là: 25000đ Giá thành 2 Bulông Φ12 là: 12000đ
Chi phí gia công trên máy phay CNC ( 30h) 30 x 130000= 3900000đ
(Chi phí cho 1h hoạt động của máy CNC là 130000đ)
Tổng chi phí = 2240000 + 48000 + 10000 + 25000 + 12000 + 3900000 = 6235000 (đồng).
Chương 5
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 5.1 Kết luận
Kết quả nghiên cứu đãđạt đượckết quả khả quan đó là: - Xây dựng chân vịt từ phần mềm ProCad.
- Xây dựng được phương pháp chuyển mô hình chân vịt 3D từ môi trườngProCad sang phần mềm Pro ENGINEER Wildfire 4.0.
- Thiết kế khuôn từ mô hình đã xây dựng bằng phần mềm Pro ENGINEER Wildfire 4.0.
-Ứng dụng phần mềm Pro ENGINEER Wildfire 4.0 để gia công khuôn - Gia công khuôn trên máy phay CNC Brigep ort VMC 2216 XV. - Đúc thử nghiệm chân vịt mô hình.
5.2 Đề xuất ý kiến
Sau khi tiến hành đúc thử nghiệm chân vịt mô hình trên khuôn mô hình em thấy rằng quá trình tháo khuôn thủ công bằng tay có thể làm ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt cánh chân vịt. Vì vậy em xin đề xuất ý kiến là thiết kế thêm hệ thống cơ khí tháo và lắp khuôn để giảm sức lao động tay chân và nâng cao chất lượng chân vịt.
Ngoài ra chúng ta nên ứng dụng phần mềm ProENGINEER Wildfire 4.0 để tính toán độ bền của khuôn. Do thời gian có hạn n ên em chưa thực hiện được phần này.
Cần thử nghiệm chân vịt mô hình trong điều kiện làm việc của chân vịt để kiểm tra độ bền.
Với công nghệ ngày càng phát triển, em tin rằng với Máy CNC có băng máy lớn thì chúng ta hoàn toàn có thể gia công chân vịt thực tế có đường kính 810mm với dụng cụ cắt là dao SECO chúng ta có thể dùng phần mềm SECO CUT để tình toán chế độ gia công.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Đức Ân (1982), Sổ tay kỹ thuật đóng tàu,Tập 1, Nhà xuất
bản Khoa học và kỹ thuật Hà nội, Hà Nội.
2. Nguyễn Văn Ba, Lê Trí Dũng (1998), Sức bền vật liệu, Nhà xuất bản
Nông Nghiệp, Tp. Hồ Chí Minh.
3. GS. TS. Nguyễn Đắc Lộc, PGS. TS. Lê Văn Tiến, PGS. TS. Ninh Đức Tốn, PGS. TS. Trần Xuân Việt (2007), Sổ taycông nghệ chế tạo máy, Tập 1, 2, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội, Hà Nội.
4. PGS. Trần Hữu Quế (2005), Vẽ kĩ thuật cơ khí, Tâp 1, Nhà xuất bản giáo dục, Tp. Hồ Chí Minh.
5. PGS. TS. Ninh Đức Tốn (2006), Dung sai và lắp ghép, Nhà xuất bản giáo dục, Hải phòng.
6. Nguyễn Trọng Hiệp (1998), Chi tiết máy, Tập 1, 2, Nhà xuất bản