i NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ và tên SV : Mai Nguyễn Trần Thành Lớp : 47CT Ngành : Cơ Khí Chế Tạo Máy MSSV : 47132209 Tên đề tài : “ Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực cánh bơm đảo nước - sục khí chuyên dụng trong nuôi trồng thủy sản thâm canh bằng vật liệu Composite.” Số trang :105 Số chương: 6 Số tài liệu tham khảo: 20 Hiện vật: Báo cáo Đồ Án Tốt Nghiệp, 1 đĩa CD, 1 Bộ khuôn đúc cánh bơm đảo nước - sục khí và cánh bơm đảo nước - sục khí chuyên dụng bằng vật liệu composite NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Kết luận: Nha trang, ngày…tháng…năm 2009 Cán bộ hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) PGS.TS PHẠM HÙNG THẮNG ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ ii PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Họ và tên SV : Mai Nguyễn Trần Thành lớp : 47CT Ngành : Cơ Khí Chế Tạo Máy MSSV : 47132209 Tên đề tài : “Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực cánh bơm đảo nước - sục khí chuyên dụng trong nuôi trồng thủy sản thâm canh bằng vật liệu Composite.” Số trang :105 Số chương: 6 Số tài liệu tham khảo: 20 Hiện vật: Báo cáo Đồ Án Tốt Nghiệp, 1 đĩa CD, 1 Bộ khuôn đúc cánh bơm đảo nước - sục khí và cánh bơm đảo nước - sục khí chuyên dụng bằng vật liệu composite NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Kết luận: Nha trang, ngày…tháng…năm 2009 Cán bộ phản biện (Ký và ghi rõ họ tên) ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ iii LỜI CẢM ƠN! Đồ án tốt nghiệp là sự khởi đẩu cho sự nghiệp nghiên cứu khoa học của thế hệ kỹ sư trẻ chúng em, và cũng là điểm nhấn kết thúc cuộc đời sinh viên ngồi trên ghế nhà trường. Đó là một điều thiêng liêng mà em cảm nhận được sau hơn bốn năm học tập và nghiên cứu tại trường đại học Nha Trang. Sau một thời gian nghiên cứu nghiêm túc, với tất cả khả năng của bản thân, với những gì đã học hỏi được ở các thầy cô, ở sách vở và đặc biệt là sự chỉ bảo tận tình của các thầy hướng dẫn. Đến nay em đã hoàn thành xong nhiệm vụ quan trọng của mình. Để đạt được kết quả này không thể không kể đến những gì mà các thầy đã dành cho em. Em xin chân thành được bày tỏ lời biết ơn sâu sắc đến thầy PGS. TS Phạm Hùng Thắng, thầy Th.s Trần An Xuân đã có những ý kiến chỉ bảo có ý nghĩa góp phần làm hoàn thiện đề tài của em. Em xin chân thành cảm ơn thầy Ks Lê Ngọc Sơn với sự hướng dẫn tận tình của thầy trong việc chế tạo thành công sản phẩm khuôn đúc áp lực, và cánh bơm đảo nước – sục khí chuyên dụng phục vụ nuôi trồng thủy sản thâm canh bằng vật liệu Composite. Bên cạnh đó em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô đã dìu dắt em đi trên con đường mà em đã chọn, xin gửi tới các bạn đồng nghiệp trong tương lai lời cảm ơn chân thành, cảm ơn các bạn đã có những góp ý chân thành trong quá trình thực hiện đề tài của tôi. Xin chân thành cảm ơn!!! Nha Trang, tháng 12 năm 2009 Sinh viên thực hiện Mai Nguyễn Trần Thành iv MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC ÁP LỰC VẬT LIỆU COMPOSITE VÀ KẾT CẤU CÁNH BƠM ĐẢO NƯỚC – SỤC KHÍ 3 I.1 Tổng quan về công nghệ đúc áp lực Composite: 3 I.1.1 Định nghĩa vật liệu Composite: 3 I.1.2 Đặc tính chung: 3 I.1.3 Phân loại vật liệu Composite: 4 I.1.3.1 Phân loại theo hình dạng: 4 I.1.3.2 Phân loại theo bản chất vật liệu thành phần: 4 I.1.3.3 Theo cấu trúc vật liệu cốt: 5 I.1.4 Kết cấu của vật liệu composite: 7 I.1.5 Công nghệ chế tạo vật liệu Composite: 14 I.1.5.1 Đúc không áp lực: 14 I.1.5.2 Đúc áp lực ( đúc ép): 14 I.1.5.3 Đúc liên tục: 17 I.1.5.4 Kéo định hình: 17 I.1.5.5. Đúc ly tâm: 18 I.1.5.6. Phương pháp quấn ống: 18 I.1.6 Cơ chế đông đặc, đông rắn trong Composite: 18 I.1.7 Cơ tính của vật liệu Composite: 19 I.1.8 Xác định thời gian đông, rỡ khuôn, đóng rắn 25 I.2 Kết cấu và yêu cầu kỹ thuật chế tạo cánh bơm đảo nước – sục khí 28 I.2.1 Xây dựng bản vẽ kết cấu cánh bơm đảo nước-sục khí: 28 I.2.1.1 Kết cấu cánh bơm đảo nước-sục khí: 28 I.2.1.2 Bản vẽ kỹ thuật cánh bơm đảo nước - sục khí 28 I.2.2 Yêu cầu kỹ thuật chế tạo cánh bơm đảo nước – sục khí chuyên dụng 35 I.2.2.1 Về vật liệu chế tạo cánh bơm 35 I.2.2.2 Về công nghệ chế tạo cánh bơm 35 v I.2.2.3 Về kết cấu cánh bơm 35 CHƯƠNG II. THIẾT KẾ KỸ THUẬT KHUÔN ĐÚC CÁNH BƠM ĐẢO NƯỚC – SỤC KHÍ CHUYÊN DỤNG TỪ VẬT LIỆU COMPOSITE 37 II.1 Yêu cầu kỹ thuật bộ khuôn đúc 37 II.2 Kết cấu bộ khuôn đúc 38 II.2.1 Khuôn cánh ngoài: 38 II.2.1.1 Khuôn trên: 38 II.2.1.2 Khuôn dưới: 38 II.2.2 Khuôn cánh trong: 39 II.2.2.1 Khuôn trên: 39 II.2.2.2 Khuôn dưới: 40 II.2.3 Chốt định vị, pittong, xilanh ép: 40 II.2.4 Lõi, tấm đỡ, bulong: 41 II.3 Tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản bộ khuôn đúc 43 II.3.1 Các kích thước cơ bản của bộ khuôn đúc 43 II.3.2 Kiểm tra độ bền của khuôn trong quá trình làm việc 46 II.3.2.1 Kiểm tra độ bền kéo của 4 bu lông ghép hai nửa khuôn 47 II.3.2.2 Kiểm tra độ bền dập của hai nửa khuôn trong quá trình ép 47 II.4 Bản vẽ kỹ thuật bộ khuôn đúc 48 CHƯƠNG III. CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC CÁNH BƠM ĐẢO NƯỚC – SỤC KHÍ CHUYÊN DỤNG 49 III.1 Thiết kế quy trình chế tạo khuôn đúc cánh bơm 49 III.1.1 Xây dựng kết cấu hai nửa khuôn 50 III.2 Chế tạo thử nghiệm khuôn đúc 58 III.2.1 Lập trình gia công khuôn với sự trợ giúp của máy tính 58 III.2.2 Chuẩn bị phôi, máy, dụng cụ cắt gọt, đồ gá 76 III.2.3 Lập quy trình gia công khuôn 77 III.2.4 Kiểm tra khuôn lần cuối 79 vi CHƯƠNG IV. XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐÚC CÁNH BƠM ĐẢO NƯỚC – SỤC KHÍ 80 IV. 1 Chuẩn bị khuôn và vật liệu 80 IV. 2 Quy trình đúc cánh bơm 81 CHƯƠNG V. ĐÚC THỬ NGHIỆM, HOÀN CHỈNH VÀ HOẠCH TOÁN GIÁ THÀNH SẢN PHẨM 88 V. 1 Đúc thử nghiệm 88 V. 2 Hoàn chỉnh công nghệ và khuôn đúc 88 V. 3 Hạch toán giá thành sản phẩm 89 CHƯƠNG VI. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 91 VI.1 Kết luận 91 VI.2 Đề xuất ý kiến. 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Đặc tính cơ học tổng quát của vật liệu Composite cốt sợi thủy tinh 22 Bảng 1.2: Khả năng chịu va dập của vật liệu composite thủy tinh E so với vật liệu khác 23 Bảng 1.3: Đặc tính chịu hoá học của nhựa nền 24 Bảng 1.4: Lựa chọn hệ thống chất đóng rắn 25 Bảng 1.5: Thời gian đông đặc, khi rỡ khuôm (ở nhiệt độ phòng) 26 Bảng 1.6: Thời gian đông đặc và đóng rắn của nhựa (ở nhiệt độ phòng) 27 Bảng 3.1: Đặc tính chủ yếu của gelcoat [2,tr66]. 85 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Vật liệu Composite 3 Hình 1.2. Đúc phun nhựa 15 Hình 1.3. Đúc không nhiệt 15 Hình 1.4: Đặc tính cơ học Composite so với kim loại và vật liệu không gia cường 20 Hình 1.6. Ứng suất kéo, uốn của Composite 21 Hình 1.6. máy bơm sục khí 28 Hình 1.7 29 Hình 1.8 29 Hình 1.9 30 Hình 1.10 30 Hình 1.11 31 Hình 1.12 31 Hình 1.13 32 Hình 1.14 32 Hình 1.15 33 Hình 1.16 33 Hình 1.17 34 Hình 1.18 34 Hình 2.1. Nửa khuôn trên được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire 38 Hình 2.2. Nửa khuôn dưới được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire 39 Hình 2.3. Nửa khuôn trên được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire 39 Hình 2.4. Nửa khuôn dưới được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire 40 Hình 2.5. Chốt định vị được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire 40 Hình 2.6. pittong, xilanh ép 41 Hình 2.7. Lõi được thiết kế bằng phần mêm pro wildfire 41 Hình 2.8. Tấm đỡ khuôn được thiết kế bằng phần mêm pro wildfire 42 Hình 2.9. Bulong được thiết kế bằng phần mềm pro wildfire 42 Hình 2.10. Kết cấu bộ khuôn đúc được thiết kế bằng phần mềm pro wildfire 43 ix Hình 2.11: Các kích thước cơ bản của khuôn dưới 43 Hình 2.12: Các kích thước cơ bản của khuôn trên 44 Hình 2.13: Các kích thước cơ bản của khuôn dưới 44 Hình 2.14: Các kích thước cơ bản của khuôn trên 45 Hình 2.16: Bảng cơ tính của nhôm Alloy1060 46 Hình 2.17: Kiểm tra ứng suất cho phép của nửa khuôn sử dụng phần mềm Solidword 2007 47 Hình 2.18: Kiểm tra chuyển vị cho phép của nửa khuôn sử dụng phần mềm Solidword 2007 48 Hình 3.1: Mô hình Solid của cánh bơm được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire 50 Hình 3.2: Cách mở một File ứng dụng tách khuôn của phần mêm 51 Hình 3.3: Hình dáng của phôi dùng để tách khuôn cho chi tiết cánh bơm 52 Hình 3.4: Mặt phân khuôn đã được Mesh Surface 53 Hình 3.5: Nửa khuôn dưới được thiết kế bằng phần mềm Pro Engineer200i 54 Hình 3.6: Nửa khuôn trên được thiết kế bằng phần mềm Pro Engineer200i 54 Hình 3.7: Cách mở một File ứng dụng tách khuôn của phần mêm 55 Hình 3.8: Hình dáng của phôi dùng để tách khuôn cho chi tiết cánh bơm 56 Hình 3.9: Mặt phân khuôn đã được Mesh Surface 56 Hình 3.10: Nửa khuôn dưới được thiết kế bằng phần mềm Pro Engineer200i 57 Hình 3.11: Nửa khuôn trên được thiết kế bằng phần mềm Pro Engineer200i 58 1 LỜI NÓI ĐẦU Ngành nuôi trồng thuỷ sản ở nước ta được xác định là một ngành kinh tế mũi nhọn, có giá trị xuất khẩu cao, mang lại ngoại tệ lớn cho đất nước, trong đó nuôi tôm đóng góp một phần không nhỏ, nuôi tôm là nghề đem lại lợi nhuận cao nhưng mang tính rủi ro lớn, nếu không được áp dụng khoa học kỹ thuật và thiết bị máy móc chuyên nghiệp. Trong ngành nuôi tôm thì bơm nước sục khí là thiết bị không thể thiếu, nó mang lại nhiều lợi ích thiết thực như: Bổ sung lượng thiếu hụt ôxy trong nước; góp phần làm tăng mật độ nuôi ít nhất từ 510 lần, tạo dòng chảy lưu động trong ao thường xuyên để gom chất bẩn, thức ăn thừa, duy trì điều kiện thích hợp nhất đối với tôm. Nhưng một vấn đề hết sức quan trọng đặt ra ở đây mà mọi người rất quan tâm là công nghệ chế tạo cánh bơm. Cánh bơm hiện đang được sử dụng là cánh bơm được chế tạo bằng kim loại ( hợp kim đồng, và thép không gỉ) bằng phương pháp hàn, với việc chế tạo như vậy sẽ làm giá thành sản phẩm cao trong khi còn nhiều vật liệu khác có giá thành rẻ và đáp ứng được những yêu cầu cần thiết để chế tạo cánh bơm. Và composite là vật liệu đáp ứng được những yêu cầu như vậy. Trên cơ sở đó em được Bộ môn Chế Tạo Máy Khoa Cơ Khí trường Đại Học Nha Trang giao cho đề tài: “THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC CÁNH BƠM ĐẢO NƯỚC – SỤC KHÍ CHUYÊN DỤNG TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN THÂM CANH BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE.” Sau một thời gian nghiên cứu, tiến hành chế tạo khuôn và đúc thử nghiệm cánh bơm dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS Phạm Hùng Thắng, thầy Th.s Trần An Xuân và thầy Ks Lê Ngọc Sơn, em đã hoàn thành đề tài với đầy đủ nội dung sau: Chương I: Tổng quan về công nghệ đúc áp lực vật liệu Composite và kết cấu cánh bơm đảo nước – sục khí. Chương II: Thiết kế kỹ thuật khuôn đúc cánh bơm đảo nước – sục khí chuyên dụng từ vật liệu Composite. [...]... NGHỆ ĐÚC ÁP LỰC VẬT LIỆU COMPOSITE VÀ KẾT CẤU CÁNH BƠM ĐẢO NƯỚC – SỤC KHÍ I.1 Tổng quan về công nghệ đúc áp lực Composite: I.1.1 Định nghĩa vật liệu Composite: Vật liệu Composite hay Composite là vật liệu tổ hợp từ hai vật liệu có bản chất khác nhau Vật liệu tạo thành có bản chất trội hơn đặc tính của từng vật liệu thành phần khi xét riêng rẽ I.1.2 Đặc tính chung: Trong trường hợp tổng quát nhất, một vật. .. nghệ chế tạo vật liệu Composite, mà chỉ rút ra những nguyên lý của các kỹ thuật tạo vật liệu, đặc biệt là chú trọng vào phần công nghệ chế tạo vật liệu Composite bằng phương pháp đúc áp lực ( đúc ép), từ đó có khái niệm trong nghiên cứu ứng xử cơ học vật liệu và kết cấu Composite I.1.5.1 Đúc không áp lực: Đúc nguội, không cần ép là kỹ thuật đơn giản cho phép chế tạo các chi tiết bằng vật liệu Composite. .. liệu Composite sợi thủy tinh Phương pháp này bao gồm: - Đúc tiếp xúc - Đúc bắn đồng thời - Đúc chân không I.1.5.2 Đúc áp lực ( đúc ép): - Đúc phun nhựa 15 Hình 1.2 Đúc phun nhựa Đặt vải giữa hai chi tiết khuôn đúc ( khuôn trên và dưới), phun nhựa nhờ áp lực, nhựa thấm vào cốt Tỷ lệ vật liệu cốt có thể cao, nhờ vậy vật liệu tạo ra có cơ tính cao Nhờ phương pháp này, ta có thể chế tạo các chi tiết có... - Đúc phun Trong các phương pháp gia công vật liệu nhiệt dẻo có cốt, phương pháp đúc phun là phổ biến nhất Vật liệu cốt và hạt nhựa, hoặc vật liệu “mat” đã tẩm thấm được đùn vào khuôn nhờ trục vít Archimede Nhựa được hóa lỏng và được phun vào khuôn nóng nhờ áp lực cao Phương pháp này cho phép chế tạo với công suất lớn I.1.5.3 Đúc liên tục: Phương phương pháp đúc liên tục thường được sử dụng để chế tạo. .. Luật phân bố hình học của vật liệu cốt  Tác dụng tương hỗ giữa các vật liệu thành phần, v.v… Để có thể mô tả một vật liệu Composite, ta cần biết rõ:  Nguồn gốc và tính chất của các vật liệu thành phần  Dạng hình học của vật liệu cốt và luật phân bố của nó  Đặc điểm giữa mặt tiếp xúc giữa vật liệu cốt và vật liệu kết dính Hình 1.1 Vật liệu Composite 4 I.1.3 Phân loại vật liệu Composite: I.1.3.1 Phân... tạp - Đúc nguội nhờ áp lực Hình 1.3 Đúc không nhiệt Áp lực đúc nhỏ hơn 5at, không cần sấy nóng khuôn đúc, tận dụng quá trình phát nhiệt của nhựa trong phản ứng trùng hợp Năng lượng nhiệt trong quá trình đúc các chi tiết đủ để giữ cho khuôn đúc hoạt động ở nhiệt độ từ 500C – 700C Vật liệu cốt và nhựa được đặt vào khuôn đúc đã có lớp lót và phụ gia giúp cho việc dỡ khuôn được dễ dàng Đóng khuôn đúc trên... hình dạng của vật liệu thành phần, vật liệu Composite được phân chia thành hai họ lớn: vật liệu Composite cốt sợi và vật liệu Composite cốt hạt (hay bột)  Vật liệu Composite cốt sợi Khi vật liệu cốt là các sợi, ta gọi đó là Composite cốt sợi Sợi được sử dụng có thể dưới dạng liên tục có thể dưới dạng gián đoạn: sợi ngắn, vụn v.v…Ta có thể điều khiển sự phân bố, phương của sợi để có vật liệu dị hướng... cũng có thể tạo ra vật liệu có cơ - lý tính khác nhau, khi chú ý tới: - bản chất của vật liệu thành phần - tỷ lệ của các vật liệu tham gia - phương của sợi Vật liệu Composite cốt sợi có vai trò rất quan trọng trong công nghiệp, vì vậy việc nghiên cứu kỹ lưỡng về ứng sử cơ học của loại vật liệu này là rất cần thiết  Vật liệu Composite cốt hạt Khi vật liệu cốt có dạng hạt, ta gọi đó là Composite cốt... sử dụng, vào chất xúc tác vào nhiệt độ đạt được trong quá trình đúc Giải pháp công nghệ này phù hợp với công suất vừa (4 đến 12 chi tiết một giờ) Chi phí cho vật liệu và cho khuôn đúc thấp hơn chi phí cho phương pháp đúc có nhiệt độ Chi tiết nhận được theo phương pháp này có bề mặt đẹp - Đúc có nhiệt độ Kỹ thuật đúc có nhiệt độ cho phép chế tạo các chi tiết với công suất lớn, nhờ máy nén thủy lực Vật. .. xécme) cũng là một ví dụ về Composite kim loại – gốm hạt, hay được sử dụng chế tạo các chi tiết, kết cấu chịu nhiệt độ cao I.1.3.2 Phân loại theo bản chất vật liệu thành phần: Tùy thuộc vào bản chất của vật liệu nền, vật liệu Composite được chia làm ba nhóm:  Composite nền hữu cơ ( nhựa, hạt) cùng với vật liệu cốt dạng: 5 - sợi hữu cơ: polyamit, kevlar v.v - sợi khoáng: thủy tinh, cacbon v.v… - sợi . Ngành : Cơ Khí Chế Tạo Máy MSSV : 47132209 Tên đề tài : “ Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực cánh bơm đảo nước - sục khí chuyên dụng trong nuôi trồng thủy sản thâm canh bằng vật liệu Composite. ”. Ngành : Cơ Khí Chế Tạo Máy MSSV : 47132209 Tên đề tài : Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực cánh bơm đảo nước - sục khí chuyên dụng trong nuôi trồng thủy sản thâm canh bằng vật liệu Composite. ”. chế tạo cánh bơm đảo nước – sục khí 28 I.2.1 Xây dựng bản vẽ kết cấu cánh bơm đảo nước- sục khí: 28 I.2.1.1 Kết cấu cánh bơm đảo nước- sục khí: 28 I.2.1.2 Bản vẽ kỹ thuật cánh bơm đảo nước -