Luận Văn Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực cánh bơm đảo nước - sục khí chuyên dụng trong nuôi trồng thủy sản

Đồ án tốt nghiệp
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


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 yếucủa 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
Hình1.7 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 k huôn 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 rolớn, nếu không được áp dụng khoa học kỹ thuật và thiết bị máy
mócchuyên 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 rấtquan
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 kháccó 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 TRONGNUÔI
TRỒNG THỦY SẢN THÂM CANH BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE.”
Sau một thời gian nghiên cứu, tiến hành chế tạo khuônvà đúc thử nghiệm
cánh bơmdưới 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 khíchuyên
dụng từ vật liệu Composite.
2
Chương III: Chế tạo khuôn đúc cánh bơm.
Chương IV: Xây dựng quy trình công nghệ đúc cánh bơm.
Chương V: Đúc thử nghiệm, hoàn chỉnh khuôn và hạch toán giá thành sản phẩm
Chương VI: Kết luận và đềxuất
Vì thời gian và trình độ bản thân còn hạn chế và đây cũng là lần đầu tiên làm
quen với công tác nghiên cứu khoa học nên emkhông thể tránh khỏi những thiếu
sót trong quá trình thực hiện đề tài. Vì vậy, emrất mong được sự đóng góp ý kiến
của các thầy trong khoa và sự đóng góp ý kiến của những người quan tâm đến lĩnh
vực này để đềtài có hiệu quả ứng dụng cao hơn nữa.


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC ÁP LỰCVẬT LIỆU
COMPOSITE VÀ KẾT CẤU CÁNHBƠM ĐẢO NƯỚC –SỤC KHÍ
I.1 Tổng quan về công nghệ đúc áp lực Composite:
I.1.1Định 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.1.2Đặc tính chung:
Trong trường hợp tổng quát nhất, một vật liệu Composite gồm một hay nhiều
pha gián đoạn được phân bố trong một pha liên tục. Khi vật liệu gồm nhiều pha gián
đoạn, ta gọi đó là Composite hỗn tạp. Pha gián đoạn thường có cơ tính trội hơn pha
liên tục
Pha liên tục được gọi là nền ( matrice)
Pha gián đoạn được gọi là cốt hay vật liệu tăng cường (renfort)
Cơ tính của vật liệu Composite phụ thuộc vào:
 Cơ tính của các vật liệu thành phần.
 Luật phân bố hình học của vật liệu cốt.
 Tác dụng tương hỗ giữa các vậtliệu 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.1.3Phân loại vật liệu Composite:
I.1.3.1 Phân loại theo hình dạng:
Theo 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 theo ý muốn. Và 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 hạt. Hạt khác sợi ở chỗ, nó
không có kích thước ưu tiên.
Hạt thường được dùng để cải thiện một số cơtính của vật liệu hoặc của vật liệu nền,
chẳng hạn tăng độ cứng, tăng khả năng chịu nhiệt, chịu mòn, giảm độ co ngót
v.v Trong nhiều trường hợp, hạt được sử dụng với mục đích làm giảm giá thành
sản phẩm mà vẫn không làm thay đổi cơ tính của vật liệu
Việc lựa chọnphương án kết hợp hạt –nền (nhựa) phụ thuộc vào cơ lý tính mà ta
muốn có. Chẳng hạn, người ta thêm chì vào trong hợp kim đồng để loại bớt khó
khăn khi gia công. Chất gốm kim ( 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


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Trần Ích Thịnh
Vật liệu composite Cơ học và tính toán kết cấu
NXB Giáo Dục, năm1994
[2]. Nguyễn Đăng Cường
Composite Sợi thủy tinh và Ứng dụng
NXB Khoa học và kỹ thuật, năm 2006
[3]. GS.TSKH Nguyễn Minh Tuyển
Bơm, Máy nén, Quạt Trong công nghệ
NXB Xây Dựng, năm 2005
[4]. Nguyễn Văn May
Bơm, Quạt, Máy nén
NXB Khoa học và kỹ thuật, năm 2003
[5]. Nguyễn Hoa Thịnh, Nguyễn Đình Đức
Vật liệu composite Cơ học và Công nghệ
NXB Khoa học và kỹ thuật năm 2001
[6]. Nguyên Hùng
Vật liệu học cơ sở
NXB Khoa học và kỹ thuật năm 2002
[7]. PGS.PTS Hoàng Trọng Bá.
Sử dụng vật liệu phi kimloại trong ngành cơ khí
NXB Khoa học và kỹ thuật năm 1998
Hà Nội 12/2004.
[13]. Báo cáo tổng kết đề tài-Mã số B2005-33-47
“Thiết kế -chế tạo bơm đảo nước chuyên dụngtrong nuôi trồng thủy sản bằng vật
liệu phi kim loại”.
Th.S –Đặng Xuân Phương năm 2007
[14] Thi ết kế khuôn cho sản phẩm nhựa
Viện máy và dụng cụ công nghiệp trung tâm đào tạo và thực hành Cad/Cam
94
Biên soạn: PTS. Vũ Hoài Ân
[15] Công nghệ lập trình gia công điều khiển số
NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
Đoàn Thị Minh Trinh –Nguyễn Ngọc Tâm
[16] Máy công cụ CNC và phương pháp lập trình gia công
Th.S Đặng Xuân Phương
[17] Hướng dẫn sử dụng Pro Engineer 200i
Th.S Đặng Xuân Phương
[18] “Xác định cấu tạo lớp và Mat -nhựa hợp lý chế tạo cánh bơmchuyên dụng cho
nuôi trồng thủy sản bằng vật liệu compozite.”
Đề tài tốt nghiệp của sinh viên Đỗ Văn Thân 43CT
[19] GS.TS Nguyễn Trọng Hiệp
CHI TIẾT MÁY
Nhà Xuất Bản Đại Học Và Giáo Dục Chuyên Nghiệp
[20]
GS.TS Nguyễn Đặc Lộc
PGS.TS Lê Văn Tiến
PGS.TS Ninh Đức Tốn
PGS.TS Trần Xuân Việt
SỔ TAY CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật