i
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài này đầu tiên em xin được gởi lời cảm ơn đến
thầy Trần An Xuân và thầy Lê Ngọc Sơn đã quan tâm hướng dẫn tận tình
và động viên em thực hiện đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, các thầy, cô. Đặc biệt là
các thầy, cô trong bộ môn Chế tạo máy thuộc Khoa Cơ khí Trường Đại học
Nha Trang đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt kiến thức cũng nh ư tạo điều kiện
thuận lợi cho em trong quá tr ình học tập vừa qua.
Ngoài ra em xin g ởi lời cảm ơn đến các thầy, cô quản lý thư viện
trường đã tạo điều kiện cho em đ ược sử dụng tài liệu một cách tốt nhất.
Trong quá trình làm đề tài này nếu không có sự giúp đỡ của bạn b è và
người thân thì em không thể hoàn thành được công việc như ngày hôm nay.
Một lần nữa em xin chân th ành cảm ơn tất cả các quý thầy cô v à tất
cả bạn bè đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.
ii
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ H ƯỚNG DẪN
Họ, tên SV : Trịnh Ngọc Sơn.
Lớp : 48CT MSSV : 48132263
Ngành : Chế tạo máy Mã ngành :
Tên đề tài : Thiết kế khuôn đúc chân vịt tàu cá cỡ nhỏ bằng vật liệu
composite cốt sợi ngắn nền epoxy.
Số trang : 103 Số chương: 5 Số tài liệu tham khảo:
Hiện vật : Khuôn mô hình bằng hợp kim Nhôm và chân vịt mô hình
bằng vật liệu composite, 1 đĩa CD, báo cáo đề tài tốt nghiệp.
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ H ƯỚNG DẪN
CH Ủ TỊCH HỘI ĐỒNG
ĐIỂM CHUNG
Bằng số
Bằng chữ
iv
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC iv
DANH MỤC HÌNH VẼ vii
Lời Mở đầu 1
Chương 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT CHÂN VỊT 2
1.1 Khái niệm chân vịt 2
1.2 Chức năng 2
1.3 Đặc điểm. 3
1.3.1 Đường xoắn ốc 3
1.3.2 Mặt xoắn ốc 4
1.3.3 Hình dáng cánh chân v ịt 5
1.3.4 Tiết diện cánh chân vịt 5
1.3.5 Mặt xoắn khai triển và duỗi thẳng 6
1.3.6 Kích thước và đặc tính hình học của chân vịt 8
1.4 Cách thiết kế 9
1.4.1 Các phương án thi ết kế chân vịt 9
1.4.2 Những thông số ảnh hưởng đến đặc tính chân vịt 10
1.4.3 Vật liệu chân vịt 11
Chương 2: ỨNG DỤNG PRO ENGINEER WILDFIRE 4.0 V À HYDRO
COMP PROPCAD TRONG THI ẾT KẾ CHÂN VỊT V À GIA CÔNG
KHUÔN CHÂN VỊT 12
2.1 Thiết kế chân vịt bằng phần mềm Pro ENGINEER Wildfire 4.0 v à 12
HydroComp ProCad 2005 12
2.1.1 Vẽ chân vịt bằng phần mềm HydroComp ProCad 2005 12

vi
4.3 Quy trình đúc 97
4.4 Nhận xét. 101
4.5 Hoạch toán giá thành khuôn mô hình 101
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 102
5.1 Kết luận 102
5.2 Đề xuất ý kiến 102
TÀI LIỆU THAM KHẢO 103
vii
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1:
Hình 1.2: Khai triển đường xoắn ốc 3
Hình 1.3: Nguyên lý tạo cánh chân vịt 4
Hình 1.4: Nguyên lý tạo cánh chân vịt 5
Hình 1.5: Khai triển đường xoắn ốc êlíp 6
Hình 1.6: cánh chân vịt 7
Hình 1.7: Các kích thước hình học chân vịt. 8
Hình 2.1: giao diện chương trình HydroComp ProCad 2005. 13
Hình 2.2: nhập các thông số cơ bản theo tinh toán. 14
Hình 2.3: thiết lập các thông số li ên quan 15
Hình 2.4: thiết lập các thông số cho cánh v à củ 16
Hình 2.5: nhập các thông số cho việc thiết lập cánh v à củ chân vịt 17
Hình 2.6: bảng thông số chân vịt. 19
Hình 2.7: mô hình chân v ịt trong chương trình HydroComp ProCad 2005.
20
Hình 2.8: tiết diện cánh ở các r khác nhau. 20
Hình 2.9: xuất tọa độ cánh ra File MastercamASCII (*.doc). 21
Hình 2.10: lưu tọa độ profile cánh chân vịt tại r = 0.2R với đuôi .pts 22
Hình 2.11: môi trường làm việc của Pro/Wildfide 4.0 23
Hình 2.12 : Nhập tọa độ điểm r = 0.2R 24

Hình 2.30: xây dựng 3 mặt Sweep bằng lệnh Pattern. 43
Hình 2.31: tiết diện đùn 44
Hình 2.32: mặt nối hai cánh 44
Hình 2.33: xây dựng 3 mặt nối cánh bằng lệnh Pattern 45
Hình 2.34a: tiết diện xoay 45
ix
Hình 2.34b: mặt phủ củ chân vịt vẽ bằng lệnh Revolve. 46
Hình 2.35a: cắt mặt nối cánh chân vịt. 46
Hình 2.35b: mặt nối cánh sau khi đã cắt bởi lệnh Trim 47
Hình 2.36a: tiết diện đùn mặt. 47
Hình 2.36b: mặt trụ tạo bằng lệnh Extrute. 48
Hình 2.37: mặt phẳng bằng lệnh Flat 48
Hình 2.38: mặt được tạo bởi lênh Merge. 49
Hình 2.39: lắp ráp chi tiết tham chiếu. 50
Hình 2.40a: chọn hướng đùn vật liệu cho phôi. 51
Hình 2.40b: phôi khi đã xây dựng xong 51
Hình 2.41: xây dựng mặt phân khuôn thứ nhất. 52
Hình 2.42a: tiết diện xoay. 53
Hình 2.42b: mặt phân khuôn thứ hai. 53
Hình 2.43a: tiết diện xoay cho mặt phân khuôn thứ ba. 54
Hình 2.43b: mặt phân khuôn thứ ba. 54
Hình 2.44: tính toán kích th ước lòng khuôn theo hệ số co rút của vât liệu. 55
Hình 2.45: kiểm tra góc nghiêng thoát khuôn. 56
Hình 2.46a: thể tích khuôn thứ nhất. 57
Hình 2.46b: thể tích khuôn thứ 2. 57
Hình 2.47a: thể tích khuôn thứ 3. 58
Hình 2.47b: thể tích khuôn thứ 4. 59
Hình 2.48a: thể tích khuôn thứ 5. 60
Hình 2.48b: thể tích khuôn thứ sáu 60
Hình 2.49: tạo các thành phần cho khuôn chân vịt. 61

Hình 3.29: chế độ cắt theo kinh nghiệm. 83
Hình 3.30: bề mặt cánh cần gia công tinh. 83
Hình 3.31: định nghĩa hướng cắt. 84
xi
Hình 3.32: mô phỏng đường chạy dao bề mặt. 84
Hình 3.33: mô phỏng gia công chạy bề mặt. 85
Hình 3.34 . 86
Hình 3.35: mô phỏng gia công nắp. 88
Hình 3.36: mô phỏng phay thô lần thứ nhất. 88
Hình 3.37: mô phỏng gia công thô lần hai. 89
Hình 3.38: mô phỏng đường chạy dao khi phay tinh bề mặt tấm tr ên. 89
Hình 3.39 .90
Hình 3.40: khuôn dưới đã gắn lõi. 91
Hình 3.41: khuôn trên. 92
Hình 3.42: khuôn giữa 92
Hình 4.1: Chân vịt mô hình B – Wageningen thiết kế bằng phần mềm
Pro/ENGINEER Wildfire 4.0. 94
Hình 4.2 95
Hình 4.3 95
Hình 4.4 96
Hình 4.5 96
Hình 4.6 96
Hình 4.7 96
Hình 4.8 96
Hình 4.9: Hỗn hợp sợi – nhựa được trải đều trong lòng khuôn. 98
Hình 4.10: Ráp khuôn. 99
Hình 4.11: Tháo khuôn để lấy cánh bơm. 100
Hình 4.12: Kết quả tháo khuôn. 100
Hình 4.13: Chân vịt mô hình 100
1

MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT CHÂN VỊT
1.1 Khái niệm chân vịt
- Chân vịt là thiết bị đẩy tàu được áp
dụng rộng rãi nhất trên các tàu lớn hiện nay.
- Có loại chân vịt cố định và chân vịt
biến bước.
- Chân vịt cố định và chân vịt biến bước
có khi được lắp thêm ống đạo lưu để tránh
xâm thực và hiện tượng sủi bọt từ đó nâng
cao hiệu suất chân vịt. Loại n ày thường áp dụng
cho tàu kéo, tàu đ ẩy, tàu đánh cá, vớt mìn, tàu ven
biển
- Chân vịt biến bước, điều khiển được cánh tùy theo điều kiện sóng
gió biển (trọng tải) thay đổi, v ì vậy áp dụng cho các t àu kéo, tàu đánh cá,
tàu đẩy, tàu ngầm và có xu hướng phát triển lớn vì có điều kiện tự động hóa
và có hiệu suất cao.
1.2 Chức năng
- Chân vịt dùng để đẩy tàu chuyển động về phía trước, trong những
trường hợp cần thiết chân vịt cũng có thể l àm tàu chuyển động lùi (thay đổi
chiều quay của chân vịt) .
- Ngoài chức năng chính trên chân vịt còn có thể dùng để lái tàu
trong trường hợp tàu nhiều chân vịt. Với sự hổ trợ c ủa nhiều chân vịt th ì nó
có thể làm thay đổi hướng chuyển động của t àu.
Hình 1.1
3
1.3 Đặc điểm.
Chân vịt gồm một số cánh gắn liền với may ơ. Các cánh chân v ịt là
một phần của mặt xoắn ốc. Để hiểu r õ đặc tính hình học chân vịt, chúng ta
khảo sát các vấn đề sau đây :
1.3.1 Đường xoắn ốc

cho ta hình dáng cánh chân v ịt. Mặt cánh quay về h ướng chuyển động của
tàu gọi là mặt hút, còn mặt kia gọi là mặt đẩy của chân vịt. C òn mép cánh
hướng về chiều quay của chân vịt gọi l à cạnh dẫn, còn mép kia gọi là cạnh
theo của cánh chân vịt.
1.3.4 Tiết diện cánh chân vịt
Trên hình ta thấy, nếu một hình trụ bán kính r đồng tâm với trục
chân vịt thì cho ta tiết diện (mặt cắt) của cánh chân vịt, th ường gọi là prôfin
có hình dáng lưu tuyến, có chiều dài lớn nhất e
max
. Trong thiết kế các chiều
dày e khác của prôfin, được lấy theo tỷ lệ % e
max
tùy thuộc bán kính r. Tỷ lệ
này được đúc kết từ thiết kế v à thử nghiệm mô hình chân vịt loại
WAGENINGEN hoặc GAWN chẳng hạn, là hai loại chân vịt được ứng
dụng rộng rãi.
6
1.3.5 Mặt xoắn khai triển và duỗi thẳng
Để có thể hiểu được cách vẽ chân
vịt nêu ở phần sau chúng ta cần khảo sát
phương pháp khai tri ển một mặt xoắn ốc,
cong về hai chiều cho nên chỉ có thể dùng
phương pháp êlíp gần đúng để khai triển
cánh chân vịt – đồng nghĩa khai triển mặt
xoắn ốc.
Hình 1.5: Khai triển đường xoắn ốc êlíp.
Ở hình 1.5. Đoạn xoắn ốc ACB, là vết cắt giữa hình trụ có bán kính r
với mặt xoắn cánh chân vịt. Tại C ta d ùng mặt phẳng KCM cắt tiếp tuyến
với đường xoắn ACB. Mặt phẳng h ình trụ bán kính r cho ta một êlíp mà
chiều dài của nó là KCM. Tiếp theo xoay KCM về mặt phẳng thẳng góc

1
C
1
B’
1
chưa phải là đường khai triển của đ ường
khai triển ACB, mà chỉ là đoạn A’CB’ nằm trên êlíp (thực tế nếu cánh chân
vịt không rộng thì cũng như đường khai triển của đ ường xoắn ốc ACB vì
sai số rất ít). Nối tất cả các điểm mút A’
1
và B’
1
ở các bán kính r khác nhau,
ta sẽ có hình dáng của cánh khai triển của chân vịt, và diện tích của nó gọi
là diện tích khai triển của cánh chân vịt.
7
Trên đường thẳng tiếp tuyến tại C
1
, nếu ta duỗi thẳng cung A’
1
C
1
=
A”
1
C
1
và cung C
1
B’

r – bán kính bất kì của mặt cắt chân vịt (m).
Z – số lượng cánh.
H – bước xoắn chân vịt .
S – diện tích hình trụ chân vịt S = D
2
/4 (m
2
).
S
p
– diện tích hình chiếu cánh chân vịt (m
2
).
S’
p
– diện tích khai triển cánh chân vịt (m
2
).
S
o
– diện tích duỗi thẳng cánh chân vịt (m
2
).
Lấy gần đúng S
o
= S’
p
.
Và: S
p

o
/S – tỷ lệ mặt đĩa chân vịt.
Đây là một trong những thông số c ơ bản của chân vịt, chúng ta sẽ
gặp nhiều trong tính toán v à thiết kế ở phần tiếp theo.
1.4 Cách thiết kế
1.4.1 Các phương án thi ết kế chân vịt
Trong thiết kế chân vịt có hai ph ương án thiết kế chính :
- Xác định công suất máy chính để đạt tốc độ hoặc sức kéo theo y êu
cầu của tàu. Hai dạng toán sau:
a) Đường kính chân vịt không giới hạn, trong đó v òng quay chưa
biết trước hoặc cho trước.
b) Đường kính chân vịt giới hạn (do v òm đuôi tàu), trong đó v òng
quay chưa biết trước hoặc cho trước.
- Biết hoặc cho trước động cơ máy chính, phải thiết kế chân vịt sao
cho phát huy hiệu quả cao nhất.
Bài toán dẫn đến các phương án sau:
- Đường kính chân vịt không giới hạn, nh ưng đạt tốc độ cao nhất.
10
- Đường kính chân vịt giới h ạn, nhưng đạt tốc độ cao nhất.
- Chân vịt đạt tốc độ cao nhất, nh ưng vòng quay được lựa chọn tối
ưu.
- Đối với tàu cá lưới kéo, tàu lai dắt:
+ Đường kính chân vịt không giới hạn, nh ưng phải đảm bảo sức kéo
và tốc độ kéo yêu cầu trước.
+ Đường kính chân vịt giới hạn, nhưng phải đảm bảo sức kéo v à tốc
độ kéo yêu cầu trước.
+ Chân vịt phải đảm bảo sức kéo v à tốc độ kéo, nhưng cho phép lựa
chọn vòng quay phù hợp tối ưu.
1.4.2 Những thông số ảnh hưởng đến đặc tính chân vịt
- Tỉ lệ bước xoắn H/D.

Với các tàu thông thường, có hoạt động ở v ùng băng thưa và nếu
được đăng kiểm đồng ý th ì có thể dùng đồng thanh đặc biệt có đặc tính c ơ
học thấp hơn để chế tạo chân vịt. Với t àu hoạt động ở vùng có băng lớn,
cũng có thể dùng đồng thau hoặc đồng than h để chế tạo chân vịt nếu đăng
kiểm chấp thuận, và không nên dùng thép cacbon đ ể chế tạo chân vịt cho
những tàu nêu trên.
Các bu lông nối ghép cánh chân vịt phải đ ược chế tạo bằng thép hợp
kim hoặc thép rèn. Nếu kết cấu có giới hạn nhỏ h ơn 50 Kg/mm
2
, thì nên
dùng vật liệu chủ yếu dùng cho chân vịt đúc liền.
12
Chương 2
ỨNG DỤNG PRO ENGINEER WILDFIRE 4.0 V À HYDRO COMP
PROPCAD TRONG THI ẾT KẾ CHÂN VỊT V À GIA CÔNG KHUÔN
CHÂN VỊT
2.1 Thiết kế chân vịt bằng phần mềm Pro ENGINEER Wildfire 4.0 v à
HydroComp ProCad 2005
2.1.1 Vẽ chân vịt bằng phần mềm HydroComp ProCad 2005
Vẽ mô hình 2D và 3D chân vịt kiểu B - Wageningen bằng phần mềm
procad từ các thông số thiết kế ban đầu gồm đ ường kính chân vịt D, tỷ lệ
bước xoắn H/D, tỷ lệ mặt đĩa S
o
/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
- Tỷ lệ mặt đĩa : S
o
/S = 0.65

người duyệt.
Tiến hành nhập các thông số cơ bản như hình 2.2:
Hình 2.2: nhập các thông số cơ bản theo tinh toán.

Trích đoạn Lập chương trình gia công tấm dưới Gia công khuôn trên máy CNC Hoạch toán giá thành khuôn mô hình

---