Thiết kế công nghệ đúc

ĐỀ BÀI THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐÚC Số liệu ban đầu : Chi tiết số: 13 A Vật liệu : Gang Sản lượng : Điều kiện sản xuất: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ I – Bản vẽ: - Bản vẽ chi tiết (khổ giấyA2) - Bản vẽ vật đúc (khổ giấyA2) II – Thuyết minh: 1 – Phân tích tính công nghệ đúc của chi tiết, chọn phương án đúc. 2 – Thiết kế vật đúc. 3 – Thiết kế mẫu hộp lõi. 4 – Thiết kế hòm khuôn đúc. 5 – Chọn hỗn hợp làm khuôn, lõi. 6 – Những tính toán công nghệ. 7 – Thuyết minh chỉ dẫn khác ,,, & ,,, MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa ở nước ta hiện nay ngành công nghiệp nặng nói chung và ngành công nghệ kim loại nói riêng đóng một vai trò quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa của đất nước. Ngành công nghệ kim loại có rất nhiều vấn đề đòi hỏi người kỹ sư tương lai phải học tập nghiên cứu để nắm bắt được những yêu cầu cơ bản nhằm phục vụ cho học tập cũng như trong công tác phục vụ cho đất nước sau này. Trong các môn học và nhữngvấn đề cần thiết cho một người kỹ sư tương lai. Môn học “Kỹ thuật chế tạo máy ” là một trong những bộ môn công nghệ kim loại, nhằm cung cấp những kiến thức cơ bản, những yêu cầu cơ bản để sing viên có thể học tập và nghiên cứu, mở rộng tầm hiểu biết. Môn học trang bị những kiến thức cơ bản về công nghệ làm khuôn, kỹ thuật nấu và rót các hợp kim khác nhau, cách phân tích thiết kế ... đòi hỏi người sinh viên phải nắm bắt được những vấn đề cơ bản. Cách phân tích tính toán thiết kế đòi hỏi phải rõ ràng chính xác, trong cuốn thuyết minh này chác chắn không tránh khỏi sai sót trong quá trình tính toán thiết kế. Vì vậy em mong được sự tham gia góp ý của các thầy cô giáo trong bộ môn để em rút kinh nghiệm và hiểu sâu hơn trong quá trình làm bài Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên: Trần Mạnh Tuấn I – PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ ĐÚC CỦA CHI TIẾT CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐÚC 1.1 Phân tích tính công nghệ đúc của chi tiết. Chi tiết là giá đỡ là một chi tiết phổ biến trong ngành chế tạo máy. Vật đúc này không đòi hỏi phải sử dụng các phương pháp đúc đặc bịêt. Theo bản vẽ ta có thể đúc được chi tiết mà không phải sửa đổi gia công đế của lỗ ¯80 và sửa lại gân chịu lực bằng gia công cơ khí, các bề mặt gia công ta để lượng dư khi đúc. Lượng dư và phương pháp chế tạo lõi được tra bảng trong sách thiết kế đúc. 1.2 Chọn phương pháp đúc. a) Tính khối lượng vật đúc: Theo công thức đúc ta có: MVD = Vg Trong đó: g: khối lượng riêng của gang xám g = 7 (kg/dm3) V: Thể tích vật đúc (dm3) Ta chia vật đúc ra 3 phần V = V1 + V2 + V3 + V4 V1 = = 5,69.106 (mm3) V2 = 2.20.200.20 =1,6.106 (mm3) V3 = 2.275.220.20 = 2,42.106 (mm3) V4 = 30.200.110 = 0,66.106 (mm3) ® V = V1 + V2 + V3 + V4 = (5,69 + 1,6 + 2,42 + 0,66)106 = 8,93.106 (mm3) ® V = 8,93(dm3) Khối lượng vật đúc là m = Vg m = 8,93.7 = 62,5 (kg) Xem hệ thống rót chiếm 20% khối lượng vật đúc ® Tổng khối lượng kim loại cần rót khuôn là : G (kg) G = 1,2.m G = 75 (kg). b) Chọn phương pháp đúc: Với vật đúc có khối lượng là 61,5 (kg) là vật đúc có kết cấu đơn giản nên ta chọn phương pháp đúc đơn giản trong khuôn cát , khuôn tươi làm khuôn bằng tay. Với điều kiện sản xuất đơn chiếc mẫu là gỗ nên cấp chính xác của vật đúc đạt được là cấp III. II – THIẾT KẾ VẬT ĐÚC 2.1 Chọn mặt phân khuôn – phân mẫu T D 2.2 Xác định lượng dư gia công cơ khí và dung sai đúc : Lượng dư gia công cơ khí là lượng kim loại đươc cắt gọt đi trong quá trình gia công cơ khí để chi tiết đạt độ chính xác và độ bền bề mặt sau khi đúc (lượng dư tra bảng B7, B8 HĐTKD ): Trong chi tiết này các mặt cần gia công cơ khí là đế ¯80 dầy 20 (mm), gân chịu lực có hình như hình vẽ. Tra bảng ta có - Lượng dư mặt trên 7 (mm) - Lượng dư mặt dưới 7 (mm) - Lượng dư mặt bên 6 (mm) Khi chế tạo bao giờ cũng có lượng sai lệch kích thước sai lệch này phụ thuộc vào dạng sản xuất, lượng dư gia công cơ.Theo bảng B3 (HDTKD) ta được lượng dư sai lệch kích thứơc của chi tiết là :± 2,5 2.2 Xác định độ nghiệng thành bên: Trong các thành bên của vật đúc ta thấy chỉ có thành ngoài cùng có kích thước chiều cao là 450 (mm) là cần làm độ xiên vì thành này không phải gia công cơ khí sau khi đúc. Tra bảng B10 (HDTKD) ta xác định góc xiên thành là 0,300 2.4 Xác định góc lượn: xem bảng B2 (HDTKD) 2.5 Xác định lượng co bù Vì khối lượng vật đúc trung bình (62,5 kg) nên ta không cần xác định lượng bù co 2.6 Thiết kế lõi và đầu gác lõi: Với d = 80 l = 480 Vì 6 >5 nên ta dùng đầu gác mở rộng chiều cao lấy hơn 1,5 ÷2 lần Tra bảng B16 ta xác định được s1 = 2 (mm) s2 = 1 (mm) s3 = 7,5 (mm) a = 60 b = 80 Trong đó : s1 : khoảng cách theo phương thẳng đứng đầu gác lõi trên đến ổ gác lõi. s2 : khoảng cách theo phương ngang đầu gác lõi trên (trái, phải) đến ổ gác lõi. s3 : khoảng cách theo phương ngang đầu gác lõi dưới (trái, phải) đến ổ gác lõi a1: góc nghiêng gác lõi dưới b1 : góc nghiêng gác lõi trên 2.7 Sai lệch cho phép đối với gân chịu lực Sau khi đúc không phải gia công gân chịu lực ta có chiều dày thành và gân chịu lực là 1,5 (mm) III - THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT- ĐẬU HƠI , ĐẬU NGÓT 3.1 Chọn hệ thống rót đậu hơi , đậu ngót (hình vẽ): Vì chiều sâu hốc khuôn nhỏ nên ta chọn hệ thống rót bên hông. Chi tiết đúc bằng gang xám khối lượng trung bình nên không cần bố trí đậu ngót ta chọn hệ thống rót như hình vẽ. 3.2 Chọn loại và kích thước hòm khuôn (hình vẽ): Chọn hòm khuôn gang đúc kích thước hòm khuôn tra bảng B28 (HDTKD) a) Khoảng cách giữa mặt trên vật đúc và mặt trên hòm khuôn: a = 90 (mm) b) Khoảng cách giữa mặt dưới vật đúc và mặt dưới hòm khuôn: b = 90 (mm) c) Khoảng cách mặt bên vật đúc và thành hòm : c = 50 (mm) d) Khoảng cách ống rót và thành hòm: d = 60 (mm) đ) khoảng cách giữa các vật đúc: đ = 70 (mm) e) Khoảng cách giữa vật đúc và rãnh lọc xỉ: e = 50 (mm) Vậy kích thước hòm khuôn là: Chiều cao nưả khuôn trên là : HT = a + h1 = 90 + 35 = 125 (mm) Chiều cao nưả khuôn dưới là : HD = b + h + hvđ = 90 + 60 + 470 = 620 Chiều dài hòm khuôn là : L = 2c + Lvđ =2.50 + 350 = 450 (mm) Chiều rộng hòm khuôn là : B = e + d + c + Bvđ = 50 + 60 + 50 + 150 = 310 (mm) Chiều cao hòm khuôn là : H =HT + HD =125 + 620 (mm) 3.3.Tính toán kích thước hệ thống rót (Tính theo giải tích): Theo bảng B!9 (HDTKD) Tiết diện một rãnh dẫn 1 ¸ 1,5 (cm2) Chiều dài một rãnh dẫn 35¸ 40 (mm) Xác định thời gian rót kim loại Trong đó S : Chiều dày thành vật đúc. G : Khối lượng vật đúc + hệ thống ngót, hơi. K : Hệ số K = 1,4 ¸ 1,6 Þ T = 19,31 (s) Tốc độ dâng của kim loại lỏng trong khuôn được tính theo công thức Trong đó C: Chiều cao vật đúc ở tư thế rót (cm). C = 47 (cm) V = = 2,43 (cm/s) Tiết diện chỗ hẹp nhất của hệ thống rót: Trong đó: G : khối lượng vật đúc + hệ thống rót (kg) htb :Cột áp thuỷ tĩnh trung bình của kim loại m : Hệ số trở lực chung của khuôn. m = 0,5 Trong đó: H0 :Áp suất thuỷ tĩnh ban đầu lớn nhất (cm). p : Chiều cao vật đúc trên rãnh dẫn (cm) c : Chiều cao vật đúc ở vị trí rót. Þ Þ (cm2) Chọn số rãnh dẫn là n = 3, và Frd = 1,2 (cm2) Þ åFrd = 3.1,2 = 3,6 (cm2) Theo tỉ lệ åFrd : åFlx : åFôr = 1: 1,2 : 1,4 Þ åFlx = 3,6.1,2 = 4,32 (cm2) Þ åFôr = 3,6.1,4 = 5,04 (cm2) Chọn tiết diện rãnh dẫn là hình thang thấp, tra bảng B21(HDTKD) Với Frd = 1,2 (cm2) Þ a = 41 (mm), b = 39 (mm), h = 3 (mm) hình thang thấp Chọn tiết diện rãnh lọc xỉ là hình thang cao, tra bảng B21 (HDTKD) Flx = (cm2) Flx =2,16 (cm2) Þ a = 15 (mm), b = 12 (mm), h = 16 (mm) hình thang cao Tính đường kính ống rót. (cm) Tra bảng B21 (HDTKD) Þ H = 70 (mm), D = 70 (mm), D1 = 50 (mm), d = 20 (mm) . ống rót IV - THIẾT KẾ MẪU – HỘP LÕI 5.1. Chọn vật liệu làm mẫu , hộp lõi Tra bảng B26 (HDTKD) Theo số lượng vật đúc, đặc điểm kết cấu ta chon mẫu là mầu gỗ loại thường Chon hộp để chế tạo lõi giữa là hộp bổ đôi 2 nửa theo chiều cao của lõi. 5.2. Xác định hình dạng , kích thước mẫu - hộp lõi Hình dạng , kích thước mẫu - hộp lõi được ghi trên bản vẽ mẫu và hộp lõi. V – BẢN VẼ MINH HOẠ VẬT ĐÚC hình lõi VI – CHỌ VẬT LIỆU VÀ HỖN HỢP LÀM KHUÔN, LÕI. 6.1. Chọn vật liệu và hỗn hợp làm khuôn và lõi. Tra bảng B29 (HDTKCND) Chõn hỗn hợp làm khuôn là loại cát ao, khuôn tươi để đúc các vật đúc gang có khối lượng nhỏ hơn 200 (kg). Với thành phần chất liệu như sau: Cát cũ: 45 ¸ 47% Cát đất sét mới: 21 ¸ 51 % Bột than: 3 ¸ 5% Mùn cưa: 3 ¸ 5% Có thể dùng 1 ¸ 2% nước bã giấy làm chất kết dính. Tính chất hỗn hợp: Cỡ hạt: 0,16 ¸ 0,2 (mm) Lượng đất sét: 8 ¸ 10% Độ bền nén tươi đạt: 4 ¸ 5% Độ bền nén khô đạt: 4 ¸ 5% Độ thông khí đạt: 40 ¸70 6.2. Chọn vật liệu và hỗn hợp làm lõi: Tra bảng B30 (HDTKCND) Ta chọn đối với trường hợp lõi có kết cấu đơn giản và kích thước đủ lớn, hỗn hợp làm lõi là hỗn hợp loại IV. Thành phần hỗn hợp gồm : Cát thạch anh: 93 ¸ 59% Đất sét: 7 ¸ 1% Cát cũ: 0 ¸ 40% Mùn cưa: 0 ¸ 2% Chất kết dính là nước bã giấy: 2 ¸3% Tính chất hỗn hợp: Lượng đất sét: 5 ¸ 7% Độ thông khí tươi: 70 Độ ẩm: 4 ¸ 5% Độ bền nén tươi: 1,5 ¸ 2,5 (N/cm2) Độ bền kéo khô: 20 ¸ 30 (N/ cm2) TÍNH LỰC ĐÈ KHUÔN 7.1 Tính lực đẩy lên khuôn trên : Theo công thức Pđ = gV Trong đó: g : Khối lượng riêng Với kim loại g = 7 (kg/dm3) Với cát g = 1,5 (kg/dm3) V : Thể tích của vật áp lực V = 8,93 dm3 . Þ Pđ = (gKL - gcát) = (7 - 1,5).8,93 = 49,15 (kg) Þ Pđ = 49,15 (kg) 7.2.Tính lực đẩy lên lõi PL = g.VL. trong đó VL: Thể tích lõi chiếm chỗ trong kim loại g : Khối lượng riêng cảu kim loại lỏng . VL (mm3) Þ VL = 2,26 (dm3) PL = 7.2,26 =15,82 (kg) 7.3. Khối lượng cát và hòm khuôn trên : Gcát trên = Vcat trên. gcát . Trong đó Gcát trên : Thể tích cát ở hòm khuôn trên gcát : Khối lượng riêng của cát Với gcát = 1,5 (kg/dm3) Gcát trên = 49,15.1,5 = 73,73 (kg) Ghòm trên = 15%.Gcát trên = .73,73 = 11,06 (kg) 7.4. Lực đè khuôn G =(P – Ght).n n = 1,3 ¸ 1,4 P = Pđẩy hòm trên + Pđẩy lõi = Pđ + PL = 15,82 + 49,15 = 64,97 (kg) Ght = Ghòm trên + Gcát trên = 11,06 + 73,73 = 84,79 (kg) Lực đè khuôn : G = (64,97 - 84,79).1,3 = - 25.77 (kg) Vậy không cần lực đè khuôn VIII - TÍNH PHỐI LIỆU 8.1. Thành phần vật liệu vật đúc và vật liệu kim loại: 8.2. Tính toán phối liệu; a)tính cho 100 (kg): Mác gang cần đúc là GX15 – 32 tra bảng B33(HDTKCND) có thành phần hoá học là 3,5 – 3,7 %C, 2,0 – 2,4 %Si, 0,5 – 0,8 %Mn, < 0,3 %P, < 0,15 %S ,Ta lấy trị số trung bình của các thành phần này để tính toan, 3,6 %C, 2,2 %Si, 0,7 %Mn với tỷ lệ cháy hao đã cho ta nấu ra loại gang có thành phần như sau %Si = 2,2.1,19 = 2,618 %Mn = 0,7.1,24 = 0,868 Theo bảng B34, B35 (HDTKCND) ta có thành phần hoá học của kim loại là: GD 1: 2,7 – 3,2%Si; 0,91 – 1,3%Mn GD 2 : 1,2 – 1,7%Si; 0,91 – 1,3%Mn Lấy trị số trung bình để tính toán. Gang cũ II 1,8 – 2,2 %Si; 0,4 – 0,6%Mn Kí hiệu A,B,C lần lượt là 3 điểm tương ứng với thành phần (Si,Mn) ccủa GĐ 1 GD 4 Gang cũ II ta có A(3,1,11), B(1,5;1,1), C( 2;0,5). Nối các điểm A, B, C ta được tam giác ABC trên hệ toạ độ thành phần (Si,Mn) Gọi M là điểm biểu diễn phối liệu cần tính M(2,618;0,868). Thuộc vùng5 , ta có Mn 1,1 B A M 0,5 C 1,5 2 3 Si Thành phần các giai đoạn là; Với X = GD 1. Y = GD 4. Z = Gang cũ Ta có b) Tính cho một mẻ liệu: Với đường kính lò là f700 (mm) tra bảng B32(HDTKCND) ta xác định được Năng suất lò là 2900 (kg/h) Lượng than cốc cho một mẻ liệu là; 50 kg. Lượng đá vôi là: 14 kg. Tỷ lệ giữa than cốc và kim loại là: 16 – 17 % Vậy lượng kim loại cần tính cho một mẻ liệu là: MKl = 50. (kg) Vậy THUYẾT MINH CHỈ DẪN KHÁC 9.1. Thuyết minh quy trình làm khuôn. Đặt nửa mẫu dưới và hòm khuôn dưới lên tấm đỡ Phủ một lớp cát lên bề mặt , sau đó phủ cát đệm lên trên lớp cát ao và đầm cgặt theo theo từng lớp dày 20 – 40 mm gạt phẳng , xiên lỗ thoát hơi . Lật ngửa nửa hòm khuôn dưới lên lắp cac phần trên của mẫu vào phần dưới. Đặt nửa hòm khuôn trên lên hòm khuôn dưới và định vị hai hòm khuôn lắp hệ thống rót, hơi rắc cát phân cách 2 nửa , xiên lỗ thoát hơi, rút mẫu , ống rót, phễu rót ra. Lật hòm khuôn trên lấy mẫu của hệ thống rót ra khỏi khuôn , sửa lại lòng khuôn và mặt phân khuôn. Lấy mẫu ra khỏi hòm khuôn dưới sửa lại lòng khuôn và một phần khuôn . 9.2.Thuyết mịnh quy trình làm lõi : Cho hỗn hợp làm lõi vào hốc lõi dầm chặt gạt phẳng xiên lỗ thoát hơi để cho lõi khô. Thao hộp lõi dặt lõi vào khay đỡ đem đi sấy khô 9.3.Các chỉ dẫn khác TÀI LIỆU THAM KHẢO