Sản phẩm yêu cầu số lượng lớn (1000 chi tiết), kích thước nhỏ, hình dạng đơn giản dễ chế tạo mẫu. không đòi hỏi nhiều về độ bóng bề mặt, chất lượng vật đúc. nên ta sẽ chọn phương pháp đúc trong khuôn cát,chi tiết là tay quay không đòi hỏi cao về chất lượng vật đúc nên chọn khuôn cát tươi chi phí thấp, dễ cơ khí hóa, tăng năng suất, giảm chi phí giá thành sản phẩm. Do số lượng lớn nên ta làm khuôn máy ép, dần, tăng năng suất cao, giảm lượng nhân công.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ ĐÚC SVTH: Lê Thành Tân – MSSV: V1203288 ĐÚC Đào Nhật Tân – MSSV: V1203281 Nguyễn Trần Trung Tín–MSSV : V1203873 ĐÚC Trần Việt Trung–MSSV:V1204170 Võ Minh Tài –MSSV:V1203244 Thành phố Hồ Chí1Minh, tháng 2/2016 I.Nghiên cứu chi tiết đúc chọn phương pháp đúc Đọc hiểu vẽ Tìm hiểu điều kiện làm việc chi tiết: Tay quay làm việc điều kiện chịu mômen xoắn yêu cầu lỗ trục khớp với trục Làm việc điều kiên bình thường khơng cần độ xác cao Đặc điểm hợp kim đúc: gang xám 15-32 Thành phần hóa học (%): C Si Mn P S 3.5 - 3.7 - 2.4 0.5 - 0.8 < 0.3 < 0.5 Gang xám không cần nhiệt luyện để tăng tính Cơ tính: Độ bền kéo ϭkéo=150(N/mm) Độ bền uốn ϭuốn=320(N/mm) Độ bền mỏi uốn: (0,35-0,5) ϭkéo Độ bền nén (3-4.5) ϭkéo Độ bền cắt (0.75-1.4) ϭkéo Độ bền xoắn (1,17-14) ϭkéo G X 15-32 loại gang xám chứa tổng lượng cacbon cao,sử dụng cho chi tiết chịu lực chịu chịu mài mịn Nhiệt độ nóng chảy: 1250 0C Hệ số co: độ co dài từ 0.8-1% Cách gia cơng vị trí gá lắp gia cơng - Lắp đồ gá ,chuẩn gia công vị trí lỗ trịn Điều chỉnh kết cấu lựa chọn phương pháp đúc: - Dựa vẽ chi tiết vật đúc ta thấy có hai kích thước quan trọng rãnh then lỗ phi 10 dùng để lắp tay cầm Ta để xuất phương án Lỗ trịn : đúc lỗ ,khơng đúc then.Lượng dư gia cơng Lỗ trịn ngồi : khơng đúc lỗ ,lượng dư công nghệ - Sản phẩm yêu cầu số lượng lớn (1000 chi tiết), kích thước nhỏ, hình dạng đơn giản dễ chế tạo mẫu khơng địi hỏi nhiều độ bóng bề mặt, chất lượng vật đúc nên ta chọn phương pháp đúc khuôn cát,chi tiết tay quay khơng địi hỏi cao chất lượng vật đúc nên chọn khn cát tươi chi phí thấp, dễ khí hóa, tăng suất, giảm chi phí giá thành sản phẩm Do số lượng lớn nên ta làm khuôn máy ép, dần, tăng suất cao, giảm lượng nhân công - Sử dụng mẫu nguyên mẫu: dùng mẫu gỗ sản suất hàng loạt, sản lượng lớn 1000 chi tiết, vật đúc cỡ nhỏ, làm khn cát tươi thích hợp cho mẫu nhơm tính kinh tế nên chọn mẫu gỗ II.Lập vẽ vật đúc a Chọn vị trí vật đúc khn Khi chọn vị trí vật đúc cần lưu ý - Những phần quan trọng chi tiết cần sít chặt ,những bề mặt gia công quan trọng ,lớn nên đặt phần khuôn.Nếu làm điều đặt mặt đứng nghiêng để tránh khuyết tật rổ xỉ, rổ khí - Những vật đúc hợp kim có độ co lớn đơng nguội rót phải đặt vị trí đảm bảo cho hướng đông kim loại khn phía bổ ngót cho đậu ngót Chọn vị trí vật đúc khn có phương án : Phương án 1: Ưu điểm : Toàn vật đúc gần nằm hồn tồn hịm khn Sau đúc vật đúc bị bọng cát, chi tiết sai lệnh lắp ráp khn, giảm lượng gia công, tiết kiệm vật liệu, chi tiết xếp chặt độ xác cao Phần quan trọng volant lỗ trục nên phần đặt phía hợp lý Nhược điểm: Nếu chi tiết sử dụng ụ cát ụ cát nằm phía có chiều cao lớn dễ sai lệnh chi tiết chế tạo khuôn Nên sử dụng ruột thay hịm khn giả tiết kiệm thời gian Hình Vị trí vật đúc khn theo phương án Phương án 2: Ưu điểm: Phần lớn vật đúc nằm hịm khn trên, thuận lợi cho việc đặt ụ cát Tiết kiêm thời gian chế tạo ruột láp ráp ruột Phần mỏng vật đúc, phần rộng vật đúc nằm phía thuận lợi q trình đơng đặc có hướng Nhược điểm: cách bố trí dễ bị bọng cát, lượng dư gia công lớn, chi tiết không xếp chặt Nhất phần lỗ trục cần gia cơng khí phần quan trọng volant khơng nên nằm phía Hình Vị trí vật đúc khn theo phương án - Kết luận: Theo phân tích ta nên chọn phương pháp giảm lượng dư gia công, độ chi tiết cao, tiết kiệm vật liệu,… b Lựa chọn mặt phân khuôn – phân mẫu: - Chọn mặt phân khuôn mặt phân mẫu Vị trí mẫu khn: Do vật đúc nhỏ, sản lượng lớn, bố trí chi tiết hịm khuôn tăng suất Phương pháp làm khuôn hịm khn giả: Đặt HK rỗng lên đỡ; MPK dưới; dầm HHLK (có lượng sét cao để tạo độ bền) Quay lật HK giả (1)180 độ Từ phía MPK khoét hõm sâu vào HH tương ứng với phần nhô mẫu nguyên khối Đặt mẫu VĐ vào hõm sâu đó, dùng búa gỗ áp lên mẫu đóng lún xuống (a) Lấy mẫu khỏi hõm sâu; cho thêm HHLK vào chỗ mà mẫu không tạo thành vết in hịm khn giả Hình a Đặt mẫu vào lại hõm sâu hịm khn giả Miết phẳng MPK quanh mẫu Lắp HK lên HK giả nhờ chốt định vị (b) Rắc cát phân cách lên bề mặt ráp khuôn HK giả Chế tạo khuôn theo cách thơng thường Hình b Tách lấy nửa khn với mẫu khỏi HK giả Quay lật khuôn với mẫu 180 độ đặt lên đỡ Lắp HK lên khn dưới; tiến hành làm khn © Hình c Tính tốn lượng dư: Khối lượng : M≈ 2,02 Kg Kích thước lớn nhất: 200 mm Thể tích vật đúc V =0.28 dm3 Khối lượng riêng ≈ 7.11 kg/dm3 Lượng dư gia công: Khối lượng : 0.99 kg a Lượng dư gia cơng: - Vật đúc làm khn máy, cấp xác cấp (sản xuất lớn): ( Tra cứu bảng 10/tr 77- Thiết Kế Đúc-Nguyễn Xn Bơng) - Kích thướt choáng chỗ lớn là: 200 mm Lượng dư với khoảng kích thước danh nghĩa bề mặt gia cơng ≤ 50mm - Phía trên: 2.5mm Phía dưới, phía bên: 2.0mm ( Tra cứu bảng 19/tr 83- Thiết Kế Đúc-Nguyễn Xuân Bông) b Lượng trừ co (bảng 23/tr90 - Thiết Kế Đúc-Nguyễn Xuân Bông) Gang xám, vật nhỏ - Co theo chiều dài 0.9%-1% tùy mức cản co c Lượng dư công nghệ - Lượng dư đúc lỗ rãnh: - Lượng dư âm mẫu : 0.5 mm (Tra bảng 27/tr 96 sách Thiết Kế Đúc - Nguyễn Xuân Bông) - Chỗ thành dày vật đúc : 8-10 mm khối lượng vật đúc ≤ 50 kg Hình Lượng dư gia cơng Lựa chọn sơ kích thước hịm khn - Do kích thước chi tiết nhỏ nên ta bố trí hai chi tiết hịm khn - Lựa chọn kích thước hịm khn Khối lượng chi tiết : 2x2.02=4.04kg Vật đúc nhỏ nên chọn phương án đặt phễu rót ngồi hịm khn để giảm kích thước hịm khn để đảm bảo độ thơng khí tốt ,tăng độ bền khn Chọn kích thước hịm khn theo tiêu chuẩn ( tra hình 2.122/276 sách Thiết kế đúc –Nguyễn Xuân Bông ) Khối lượng vật đúc a b c d e H0 Cen 0, 067.0,390 0, 033 $ 80 /100 Chi phí lị: C fk F fc Trong đó: + Ffc: chi phí lị cố định ($/m3 kim loại) + : Khối lượng riêng kim loại đúc (kg/m3) Đối với lị 1000kg giá trị Ffc 284$/m3 giá trị hợp lý tính Mỹ ==> C fk 284 6,92.10 0,041$ Cuối chi phí vận hành lị, kilogam hợp kim đúc đổ vào phải tính trước.Giá trị điển hình cho chi phí vận hành lị trung bình Mỹ 0,02$/kg Cms = Crm + Cen + Cfk + Clk Trong đó: Crm:Chi phí ngun liệu ($/kg) ==> Cms = 0,22 + 0,033 + 0,041 + 0,02 = 0,314 ($) Thực tế chi phí hợp kim đúc đúc hoàn thành cao nhiều so với giá trị mát kim loại q trình nấu chảy chi phí phế liệu Như chi phí hợp kim đúc sau đúc hồn thành tính sau: 33 Cmf C ms W p Ccv W p V fc 1 S g / 100 Trong đó: + Cms: Chi phí hợp kim đúc lúc rót ($/kg) + Wp: Khối lượng kim loại thu (kg) + : Khối lượng riêng kim loại đúc (kg/m3) + Vfc: Thể tích kim loại đúc sau nấu (m3) + Ccv: Chi phí phế liệu ($/kg) + Sg: Tỉ lệ phần trăm vật đúc phế liệu, điển hình 2% ==> C mf 0,314.0,203 0,07 1,588 6,92.10 3.229,3.10 6 1 / 100 0.065$ Chi phí cát: Cát sử dụng đúc mẫu cát thạch anh Do cát sử dụng lại nhiều lần phí cát khơng đáng kể Giá cát thạch anh dao động từ 800 – 3000 VN/kg Chi phí nguyên vật liệu làm mẫu ruột: Chi phí nguyên vật liệu tính sau: C pm D pm M cp V 1 S a 1000 Trong đó: + Dpm: Khối lượng riêng vật liệu làm mẫu ruột (g/cm3) + Mcp: Chi phí vật liệu làm mẫu cho đơn vị trọng lượng($/kg) + V: Thể tích mẫu (cm3) + Sa: Chi phí hao hụt hợp kim đúc Bảng khối lượng hao hụt cho độ co rắn kim loại ==> C pm 6,92.0,31.229,3.1 3% 0,507 $ 1000 34 Chi phí khn mẫu: Chi phí khn tính sau: Cb = Cvp + Cfp Trong đó: Cvp: Chi phí phần chứa ruột khoảng trống: Cvp = 0,0215.hp.Ac + 0,428.Ac.npl + 14,27.hp + 32,18.npl Và: Cfp: Chi phí phun thiết bị khác không phụ thuộc vào độ sâu mẫu: Cfp = 0,66.Ac + 366 Trong đó: + Ac: Diện tích khn dự kiến (cm2), Ac = 200.200.10-2 = 400cm2 + npl: Số ruột + hp: Chiều sâu (cm), hp = 6cm ==> Cvp = 0,0215.400 + 0,428 400.1 + 14,27.6 + 32,18.1 = 297.6$ Cfp = 0,66.400 + 366 = 630$ ==> Cb = 297,6 + 630 = 927,6$ Kích thước khn chi phí phụ thuộc vào điều kiện làm việc Chi phí khuôn phụ thuộc vào điều kiện làm việc tính sau: Cab = 1,1.Cb = 1,1.927,6 = 1020,36$ Chi phí hồn thành khn phụ thuộc vào thời gian để hồn thành cơng việc cần thiết Cơng việc thiết kế hình dạng chi tiết.Thời gian cần thiết để thiết kế hình dáng chi tiết: Mx = 0,1.ns = 0,1.3 = 0,3h Trong đó: ns: Số phận phần chi tiết Khi biết kích thước phần chi tiết vật liệu tương ứng thời gian sản xuất tính sau: Mpo = + 0,014.Atp1,2 (h) Trong đó: Atp: Diện tích dự kiến tất phận khuôn: Atp = Ap.npd ==> Mpo = + 0,014.71,2 = 5,14h Chi phí làm khn tính sau: Cdm = Rds.Mtot Trong đó: + Mtot: Tổng thời gian trên, Mtot = Mx + Mpo = 0,3 + 13,86 =5,44h + Rds: Chi phí làm khuôn ($/h), Rds = 40$/h 35 ==> Cdm = 5,44.40 = 217,6$ Tổng chi phí làm khn: Cd = Cdm + Cab + Cac Trong đó: Cac: Chi phí khn tiêu chuẩn, thường Cac = 60$ ==> Cd = 217,6 + 1020,36 + 60 = 1297,96$ Giả sử sản xuất 500 chi tiết.: C 'd 1297,96 2,596$ 500 Chi phí ngun vật liệu làm khn: Ước tính chi phí ngun vật liệu cho vỏ khn bao gồm chi phí lớp sơn phụ, độ dày diện tích cho vỏ khn, chi phí cho đơn vị khối lượng Tuy nhiên để nhanh chóng giả định chi phí kg vỏ khuôn 1$/kg ==> Ckhuôn = 1.0,204 = 0,204$ Chi phí nấu chảy kim loại: Chi phí nấu chảy kim loại hay hợp kim gồm phần: chi phí lương lượng, chi phí trang thiết bị chi phí nhân cơng Hầu hết nhà máy đúc khuôn mẫu chảy sử dụng lị cảm ứng để nấu chảy kim loại Vì lị cảm ứng gây chất nhiễm, than thiện với mơi trường chi phí đầu tư thấp Với việc dùng lị cảm ứng,chi phí lượng chí phí điện cung cấp cơng ty điện lực Chi phí điện cho người tổ chức cá nhân sử dụng 500kW trở lên 0,035$/kWh cao điểm Chi phí lượng nấu chảy kg kim loại Ce C p E m ne Trong đó: + Cp: Chi phí điện ($/kWh) + Em: Năng lượng tối thiểu cần thiết để nấu chảy 1kg kim loại (kWh/kg) + ne: Năng suất lò cảm ứng Năng suất lò cảm ứng phụ thuộc vào kim loại nấu chảy tần số mà lò hoạt động Bảng suất lò cảm ứng nấu chảy kim loại hợp kim 36 Năng lượng tối thiểu để nấu chảy kim loại hợp kim ==> Ce 0, 035.0,39 0, 017$ 0,8 Chi phí rót: Với việc ước tính giả định việc rót kim loại thực bốn nhân công với suất 1500kg/h Chi phí trung bình cho cơng nhân đúc 27$/h Chi phí cho kilogam kim loại hợp kim rót: Cmp = 0,072$/kg Chi phí làm vật đúc: Thời gian làm vật đúc xấp xỉ tỉ lệ với bậc hai trọng lượng vật đúc tính nhu sau: Tcl 88,4.(W p0, 44 ) (s/vật đúc) ==> Tcl 88,4.0,204 0, 44 44 s Chi phí làm vật đúc: C cl Rcl Tcl 3600 Trong đó: 37 + Tcl: Tổng thời gian làm vật đúc (s) + Rcl: Tỉ lệ nhân viên phòng làm vật đúc, sử dụng 37,5$.h + Wp: Trọng lượng kim loại đầu vào (kg) ==> C cl 37,5.44 0,46$ 3600 Tổng chi phí: Tổng chi phí hồn thành chi tiết bao gồm tổng chi phí trên: Ctổng = Cmf + Cpm + C d' + Ckhuôn + Ce + Cmp + Ccl Ctổng = 0,065 + 0,507 + 2,596 + 0,204 + 0,017 + 0,072 + 0,46 = 3,921$ 38 ...I .Nghiên cứu chi tiết đúc chọn phương pháp đúc Đọc hiểu vẽ Tìm hiểu điều kiện làm việc chi tiết: Tay quay làm việc điều kiện chịu mômen xoắn yêu cầu... kết cấu lựa chọn phương pháp đúc: - Dựa vẽ chi tiết vật đúc ta thấy có hai kích thước quan trọng rãnh then lỗ phi 10 dùng để lắp tay cầm Ta để xuất phương án Lỗ trịn : đúc lỗ ,khơng đúc then.Lượng... lượng vật đúc nên ta chọn phương pháp đúc khuôn cát ,chi tiết tay quay khơng địi hỏi cao chất lượng vật đúc nên chọn khn cát tươi chi phí thấp, dễ khí hóa, tăng suất, giảm chi phí giá thành sản phẩm