đồ án thiết kế công nghệ đúc 2

NGHIÊN CỨU BẢN VẼ CHI TIẾT ĐÚC Khi thiết kế công nghệ một chi tiết đúc ta phải nghiên cứu bản vẽ chi tiết đúc đểhiểu hình dạng kích thước, điều kiện làm việc, vị trí của chi tiết trong m

VIỆN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆUBỘ MÔN VẬT LIỆU & CÔNG NGHỆ ĐÚC

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐÚC

(GVHD: GS Nguyễn Hồng Hải)

Sinh viên: MSSV Nguyễn Văn Ngân 20170229 Lê Đức Sơn 20172338

Hà Nội, 6-2021

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành chế tạo máy giữ một vai trò quan trọng trong sự nghiệp xây dựng đấtnước Mặc dù có nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật ở khâu chế tạo phôi, xong chođến nay phần lớn chi tiết của máy móc ( khoảng 40 – 60%) vẫn được chế tạo bằngphương pháp đúc.

Khi thiết kế một chi tiết đúc, phải thoả mãn các yêu cầu về cơ tính và tính chấtlàm việc khác đồng thời phải đảm bảo tính dễ đúc Ngược lại khi thiết kế một côngnghệ đúc cần phải chú ý đến quá trình gia công cơ khí về sau này, nhất là trong sảnxuất lớn Tăng cường mối quan hệ giữ đúc và chế tạo cơ khí sẽ tạo kiều kiện nângcao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm.

Đồ án “Thiết kế công nghệ đúc” đã giúp chúng em có cái nhìn khái quát nhất vềcác quá trình để làm ra được sản phẩm đúc hoàn chỉnh, đòi hỏi phải trải qua rấtnhiều công đoạn và tính toán Chúng em xin được gửi lời cảm ơn đến Thầy GS.Nguyễn Hồng Hải đã hướng dẫn tận tình cho chúng em để có thể hoàn thành đồán này

Sinh Viên Nguyễn Văn Ngân Lê Đức Sơn

MỤC LỤC

Nội dung Trang

I NGHIÊN CỨU BẢN VẼ CHI TIẾT ĐÚC 3

1 Đọc bản vẽ chi tiết đúc 3

2.Tìm hiểu điều kiện làm việc của chi tiết đúc 3

3 Nghiên cứu đặc điểm của vật liệu chế tạo và yêu cầu cơ tính của chi tiết 4

4 Phân tích tính công nghệ của chi tiết đúc 4

5 Chọn phương pháp đúc 4

II BỐ TRÍ VẬT ĐÚC TRONG KHUÔN 4

III SAI LỆCH CHO PHÉP VỀ KÍCH THƯỚC, KHỐI LƯỢNG VẬT ĐÚC VÀ LƯỢNGDƯ 5

IV THIẾT KẾ RUỘT VÀ HỘP RUỘT 7

1 Thiết kế ruột và đầu gác ruột 7

VI THIẾT KẾ MẪU 20

1 Các yêu cầu khi thiết kế mẫu 20

2 Bản vẽ mẫu 21

VII – HÒM KHUÔN 21

TÀI LIỆU THAM KHẢO 28

I NGHIÊN CỨU BẢN VẼ CHI TIẾT ĐÚC

Khi thiết kế công nghệ một chi tiết đúc ta phải nghiên cứu bản vẽ chi tiết đúc đểhiểu hình dạng kích thước, điều kiện làm việc, vị trí của chi tiết trong máy, đặcđiểm của vật liệu chế tạo chi tiết cũng như yêu cầu về cơ lý tính của toàn bộ chitiết, của từng phần chi tiết, cách gia công chi tiết sau này… Tìm hiểu càng đầy đủbản thiết kế công nghệ đúc càng có chất lượng tốt, sản phẩm ra sẽ đạt hiệu quảkinh tế cao, vật đúc ít bị hư hỏng.

1 Đọc bản vẽ chi tiết đúc

Đọc kỹ bản vẽ chi tiết đúc giúp cho ta hình dung một cách đầy đủ về chi tiết đúcđể từ đó ta sẽ dựa trên nhưng nguyên tắc trình bày sau này để chọn mặt phân khuôn, ráp khuôn, thiết kế ruột, đậu ngót và hệ thống rót, vật làm nguội, lượng dư gia công, lượng dư công nghệ một cách thích hợp nhất đối với quy mô sản xuất và trang thiết bị có của phân xưởng.

Hình vẽ 3D2 Tìm hiểu điều kiện làm việc của chi tiết đúc

Nghiên cứu điều kiện làm việc của chi tiết là rất cần thiết khi thiết kế công nghệ đúc, qua đó đề ra các biện pháp trong quá trình chế tạo vật đúc Ở đồ án này , chi tiết cần thiết kế đúc là Giá treo

Đặc điểm điều kiện làm việc của giá treo: Làm việc trong điều kiện chịu tải trọng, chịu va đập.

3 Nghiên cứu đặc điểm của vật liệu chế tạo và yêu cầu cơ tính của chi tiết Vật liệu để chế tạo chi tiết giá treo là hợp kim nhôm

4 Phân tích tính công nghệ của chi tiết đúc

Trên bản vẽ chi tiết đúc có thành dày tới 50mm nhưng cũng có chỗ thành dày có 10mm Sự chênh lệch chiều dày thành vật đúc như vậy là lớn, có khả năng gây ứngsuất nhiệt do co ngót không đồng đều.

5 Chọn phương pháp đúc- Đúc khuôn cát sét- Khuôn làm bằng tay- Mẫu gỗ

II BỐ TRÍ VẬT ĐÚC TRONG KHUÔNChọn mặt phân khuôn

III SAI LỆCH CHO PHÉP VỀ KÍCH THƯỚC, KHỐI LƯỢNG VẬT ĐÚC VÀ LƯỢNG DƯ

⇨ Dung sai: 1.5 mm

⇨ Lượng dư gia công : 1.5 mm

⇨ Lượng co theo chiều dài: 1.5 mm

⇨ Lượng dư âm khi thoát mẫu: -1.5 mm

⇨ Tổng sai lệch kích thước: ± 3 (mm) với đường bao ngoài và ± 2 (mm) với ruột

IV THIẾT KẾ RUỘT VÀ HỘP RUỘT1 Thiết kế ruột và đầu gác ruộtRuột I:

-Do ruột đối xứng hai bên nên không cần thiết kế hệ thống chống xoay-Ruột hình trụ tròn với d= 26mm, L=70mm

-Ruột nằm ngang với 2 đầu gác ( Ruột tươi)

Thông số của đầu gác ruột và ổ gác ruột được tra trong bảng 28, 31, 32, 33 - Thiết kế đúc- Nguyễn Xuân Bông-Phạm Quang Lộc

Bảng 28

Bảng 33

Ta chọn được thông số với ruột tươi nằm ngang 2 đầu gác ứng với d=25mm, L=70mm

- l= 20 mm ( Chiều dài đầu gác)

- S = 1 mm ( Khe hở đầu gác và ổ gác theo phương thẳng đứng phía trên)2

- S = 0,3 mm (Khe hở đầu gác và ổ gác theo phương ngang phía trên)1T

Ruột II

Tương tự ta có ruột tươi một đầu gác với thông số d=26mm, L=82mm l= 20 mm ( Chiều dài đầu gác)

- S = 1 mm ( Khe hở đầu gác và ổ gác theo phương thẳng đứng phía trên)2

- S = 0,3 mm (Khe hở đầu gác và ổ gác theo phương ngang phía trên)1T

-

2 Phương pháp đặt ruột

Ruột I hai đầu gác nằm ngang là ruột chính

Ruột II với 1 đầu gác nằm ngang sẽ gắn vào ruột I trước khi lắp đặt vào khuôn3 Thiết kế hộp ruột

Yêu cầu:

- Tạo cho ruột có mặt phẳng đủ rộng để ruột có thể nằm vững trên khay sấy phẳng.- Hộp ruột có mặt đủ rộng, phẳng để dầm chặc cát hay ép Thổi cát vào.

- Hộp ruột phải đủ bền, lắp ghép chính xác bằng chốt định vị.- Ít biến dạng, dễ xiên hơi.

Thiết kế:

- Do sản xuất loạt nhỏ, và làm ruột bằng tay nên ta chọn hộp ruột bằng gỗ, cũng như giảm chi phí sản xuất.

IV THIẾT KẾ VÀ BỐ TRÍ HỆ THỐNG NGÓT1 Nguyên tắc chọn vị trí đặt đậu ngót

Cách xác định vị trí đặt đậu ngót dựa vào nguyên tắc sau:- Đậu ngót được đặt trên phần dày nhất của vật đúc.

- Đậu ngót không làm cản trở sự co tự do của vật đúc để tránh nứt có khi đặt ruột xốp ở vùng cản co.

- Đậu ngót phải dễ cắt ra và dễ làm sạch vết cắt.

- Đậu ngót còn có thể làm nhiệm vụ đậu hơi để thoát khí và chất bẩn ra khỏi khuôn Vì vậy nếu có thể nên bố trí đậu ngót ở những chổ cao của vật đúc.- Tránh đặt đậu ngót quá sát thành vật đúc tạo nên khe cát mỏng, khi rót bị nung nóng nhiều, dễ sinh rỗ khí ở thành vật đúc.

2 Tính toán kích thước đậu ngótCó (1)

Trong đó : = nhiệt dung riêng V = thể tích vật thể

A = diện tích xung quanh của vật thểVậy để tính toán khối lượng,kích thước đậu ngót thì : Chọn = 1,3 (2) (tham khảo Vật liệu công nghệ khuôn cát)

Gọi : đường kính nhỏ đậu ngót (cm) (=2,6 cm vì đặt lên trên phần đế vật đúc) : đường kính lớn đậu ngót (cm)

H: chiều cao đậu ngót (cm)Hình dạng đậu ngót là hình nón cụt

Coi đậu ngót hình cụt là đậu ngót hình trụ để dễ tính toán⇨ (3)

Dựa vào phần mềm Solidwork ta tính được khối lượng,thể tích,diện tích xung quanh của vật đúc

Từ (2) = 1,3 => ==> =

Dựa vào kết quả tính toán trên phần mềm Solid Works : = 337,26 , = 542,03

⇨ = = 0,71

Vì là đậu ngót hở nên không xét truyền nhiệt lên 2 mặt đáy => khi tính diện tích xung quanh sẽ không tính đến diện tích 2 mặt đáy

⇨ = 0,71 => D = 2,84 (cm)trụ

Từ (3) => D = 2D - D = 2.2,84 – 2,6 = 3,08(cm)lớntrụ nhỏ

Vậy đậu ngót có hình dạng nón cụt và có kích thước D = 3,08 (cm), D = 2,6 lớnnhỏ

(cm) và H = 5,5 (cm) (vì là đậu ngót hở nên chiều cao sẽ tùy vào chiều cao hòm khuôn) và có khối lượng:

kg

3 Bố trí hệ thống ngót

Khi xác định vị trí đặt đậu ngót, trước hết phải đánh dấu các nút nhiệt trên bản vẽvật đúc, tức là chỗ tập trung số lượng lớn kim loại cách nhau bởi những thànhmỏng Nút nhiệt là nơi nguội sau cùng Những nút nhiệt này phải được đậu ngót bổxung kim loại hoặc được làm nguội bằng vật làm nguội trong hay ngoài Theonguyên tắc đông đặc có hướng, những phần dày của vật đúc phải đặt thế nào để khirót đậu ngót có thể được bổ xung kim loại.

Vì sẽ đúc 4 vật đúc cùng 1 lúc trong 1 hòm khuôn và chi tiết có phần đế,phần thân khá dày nên ta chọn bổ sung đậu ngót hở dẫn thẳng vào đế của chi tiết.

Vị trí đặt đậu ngótV THIẾT KẾ VÀ BỐ TRÍ HỆ THỐNG RÓT

1 Nguyên tắc bố trí hệ thống rót * Yêu cầu chung:

- Bảo đảm ngăn không cho xỉ và các tạp chất khác lẩn vào vật đúc cùng với kim loại.

- Cung cấp kim loại lỏng và điều chỉnh lượng nhiệt cho vật đúc trong thời gian đông đặc và làm nguội.

- Dòng kim loại lỏng chảy êm, đều, liên tục.- Khối lượng bé, ít chiếm chỗ.

* Đúc chi tiết bằng hợp kim nhôm cần đặc biệt chú ý không để lớp ôxit và bẩn phủ trên bề mặt kim loại lỏng lẫn vào trong kim loại Muốn vậy dùng cách rót từ dưới lên hay rót bên hông qua hệ thống rót khe thẳng đứng có chiều cao gần bằng chiều cao vật đúc Mạng lọc cũng được sử dụng rộng rãi.

Đối với vật đúc bằng hợp kim nhôm thường chọn quan hệ tiết diện của các thành phần hệ thống rót theo 2 cách:

Hay F < F > F , trong đó F > Frxdrd

Ống rót thường có tiết diện hình tròn, rãnh lọc xỉ hình thang với tỉ số giữa chiều cao và cạnh đáy 1: 1,5 ; các rãnh dẫn hình chữ nhật dẹt với chiều dày bằng hoặc lớn hơn chiều dày thành vật đúc chỗ dẫn vào một ít

2 Tính toán hệ thống rót-Tính thiết diện rãnh dẫn Fd

Mặt cắt để tính bề dày trung bình mẫu đúc

(mm)

Vậy thời gian rót t = 3= 6,78 (s)

Tiết diện rãnh dẫn xác định theo phương trình

Fd =

K : tốc độ rót vào khuôn (kg/cm2.s)Xác định trị số K dựa vào hệ số Y = K

-G là khối lượng vật đúc

-V là thể tích ( tích số các kích thước bao ngoài vật đúc)

K =

Tra bảng ta có K = 0,45 (kg/cm.s)Ta có F = (cm )d 2

Quan hệ giữa các tiết diện của các thành phần của hệ thống rót đối với hợp kim nhôm được xác định như sau:

Fd: F : Fxr = 1: (1,5-1,7): (0,75-1)Chọn Fd: F : F = 1: 1,7: 0,75xr

VI THIẾT KẾ MẪU

1 Các yêu cầu khi thiết kế mẫu

- Cấu tạo phải đơn giản, dễ chế tạo, thuận tiện cho việc đầm chặt cát lúc làm khuônvà dễ lấy ra khỏi khuôn.

- Đủ bền, ít miếng rời, nhẹ.

- Bộ mẫu dùng được lâu, ít được biến dạng.- Đủ độ chính xác, độ nhẵn bóng.

2 Bản vẽ mẫu

- Mẫu gỗ của chi tiết bao gồm :

+ Nửa mẫu trên có gắn chốt định tâm với khe hở đầu gác được vát với góc xiên 15 và chiều dài đầu gác 20 mm.

+ Nửa mẫu dưới có gắn lỗ định tâm với khe hở đầu gác được vát với góc xiên 3 và chiều dài đầu gác 20 mm.

- Kích thước mẫu gỗ đã được cộng sai lệch kích thước (+3 mm với đường bao và -2 mm với đầu gác).

VII – HÒM KHUÔN

Theo “Bảng 68: Khoảng cách giữa mẫu và hòm”

Do khối lượng vật đúc trong khuôn = 3,64 kg) < 5 (kg), ta có: (

- Khoảng cách giữa mặt trên vật đúc và mặt trên của khuôn : a = 40 (mm)- Khoảng cách giữa mặt dưới vật đúc và mặt dưới của khuôn: b = 40 (mm)- Khoảng cách giữa mặt bên vật đúc và thành hòm: c = 30 (mm)

- Khoảng cách giữa ống rót và thành hòm: d = 30 (mm)- Khoảng cách giữa các vật đúc: đ = 30 (mm)

- Khoảng cách giữa rãnh lọc xỉ và vật đúc: e = 25 (mm)

Hòm khuôn: cặp hòm đúc chữ nhật bằng thép với kích thước dài L = 485 (mm), rộng B = 410 (mm), chiều cao hòm trên và dưới H = H = 108,5 (mm).TD

iên dạng thành hòm:

Biên dạng thành hòm Tay cầmTay cầm cho hòm khuôn tay: tay vòng đúc hàn d = 20mm

Định vị hòm: để đảm bảo lắp ghép với tấm mẫu và giữa hòm với hòm được chính xác; mỗi hòm thường phải có hai tai; tai có khoan lỗ, một bên lắp bạc định tâm, một bên lắp bạc định hướng

Bạc định tâm: tra bảng 73 ta có thông số

D2 = 40 (mm); h = 4 (mm)

Bạc dẫn hướng: tra bảng 74 ta có thông số

d = 20 (mm), d = 28 (mm), D =30 (mm), h = 11(mm), 11

D1 =29,5(mm), D = 40 (mm), h = 4 (mm)2

Kiểu chốt ráp hòm: chọn kiểu III

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Thiết kế đúc - Nguyễn Xuân Bông, Phạm Quang Lộc - Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật (1978).

[2] Hướng dẫn thiết kế công nghệ đúc - PTS Lê Cao Thăng - Bộ môn Công nghệ kim loại - khoa Cơ khí - trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên.