THIẾT KẾ KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC

GVHD: Thầy Lê Quốc Phong SVTH: Phạm Nguyễn Bằng An Chương IV THIẾT KẾ KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC Nội dung của luận văn trong phần này không đi sâu tập trung vào việc sử dụng Pro_E như thế nào mà sẽ tập trung vào việc ứng dụng của nó để tách khuôn và gia công CNC để tạo thành hai lõi khuôn. I. THIẾT KẾ KHUÔN 1. Vai trò của lõi khuôn và yêu cầu đối với lõi khuôn - Lõi khuôn chứa hốc khuôn, là bộ phận chính tạo hình cho sản phẩm. - Tiếp xúc trực tiếp với kim loại lỏng có nhiệt độ cao. - Chịu tác động ép trực tiếp từ cơ cấu ép. - Có độ chính xác cao và đòi hỏi về độ bóng bề mặt. - Ít có sự thay đổi kích thước khi nhiệt độ thay đổi. Do đó, lõi khuôn đúc phải được chế tạo bằng một loại vật liệu đặc biệt, đáp ứng các yêu cầu trên. Vì hợp kim đúc là hợp kim nhôm, nên luận văn chọn cho vật liệu làm lõi khuôn: 50CrNiTi, 40Cr5MoV1Si (SKD 61). Tuy nhiên, ta sử dụng thép hợp kim 40Cr5MoV1Si, tương đương với mác thép SKD 61 để làm khuôn. Đây là một loại thép hợp kim thông dụng và có các tính chất đáp ứng tốt các yêu cầu đặt ra. Ký hiệu DIN 1.2344; JIS SKD61; 40CrMoV5 Tính chất vật lý Hệ mét Hệ Anh, Mỹ Ghi chú Khối lượng riêng 7.81 g/cc 0.282 lb/in³ 7.61 g/cc 0.275 lb/in³ @Temperature 593 °C @Temperature 1100 °F 7.64 g/cc 0.276 lb/in³ @Temperature 499 °C @Temperature 930 °F Cơ tính Hệ mét Hệ Anh, Mỹ Ghi chú 1 GVHD: Thầy Lê Quốc Phong SVTH: Phạm Nguyễn Bằng An Độ cứng, Rockwell C 53 53 1870°F, 30 min Soak 54 54 1920°F, 15 min Soak Độ bền đúc 359 MPa 52000 psi treated to 175 ksi) @Temperature 649 °C @Temperature 1200 °F 586 MPa 85000 psi treated to 230 ksi) @Temperature 649 °C @Temperature 1200 °F 1100 MPa 160000 psi treated to 175 ksi) @Temperature 316 °C @Temperature 600 °F 1380 MPa 200000 psi treated to 230 ksi) @Temperature 316 °C @Temperature 600 °F Giới hạn chảy 331 MPa 48000 psi 0.2% proof stress; (Heat treated to 175 ksi) @Temperature 649 °C @Temperature 1200 °F 414 MPa 60000 psi 0.2% proof stress; (Heat treated to 230 ksi) @Temperature 649 °C @Temperature 1200 °F 896 MPa 130000 psi 0.2%; (Heat treated to 175 ksi) @Temperature 316 °C @Temperature 600 °F 1170 MPa 170000 psi 0.2% proof stress; (Heat treated to 230 ksi) @Temperature 316 °C @Temperature 600 °F Độ giảm khả 50.00% 50.00% Heat treated to 2 GVHD: Thầy Lê Quốc Phong SVTH: Phạm Nguyễn Bằng An năng dẫn điện theo thiệt độ 175 ksi @Temperature 316 °C @Temperature 600 °F 50.00% 50.00% Heat treated to 230 ksi @Temperature 316 °C @Temperature 600 °F 55.00% 55.00% Heat treated to 230 ksi @Temperature 649 °C @Temperature 1200 °F 90.00% 90.00% Heat treated to 175 ksi @Temperature 649 °C @Temperature 1200 °F Môđun đàn hồi 215 GPa 31200 ksi 165 GPa 23900 ksi @Temperature 593 °C @Temperature 1100 °F 176 GPa 25500 ksi @Temperature 499 °C @Temperature 930 °F Tính chất điện Hệ mét Hệ Anh, Mỹ Ghi chú Điện trở suất 0.0000520 ohm-cm 0.0000520 ohm-cm 0.0000860 ohm-cm 0.0000860 ohm-cm @Temperature 499 °C @Temperature 930 °F 0.0000960 ohm-cm 0.0000960 ohm-cm @Temperature 593 °C @Temperature 1100 °F Tính chất nhiệt Hệ mét Hệ Anh, Mỹ Ghi chú Tốc độ tải nhiệt 11.5 µm/m-°C 6.40 µin/in-°F @Temperature 93.3 °C @Temperature 200 °F 12.4 µm/m-°C 6.90 µin/in-°F @Temperature 399 @Temperature 750 3 GVHD: Thầy Lê Quốc Phong SVTH: Phạm Nguyễn Bằng An °C °F 13.1 µm/m-°C 7.30 µin/in-°F @Temperature 704 °C @Temperature 1300 °F Khả năng giữ nhiệt 0.460 J/g-°C 0.110 BTU/lb-°F 0.548 J/g-°C 0.131 BTU/lb-°F @Temperature 499 °C @Temperature 930 °F 0.590 J/g-°C 0.141 BTU/lb-°F @Temperature 593 °C @Temperature 1100 °F Độ dẫn nhiệt 25.0 W/m-K 174 BTU-in/hr-ft²-°F hardened 26.8 W/m-K 186 BTU-in/hr-ft²-°F annealed 27.7 W/m-K 192 BTU-in/hr-ft²-°F hardened @Temperature 399 °C @Temperature 750 °F 30.4 W/m-K 211 BTU-in/hr-ft²-°F hardened @Temperature 704 °C @Temperature 1300 °F 31.0 W/m-K 215 BTU-in/hr-ft²-°F annealed @Temperature 399 °C @Temperature 750 °F 33.4 W/m-K 232 BTU-in/hr-ft²-°F annealed @Temperature 704 °C @Temperature 1300 °F Thành phần hóa học Hệ mét Hệ Anh, Mỹ Ghi chú Carbon, C 0.39% 0.39% Chromium, Cr 5.20% 5.20% Manganese, Mn 0.40% 0.40% Molybdenum , Mo 1.40% 1.40% Silicon, Si 1.10% 1.10% Sulfur, S <= 0.0030 % <= 0.0030 % Vanadium, V 0.95% 0.95% 4 GVHD: Thầy Lê Quốc Phong SVTH: Phạm Nguyễn Bằng An 2. Chọn mặt phân khuôn và cách bố trí vật đúc - Lõi khuôn thông thường gồm hai mảnh: lõi khuôn cố định và lõi khuôn di động. Mặt phân khuôn là mặt tiếp giáp giữa hai nửa lõi khuôn. - Việc chọn mặt phân khuôn rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng lấy sản phẩm sau khi đúc và độ chính xác của sản phẩm. - Trong công nghệ đúc áp lực, cần chú ý thêm một đặc điểm nữa là mặt phân khuôn phải được chọn sao cho khi tách khuôn, sản phẩm phải nằm trên lõi khuôn di động, vì hệ thống đẩy sản phẩm nằm ở phía lõi khuôn này. - Căn cứ vào những yêu cầu trên, kết hợp với chi tiết hộp số 8: vật đúc có khối lượng lớn (3,5 kilogram) kích thước và hình dáng khá phức tạp nên ta chỉ bố trí một vật đúc trong khuôn và chọn mặt phân khuôn như hình. - Ta thấy rằng khi thiết kế mặt phân khuôn như hình vẽ sẽ giúp cho chi tiết dễ thoát ra khỏi khuôn cối và dính vào khuôn chày và được đẩy ra ngoài nhờ hệ thống chốt đẩy (hệ thống chốt đẩy sẽ được trình bày trong phần sau) Hình 4.1: Hình vẽ 2D mặt phân khuôn 5 GVHD: Thầy Lê Quốc Phong SVTH: Phạm Nguyễn Bằng An Hình 4.2: Hình 3D mô tả mặt phân khuôn là bề mặt trên chi tiết Tuy nhiên có một điểm cần chú ý đối với chi tiết nắp trái hộp số 8 là có một vấu lồi nên khi tách khuôn ta không thể dùng đến phương pháp khác để tách khuôn mà không dùng môdun dựng sẵn trong Pro_E. 6 GVHD: Thầy Lê Quốc Phong SVTH: Phạm Nguyễn Bằng An 3. Kích thước lõi khuôn - Căn cứ vào kích thước chi tiết đúc và cách bố trí hệ thống rót, ta tính toán kích thước lõi khuôn sao cho tiết kiệm vật liệu nhất mà vẫn đáp ứng được yêu cầu (chịu nhiệt, chịu áp lực, đủ không gian bố trí hệ thống làm mát…) - Lõi khuôn cố định và di động có chiều dài và chiều rộng có kích thước tùy thuộc vào kết cấu thiết kế của từng khuôn nhưng nhìn chung hầu hết các khuôn có kích thước lõi khuôn chày và khuôn cối là như nhau; còn chiều cao có thể giống hoặc khác nhau, tùy vào hình dạng vật đúc và cách chọn mặt phân khuôn. - Khoảng cách từ chi tiết đến các mặt bên lõi khuôn có giá trị theo kinh nghiệm là chủ yếu thông thường lõi khuôn có kích thước như hình sau: Hình 4.3: Khoảng cách từ chi tiết đến các mặt bên của lõi khuôn - Dựa vào kích thước hộp số 8 luận văn chọn kích thước của 2 lõi khuôn như bằng nhau và có kích thước như sau: 7 GVHD: Thầy Lê Quốc Phong SVTH: Phạm Nguyễn Bằng An 353 616 76 115 50 58 R20 Hình 4.4: Kích thước tổng của lõi khuôn 353 616 76 115 50 58 40 R20 Hình 4.5: Kích thước lõi khuôn chày 8 GVHD: Thầy Lê Quốc Phong SVTH: Phạm Nguyễn Bằng An 180 616 353 R20 14,5 Hình 4.6: Kích thước lõi khuôn cối 4. Thiết kế vỏ khuôn: a. Vai trò của vỏ khuôn và yêu cầu đối với vỏ khuôn - Vỏ khuôn là bộ phận được thiết kế tiếp theo trong chu trình thiết kế khuôn. - Sở dĩ khuôn có hai bộ phận: lõi khuôn và vỏ khuôn, vì các mục đích sau: o Vỏ khuôn giúp lõi khuôn tăng cường độ bền cho toàn bộ khuôn dưới áp lực ép của máy đúc, giúp khuôn không bị biến dạng khi làm việc. o Vỏ khuôn được làm bằng vật liệu rẻ hơn lõi khuôn, giúp tiết kiệm chi phí cho vật liệu làm khuôn, nhưng vẫn đảm bảo độ bền. - Để tiết kiệm chi phí vật liệu làm khuôn, ta chọn thép C45 để làm vỏ khuôn. - Kích thước vỏ khuôn được tính toán để đảm bảo độ bền cho bộ khuôn. - Vỏ khuôn được khoét một phần trống để lắp ráp lõi khuôn. b. Kích thước vỏ khuôn: Vỏ khuôn không chỉ giúp lõi khuôn tăng cường sức chịu lực ép của máy đúc, mà còn là nơi để bố trí các thành phần khác như: kênh dẫn nước làm nguội, lỗ khoan chứa trục hồi, trục đẩy. Luận văn chọn kích thước võ khuôn như sau: 9 GVHD: Thầy Lê Quốc Phong SVTH: Phạm Nguyễn Bằng An 4x Ø50 su?t Ø119 Ø110 730 550 353 616 180 255.5 30 +1 184.5 Hình 4.7: Kích thước vỏ khuôn cối 730 550 Ø33 Ø26 Ø70 Ø50 Ø28 Ø17 A D B C ABCD 150 40 5 30 +0.5 616 353 20 E F EF 124 Hình 4.8: Vỏ khuôn chày 10 [...]... khí trong khuôn thoát ra theo khe hở của các ti lói và bề mặt ráp khuôn 7 Thiết kế gối đỡ và thành phần để kẹp khuôn vào máy đúc A Thiết kế thành phần để kẹp khuôn cố định (khuôn cối) vào máy đúc - Để gắn bộ khuôn lên máy đúc, ta phải có những tấm kẹp khuôn Ta có hai nửa khuôn với phần cố định) và gối đỡ (đối với phần di động) đóng vai trò như một tấm kẹp, bằng cách phay các rãnh trên vỏ khuôn và gối... Kiểm tra độ bền khuôn: - Vỏ khuôn là bộ phận chịu lực chính của toàn bộ khuôn Ta đã có kích thước hai vỏ khuôn là 730 x 550 x với L = 730 (mm), b = 50 (mm) Vỏ khuôn được chế tạo bằng thép C45 có - - giới hạn bền σs = 360 MPa Máy đúc ta chọn là loại 420 tấn, nghĩa là lực kẹp khuôn có giá trị F = 420(tấn) = 420 x 103 x 9,81 = 4120,2 x 103 (N) Ta sẽ tính chiều cao tối thiểu của một nửa khuôn sao cho có... khuôn cho đến mặt ngoài cùng của vỏ khuôn cố định, dựa vào bề dày vỏ khuôn và vị trí của mặt phân khuôn ta có kích thước và hình dạng như hình sau: 255.5 -0.05 Ø110-0.07 50 (Ø85.49) Ø82+0.07 +0.05 +0.15 Ø101.6 +0.10 119 2° R3 1 30 - 3 Chày được gắn vào trục máy, vá có thiết kế phù hợp với từng loại máy đúc áp lực khác nhau Chày di chuyển trong sơ mi tạo nên lực ép khuôn nên cũng có đường kính ngoài... trên vỏ khuôn cố định (khuôn cối) Hai rãnh kẹp đối xứng hai bên tiết diện 40 x 30 (mm) và cách mặt trên vỏ khuôn 40 (mm) như hình 255.5 180 - nên trên lý thuyết, mỗi bên sẽ có một tấm kẹp khuôn Nhưng để tiết kiệm chi phí và giảm khối lượng bộ khuôn, ta tận dụng các vỏ khuôn (đối 40 30 40 Hình 4.9: Kích thước của ngàm bắt khuôn cối 16 GVHD: Thầy Lê Quốc Phong SVTH: Phạm Nguyễn Bằng An B Thiết kế gối đỡ... vị trí tương đối giữa hai nửa khuôn, giúp cho việc đóng khuôn dễ dàng hơn và tăng độ chính - xác cho chi tiết đúc Đối với thệ thống dẫn hướng luận văn bố trí trục dẫn hướng nằm trên khuôn chày và bạc dẫn hướng nằm trên khuôn cối 21 GVHD: Thầy Lê Quốc Phong SVTH: Phạm Nguyễn Bằng An 10 Thiết kế chày khuôn và sơ mi A Vai trò và yêu cầu của chày và sơ mi: - Chày và sơ mi khuôn là hai bộ phận đầu tiên... rãnh rửa: Làm giảm bọt khí trong vật đúc Đóng vai trò của kênh thoát khí Tạo cân bằng nhiệt tối ưu cho khuôn, đặc biệt khi đúc các vật đúc thành mỏng ở nhiệt độ rót thấp - Phụ thuộc vào chức năng và vị trí đặt, rãnh rửa được chia làm hai loại: cục bộ và chung o Rãnh rửa chung được xem xét khi thiết kế khuôn và có thể bố trí không những ở cuối khuôn mà còn ở các nửa khuôn Với chức năng loại trừ khí, thể... bắt khuôn như hình sau: Hình 4.19: Kích thước thanh chân 8 Thiết kế hệ thống đẩy A Vai trò và yêu cầu đối với hệ thống đẩy 17 GVHD: Thầy Lê Quốc Phong SVTH: Phạm Nguyễn Bằng An - Hệ thống đẩy là hệ thống đưa vật đúc ra khỏi khuôn khi mở khuôn Hệ thống - đẩy thường nằm về phía nửa khuôn di động Hệ thống đẩy bao gồm các thành phần sau: tấm đẩy, tấm giữ và các chốt đẩy Khoảng cách từ tấm giữ đến khuôn. .. Vị trí đặt chốt hồi: chốt hồi được đặt trong vỏ khuôn di động và được bố trí sao cho cân đối, hợp lý, lợi dụng lực đóng khuôn để đẩy hệ thống đẩy về vị trí cần thiết Đối với khuôn hộp số 8 luận văn bố trí bốn chốt hồi trong một bộ khuôn và bố trí trong khuôn như sau: 730 125 1 75 3 00 Ø33 345 +0.2 Ø26+0.3 550 345 Hình 4.12: Bố trí chốt hồi ty lói trên khuôn cối 9 - φ 33 × φ 26 × 150 Đồng thời tại các... 12 ⇒ h ≥ 0.1509 ⇔ h ≥ 150.9(mm) Như vậy kích thức vỏ khuôn luận văn lựa chọn ban đầu là phù hợp 5 Tính toán hệ thống rót A Vai trò và yêu cầu đối với hệ thống rót - Hệ thống rót là hệ thống dẫn kim loại lỏng từ buồng ép đi vào hốc khuôn - Hệ thống rót ở khuôn đúc áp lực bao gồm: phần chứa kim loại thừa, ống góp và rãnh dẫn - Hệ thống rót được thiết kế sao cho quãng đường chuyển động của kim loại lỏng... Nguyễn Bằng An B Thiết kế gối đỡ và thành phần để kẹp khuôn di động (khuôn chày) vào máy đúc - Hai gối đỡ là hai khối hình hộp chữ nhật nằm sau nửa khuôn di động và trước tấm kẹp - Hai gối đỡ có tác dụng tăng bền cho khuôn trước sự va đập của khuôn với máy đúc và tạo - vùng không gian cho sự hoạt động của hệ thống đẩy Chiều dài gối đỡ bằng chiều dài của vỏ khuôn – 730 (mm) Chiều rộng của mỗi gối đỡ được . vỏ khuôn: a. Vai trò của vỏ khuôn và yêu cầu đối với vỏ khuôn - Vỏ khuôn là bộ phận được thiết kế tiếp theo trong chu trình thiết kế khuôn. - Sở dĩ khuôn có hai bộ phận: lõi khuôn và vỏ khuôn, . trong khuôn thoát ra theo khe hở của các ti lói và bề mặt ráp khuôn. 7. Thiết kế gối đỡ và thành phần để kẹp khuôn vào máy đúc A. Thiết kế thành phần để kẹp khuôn cố định (khuôn cối) vào máy đúc. sau: o Vỏ khuôn giúp lõi khuôn tăng cường độ bền cho toàn bộ khuôn dưới áp lực ép của máy đúc, giúp khuôn không bị biến dạng khi làm việc. o Vỏ khuôn được làm bằng vật liệu rẻ hơn lõi khuôn, giúp