THIẾT KẾ KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC NẮP MOAY Ơ TRỤC SAU XE MÁY

Đồ án tốt nghiệp SV Bách Khoa, đề tài Thiết kế khuôn đúc áp lực nắp moay ơ trục sau xe máy Mục lục: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC 1 I. Khái niệm về quá trình sản xuất đúc 1 1.1. Đúc trong khuôn cát. 2 1.2. Đúc đặc biệt 4 1.3. Vật liệu đúc 13 1.4. Lựa chọn máy đúc 16 1.5. Đặc điểm của đúc áp lực 20 1.6. Một số yếu tố ảnh hưởng đến khuôn sản phẩm đúc áp lực 21 II. Thủy động lực học quá trình điền đầy khuôn 23 2.1. Nguyên tắc 23 2.2. Va đập của dòng nạp lên thành khuôn 24 2.3. Điền đầy hốc khuôn: 26 2.4. Chân không hóa 29 Chương II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT ĐÚC 30 I. GIỚI THIỆU VỀ CHI TIẾT 30 II. XÂY DỰNG BẢN VẼ CHI TIẾT 32 III. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 36 3.1.Hệ thống rót 36 3.2. Rãnh dẫn 37 3.3. Hệ thống thoát hơi 38 3.4. Tốc độ nạp và tốc độ ép 40 IV. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁ ĐÙM XE MÁY 43 4.1. Diện tích mặt cắt ngang rãnh dẫn 44 4.2. Tốc độ nạp và tốc độ ép 44 4.3. Diện tích rãnh thoát hơi 45 4.4. Áp lực đặc trưng 46 4.5. Lực mở khuôn – khóa khuôn 47 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUÔN ĐÚC CHI TIẾT MÁ ĐÙM XE MÁY 48 I. Kết cấu chi tiết, yêu cầu kỹ thuật và công nghệ 48 II. Hình dáng và các kết cấu cơ bản của khuôn. 50 III. Vật liệu làm khuôn 52 3.1. Vật liệu làm ruột khuôn 52 3.2. Các chi tiết gá lắp ruột khuôn 52 IV. Lựa chọn mặt phân khuôn 53 V. Lựa chọn vị trí rãnh dẫn, rãnh hơi 55 4.1. Lựa chọn vị trí rãnh dẫn – cổng phun 55 4.2. Lựa chọn vị trí rãnh hơi 57 4.3 Vị trí chốt đẩy 59 VI. Thiết kế hai nửa khuôn 61 VII. Mô phỏng dòng chảy kim loại bằng phần mềm Procast 65 7.1. Các ưu việt của mô phỏng 65 7.2. Quá trình thực hiện mô phỏng 66 7.3. Kết quả mô phỏng 72 VIII. Hoàn thiện bộ khuôn 72 8.1. Áo khuôn 72 8.2. Chày và sơ mi 73 8.3. Gối đỡ 74 8.4. Tấm đẩy, tấm giữ 75 8.5. Chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng 76 8.6. Chốt hồi 77 8.7. Các chi tiết phụ 78 8.8. Lắp ráp khuôn 81 Tài liệu tham khảo 85 PHỤ LỤC 86

1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ ĐÚC I Khái niệm về quá trình sản xuất đúc Đúc phương pháp chế tạo vật phẩm, kim loại (hoặc hợp kim) cách rót kim loại hợp kim lỏng vào khn có hình dạng định, sau kim loại lỏng đông đặc ta nhận vật phẩm, có hình dạng kích thước phù hợp với yêu cầu Nếu vật phẩm đạt độ bóng, độ xác dùng gọi chi tiết đúc Nếu vật phẩm phải gia công khí, gia cơng áp lực để nâng cao độ xác hình dạng kích thước gọi phơi đúc Có phương pháp đúc: + Đúc khuôn cát + Đúc đặc biệt: bao gồm đúc khuôn kim loại, đúc áp lực, đúc li tâm, đúc khuôn mẫu cháy, đúc áp lực  Ưu và nhược điểm của phương pháp đúc  Ưu điểm ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Đúc đúc loại vật liệu khác nhau, thường gang, thép, kim loại màu hợp kim chúng với khối lượng từ vài gam đến hàng trăm - Chế tạo vật đúc có hình dạng, kết cấu phức tạp thân máy công cụ, vỏ động mà phương pháp chế tạo khác gặp khó khăn khơng thể chế tạo - Độ xác hình dạng, kích thước độ bóng khơng cao Tuy nhiên với phương pháp đúc đặc biệt độ xác đạt khoảng 0,001mm độ nhẵn 1,25mm - Có thể đúc nhiều kim loại khác vật đúc - Có khả khí hóa tự động hóa - Giá thành chế tạo vật đúc rẻ, tính chất sản xuất linh hoạt, suất cao  Nhược điểm - Tốn kim loại cho hệ thống rót - Có nhiều khuyết tật (thiếu hụt, rỗ khí) làm tỷ lệ phế phẩm cao - Kiểm tra khuyết tật bên vật đúc đòi hỏi thiết bị đại 1.1 Đúc khuôn cát 1.1.1 Khái niệm: Khuôn cát khuôn đúc lần, chế tạo hỗn hợp mà cát thành phần chủ yếu Đúc khn cát đúc vật đúc lớn, phức tạp độ xác thấp, chấtt lượng bề mặt kém, suất thấp, thợ phải có tay nghề cao Phù hợp với sản xuất đơn 1.1.2 Quy trình đúc khuôn cát bao gồm: Chia làm bước: 1) Chuẩn bị sản xuất: + Chuẩn bị thiết kế: Bộ phận kĩ thuật vào vẽ chi tiết máy lập vẽ đúc, tính tốn, xử lí yêu cầu kĩ thuật + Chuẩn bị công nghệ: chế tạo mẫu (vật đúc, lõi, hệ thống rót…) làm khn (lòng khn, lòng hệ thống rót, đậu ngót, đậu hơi), làm lõi 2) Sản xuất đúc: ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Tiến hành lắp ráp khuôn, lõi kiểm tra, nấu chảy rót kim loại lỏng vào khn sau đơng đặc vật đúc hình thành khn, tiến hành dỡ khuôn, phá lõi 1.1.3 Hỗn hợp làm khuôn làm lõi: 1) Yêu cầu vật liệu làm khn + Tính dẻo: khả biến dạng vĩnh cửu hỗn hợp sau tạo hình lòng khn + Độ bền: khả hỗn hợp khơng bị phá hủy chịu lực, q trình vận chuyển lắp đặt + Tính lún: khả giảm thể tích chịu lực, cho phép co giãn kim loại đơng đặc, giảm thể tích (tránh nứt, lở khn, lõi) Tính lún tăng hạt to, chất dẻo kết dính ít, chất phụ gia tăng + Tính thơng khí: khả cho chất khí qua hỗn hợp ngồi, tránh gây rỗ khí.Tính thơng khí tăng cát hạt to đều, chất phụ gia có độ xốp tăng, đất sét, kết dính, lượng nước + Tính bền nhiệt: khả giữ độ bền, không bị chảy, cháy mềm nhiệt độ cao Cần cát to tròn, chất phụ + Độ ẩm: lượng nước chứa hỗn hợp, độ ẩm tăng đến 8% làm cho độ bền, độ dẻo hỗn hợp tăng, giới hạn có ảnh hưởng xấu + Tính bền lâu: khả sử dụng hỗn hơp nhiều lần đẩm bảo yêu cầu kĩ thuật, tăng hiệu kinh tế 2) Các vật liệu làm khuôn, lõi: + Cát: thành phần chủ yếu SiO2 + Đất sét: mAl2O3+nSiO2+qH2O + Chất kết dính: chất đưa vào hỗn hợp để tăng độ dẻo, tăng độ bền, dính hạt với Thường dùng: dầu thực vật, đường, xi măng, trộn với cát, chất kết dính, chất phụ, chất phụ tăng độ xốp (mùn cưa, rơm rạ…) + Chất sơn khuôn: sơn vào bề mặt tăng độ bong bề mặt, bền nhiệt chịu nhiệt ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.2 Đúc đặc biệt 1.2.1 Đúc áp lực cao A Khái niệm: Đúc áp lực cao công nghệ đúc kim loại lỏng điền đầy khn đông đặc duới tác dụng áp lực cao khí nén dầu ép xi lanh ép tạo B Ưu, nhược điểm của đúc áp lực cao Ưu điểm: + Đúc áp lực cao đúc chi tiết thành mỏng, phức tạp, độ xác cao, chất lượng vật đúc tốt cho tổ chức xít chặt mà đúc rót khơng làm Nhược điểm: + Chỉ đúc chi tiết có khối lượng nhỏ + Gía thành khn cao, khn đúc áp lực có kết cấu phức tạp, yêu cầu kỹ thuật cao + Chỉ đúc vật liệu hợp kim nhôm, không đúc vật liệu kim loại màu, gang, thép… C Phạm vi ứng dụng Khuôn đúc áp lực ứng dụng rộng rãi công nghiệp sản xuất chi tiết phụ tùng xe máy, ôtô, chi tiết lĩnh vực hàng thuỷ, hàng không, đời sống hàng ngày ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP D Một số sản phẩm của phương pháp đúc áp lực Hình 1.1.1: Một số sản phẩm đúc áp lực cao ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.2.2 Máy Đúc Áp Lực cao Hình 1.1.2: Máy đúc áp lực buồng ép nguội nằm ngang Trong máy đúc áp lực cao gồm hai phận thuỷ lực + Một phận đóng mở: hay gọi phận khố khn + Một phận ép kim loại lỏng: hay gọi cấu ép Hầu hết máy có cấu khố khn kiểu nằm ngang Cơ cấu ép thẳng đứng ép nằm ngang phụ thuộc vào cách bố trí phòng ép Dẫn động cho cấu bơm thuỷ lực kiểu pittông bơm kiểu cánh Bơm thuỷ lực lắp trực tiếp bố trí độc lập Chất lỏng cơng tác máy đúc áp lực thường dầu khoáng vật, huyền phù dầu dầu khác + Ưu điểm: Dầu khống vật có tính bơi trơn chống ăn mòn tốt, tính chất làm việc ổn định, giá thành thấp sử dụng phổ biến ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Nhược điểm: Dầu khoáng vật dễ cháy, làm ô nhiễm môi trường Để tiết kiệm chất lỏng công tác làm việc điều kiện áp suất cao, máy người ta thường lắp thêm bình chứa chuyên dụng Bình chứa chịu áp lực cao, có lớp đệm khí sử dụng bơm động điện có cơng suất nhỏ đảm bảo áp lực làm việc Trong sản xuất nay, máy đúc áp lực cao sản xuất theo hai kiểu chính:  Máy đúc áp lực buồng nguội  Máy đúc áp lực buồng nóng A Máy đúc áp lực buồng nguội Máy đúc áp lực kiểu buồng nguội chia thành ba dạng: + Kiểu nằm ngang + Kiểu ép thẳng đứng từ lên + Kiểu ép thẳng đứng từ xuống Đa số máy đúc đại thiết kế theo kiểu buồng ép nguội nằm ngang, mặt phân khuôn thẳng đứng Cấu tạo nguyên lý làm việc máy đúc thể sau: ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – Buồng ép – Piston ép – Cốc rót – Nửa khuôn cố định – Nửa khuôn di động – Hệ thống chốt đẩy Hình 1.1.3: Sơ đồ nguyên lý làm việc máy đúc áp lực buồng nguội nằm ngang + Giai đoạn thứ nhất: Giai đoạn cấp liệu: Sau khn đóng lại, hệ thống xi lanh thuỷ lực làm nhiệm vụ khố khn hoạt động, hai nửa khn ép chặt vào với Trong giai đoạn cốc rót kim loại lỏng rót kim loại lỏng vào xi lanh ép, sau rót hết kim loại lỏng, pittơng ép qua bịt lỗ rót, vận tốc pittơng ép áp lực buồng ép lúc nhỏ Vì áp lực cần đủ để thắng lực ma sát + Giai đoạn thứ hai: Giai đoạn điền đầy hốc khuôn Kim loại điền đầy buồng ép, giai đoạn tốc độ pittông tăng lên, đạt giá trị cực đại v2, đồng thời áp suất p2 tăng lên nhanh đạt giá trị cực đại, lúc pittông ép ép kim loại lỏng vào lòng khn, với tốc độ dòng chảy kim loại lớn, nên khoảng thời gian điền đầy ngắn, kim loại khn hình thành nên hình dạng vật đúc, sau khoảng thời gian, hình vật đúc hình thành, lúc kim loại làm nguội nhờ hệ thống làm mát khuôn ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Giai đoạn thứ ba: Giai đoạn mở khuôn Nửa khuôn di động đựơc mở nhờ hệ thống hệ thống đóng mở khn, đồng thời lúc cấu side code rút Lúc vật đúc nằm phía khn động + Giai đoạn thứ tư: Giai đoạn đẩy sản phẩm Lúc hệ thống đẩy sản phẩm làm nhiệm vụ đẩy sản phẩm rơi khỏi khuôn đúc, đồng thời pittơng ép lúc di chuyển phía buồng ép Sau sản phẩm rơi phần khn di động hệ thống đóng mở khn ép vào phân khn tĩnh Một chu trình lại bắt đầu Chất lượng vật đúc phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn chế độ công nghệ việc điền đầy kim loại lỏng vào hốc khuôn chế độ ép Các chế độ công nghệ phụ thuộc vào kết cấu khuôn, kim loại công suất máy đúc áp lực - Các nhân tố ảnh hưởng đáng kể đến trình hình thành vật đúc:  Áp lực buồng ép hốc khuôn  Vận tốc chuyển động piston ép  Vận tốc nạp  Các thông số hệ thống rót  Nhiệt độ kim loại lỏng khuôn  Chế độ bôi trơn làm nguội - Có thể chia chu trình điền đầy bốn giai đoạn:  Giai đoạn 1: Piston qua bịt kín lỗ rót Vận tốc v1 piston ép bé Giá trị p1 áp lực cần thiết để thắng lực ma sát xylanh thủy lực buồng ép  Giai đoạn 2: Kim loại lỏng điền đầy toàn buồng ép Tốc độ chuyển động piston ép tăng lên đạt tới giá trị cực đại v Lúc này, hiệu p1 p2 kháng lực thủy động lực học buồng ép  Giai đoạn 3: Kim loại lỏng điền đầy hệ thống rót hốc khn Do tiết diện rãnh dẫn thu hẹp lại nên vận tốc piston ép giảm xuống giá trị v3 áp suất p3 tăng lên Vào thời điểm kết thúc chuyển động piston ép xảy tượng thủy kích lực quán tính phần tử chuyển động áp suất tăng lên Sau dao động áp suất tắt dần đạt áp suất cuối áp suất thủy tĩnh p4 ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Giai đoạn 4: Giai đoạn ép tĩnh Giá trị p đạt từ 50 ÷ 5000 kG/cm2 Nếu vào thời điểm đạt áp suất thủy tĩnh p mà kim loại lỏng rãnh dẫn lỏng áp suất truyền lên vật đúc, kim loại kết tinh trạng thái áp lực cao Hình 1.1.4: Sự thay đổi vận tốc áp lực buồng ép B Máy đúc áp lực buồng nóng Máy đúc áp lực buồng nóng, dùng phổ biến nay, kiểu buồng ép nóng kiểu thẳng đứng sử dụng rộng rãi Đúc áp lực buồng nóng, lúc pittơng ép kim loại theo phương thẳng đứng bạc rót nối trực tiếp với lò nung ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 77 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 8.7 Các chi tiết phụ  Móc cẩu Chọn móc cẩu M16 Số lượng ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 78 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Bu lông Sử dụng bu lơng chìm với kích thước bảng: ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 79 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bu lông M10 M10 M16 ĐINH TIẾN ĐẠT L (mm) 35 70 120 l (mm) 25 32 44 Số lượng 13 GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 80 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 8.8 Lắp ráp khuôn 3.8.8: Lắp ráp nửa khuôn tĩnh ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 81 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.8.9: Lắp ráp nửa khuôn động ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 82 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.8.10: Bộ khuôn hoàn chỉnh ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 83 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.8.11: Mặt cắt khuôn ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 84 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tài liệu tham khảo (1) Các phương pháp đúc đặc biệt – Nguyễn Hữu Dũng – NXB Khoa học kỹ thuật (2) Cơ sở lý thuyết trình đúc – Dương Trọng Hải – NXB Khoa học kỹ thuật (3) Sổ tay dung sai lắp ghép Ninh Đức Tốn NXBGD-2005 (4) Catalogue Công ty cổ phần Tín Chuẩn http://www.tinchuan8668.vn/vi/shops/PHU-TUNG-KHUON-NHUA.html (5) Catalogue Cơng ty khn mẫu DME https://www.dme.net/catalog/DME/PDF/Mold%20Bases%20& %20Plates.pdf (6) Catalogue Máy đúc áp lực cao Toshiba www.toshiba-machine.com/DCProductDetails.aspx? dept=3&machine_id=294 PHỤ LỤC Bạc dẫn hướng ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 85 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chốt dẫn hướng ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 86 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 87 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 88 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chốt hồi ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 89 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chốt đẩy ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 90 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Móc cẩu ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 91 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN ... di động kẹp vào di động Tấm cố định thứ hai, phận đưa dạng khuỷu (kiềm máy) lắp đặt phía sau máy minh họa hình Hình 1.1.10: Bản vẽ Thớt kẹp khn ĐINH TIẾN ĐẠT GVHD: TS LÊ TRUNG KIÊN 19 ĐỒ ÁN TỐT