Thiết kế phôi đúc

Bài tập lớn Môn: Chế tạo phôi Đề bài: “Thiết kế phôi đúc” với yêu cầu sau: 1.Chọn mặt phân khuôn 2.Thành lập vẽ vật đúc 3.Thành lập vẽ mẫu,hộp mẫu 4.Tính tốn hệ thống rót, đậu ngót, đậu 5.Quy trìnhlàm khn 6.Bản vẽ lắp khn 7.Tính lực đè khn BÀI LÀM Phân tích cơng nghệ đúc chi tiết: Với vật đúc gang xám , phương pháp làm khuôn tay sản xuất vơi khối lượng nhỏ, ta chọn cấp xác A.Chọn mặt phân khuôn: Khi xác định mặt phân khuôn cần đảm bảo nguyên tắc sau: -Đảm bảo yêu cầu chất lượng bề mặt -Đảm bảo độ xác bề mặt vật đúc -Đảm bảo lấy đuợc mẫu dễ dàng, đảm bảo rút mẫu không bị vỡ cát, miếng mẫu dời sủa hn dễ Từ nhũng nguyên tắc trên, ta xác định mặt phân khn hình vẽ(H1) B.Thiết kế vẽ đúc: Bản vẽ đúc xây dựng vẽ chi tiết Do vẽ đúc phải thể được: -Mặt phân khuôn -Lượng dư gia công -Chuyển tiếp bề dày thành vật đúc -Độ dốc rút mẫu -Góc đúc -Dung sai kích thước cho vật đúc -Hình dạng, kích thước lõi gối lõi 1.Chọn mặt phân khuôn: Đã xác định phần 2.Xác định lượng dư gia công cơ: Giá trị lượng dư gia công cơphụ thuộc vào hợp kim đúc, kích thước kớn vật đúc, tính chất sản xuất(đơn chiếc, hàng loạt), mức đọ fức tạp chi tiết, phương pháp làm khn(bằng tay, máy )vị trí bề mặt gia cơng khn cấp xác vật đúc Theo tiêu chuẩn việc chọn cấp xác nhũng vật đúc theo công nghệ đặc biệt thiết bị xác xép vào cấp xác Cấp xác cho vật đúc làm khuôn máy, dùng mẫu kim loại đúc khuôn kim loại hay khuôn vỏ mỏng vật khác lấy cấp xác Như vậy, , vật liệu gang xám, làm khuôn tay, làm khn cát nên ta chọn cấp xác Kích thước lớn nhất: fi300(mm).tra bảng 1_4 để xác định lựơng dư gia công vật đúc gang xám: mặt trên: 7,0 mm mặt dưới: 6,0 mm mặt bên : 6,0 mm bề mặt gia công cắt ghọt khơng —khơng có lượng dư gia cơng mà cịn bớt với khn cát rút mẫu làm tăng kích thước lịng khuôn 3.Xác địng độ dốc rút mẫu: Bnc```` Độ dốc rút mẫu cần có thành đứng vật theo chiều rút mẫu thành cao góc nghiêng nhỏ tra bảng 1_6 ta có:  Thành đứng khối trụ:  300(mm): 0 45' 4_Xác định dung sai, kích thước cho vật đúc: Để đảm bảo vật đúc có trọng lượng, kích thước đạt theo yêu cầu Với kích thước lớn  300(mm), cấp xác 3, ta tra bảng 1_7 dung sai kích thước sau: 3002,5 2052,0 451,0 301, 160 2,0 901,5 20 1,0 (mm) (mm) 5.Thiết kế lõi: Dụ vào nguyên tắc xác định số lõi, vơi lõi 30 ta cho lượng gia công thừa Ở tất vật đúc ta cho chung vào hịm khn ( khn dưới) vật đúc dặt thẳng đứng Nên ta làm lõi đứng, lõi có đường kính thay đổi từ 160 xuống 90 Chiều cao lõi (tính cho lượng dư gia cơng): L=120+7+6=133(mm) Đường kính lõi: (160-2.6)=148(mm) (90-2.6)=78(mm) Tra bảng 1.10 1.11 ta chiều cao tai gối lõi : +tai gối :20(mm) +Tai gối :35(mm) Tra bảng 1_13 ta góc nghiêng gối lõi gối mẫu : +Góc nghiêng gối lõi :  7 +Góc nghiêng gối :  10 Tra bảng 1_14 ta cần thiết giữ khuôn tươi gối lõi : S =0,25(mm) S =0,25(mm) 6_Thiết kế chuyển tiếp chiều dày vật đúc: Để vật đúc nguội đều, tránh nứt ứng suất dư cần có thành fần chuyển tiếp dày với mỏng giới thiệu bảng 1_5: A 25  2,5  1,75 Ta có : a 10 Bán kính cho trước chi tiết r=6(mm) Bán kính chuyển tiếp cua rbề mặt có lượng dư gia cơng là: 25  10 r 7( mm) Thiết lập vẽ mẫu: Bản vẽ mẫu phải từ vẽ vật đúc phải thể mặt áp mẫu, cách ghép gỗ, phận mẫu chốt định vị Mẫu có nhiệm vụ tạo re lịng khn Vì hình bao trị số lịng khn giống vật đúc 1_Mặt ráp mẫu: Mặt ráp mẫu thưòng chọn trùng với mặt ráp khn.chọn hình vẽ: 2_Gối mẫu: Gối mẫu tạo tai gối lõi khuôn Vì hình dáng kích thước gối mẫu lấy theo hình dáng , kích thước gối lõi cộng thêm khe hở cần thiết gối lõi tai gối lõi Chiều cao tai gối mẫu: +tai trên: ht 30  0,25 20,5(mm) +tai dưới: hd 35  0,25 35,25(mm)  7  10 3_Dung sai kích thước mẫu: Dung sai kích thước, đọ xác mẫu gỗ liên quan mật thiết tới độ bền mẫu Nên ta chọn độ bền cấp 3, dùng cho sản xuất đơn loại nhỏ làm khuôn tay (kể lượng dư gia cơng cơ) có: +Với mẫu: 312 1,5 217 1,0 122 0,8 760,6 70 0,6 510,6 +Với lõi gối mẫu: 1480,8 780,6 430,5 1330,8 20 0,5 32,250,5 20,250,5 4_Gỗ ghép gỗ: Mẫu gỗ dùng nhiều rẻ , dễ gia công, ghép dán Song gỗ bền, tính thiết diện thay đỏi theo hướng, trương nở gây cong vênh Vì làm mẫu gỗ cần phải khép gỗ , sấy , sơn…có người ta dùng cách dán thay ghép ghép chốt hay vít khơng đảm bảo bền Tuỳ theo yêu cầu độ bền mẫu mà ta chọn cách ghép Khi khô, gỗ hay bị cong vênh, chiều công gỗ thường ngựoc chiều với chiều cong thớ gỗ, ghép gỗ theo thiết diện ngang, vịng thớ gỗ khơng trùng hướng với theo chiều dọc thớ, thớ tránh bố trí song song với Để tăng sức bền mối ghép, bề mặt nên làm hình dạng mặt bậc Các ghép cần làm rãnh vấu ngàm với Khi cấu tạo bề mặt lớn , cần phân nhiều mảnh ghép lại Những ghép nhiều lớp, nên dán cho hai thớ gỗ hai lớp vng gócvới Từ ta có cách ghép hình vẽ 5_Độ hụt mẫu: Ta phải xác định độ hụt mẫu để bù vào sai lệch nhằm đảm bảo độ xác mẫu Để xác định độ hụt mẫu, trước tiên ta phải định trọng lượng vật đúc , kể lượng dư lượng thừa: G V (kg ) đó: g , x 7,8( g / cm3 ) V 43. 156  70. 110  20. 612  76. 74  51. 392 4710 nên ta được: G V  7,8.4710 37.103 ( g ) 37( kg ) D_Thiết kế hệ thống rót: 1_Chọn chỗ dẫn kim loại vào khn chọn hệ thống rót: -Hệ thống rót có nhiệm vụ dẫn kim loại vào điền đầy khuôn , ngăn cản xỉ chất bẩn không lọt vào khuôn, đưa xỉ, khí ngồi lịng khn Khi chọn chỗ đặt hệ thống rót cần ý nguyên tắc: +Dịng kim loại chảy vào khn phải êm, khơng va đạp vào thành khuôn , lõi làm sỏi cát không sinh bắn toé +Đường dòng kim loại lên ngắn , mau chóng điền đầy khn , tránh nóng nhiều chỗ dễ gây vỡ cát +Điều hồ tượng lí nhiệt khn với vật đúc gang xám khơng dùng đậu ngót nên dẫn kim loại vào chỗ mỏng nhằm làm tốc độ nguội phần dày mỏng, tránh ứng suất dư, nứt, có cần dẫn kim loại vào nhiều chỗ để tránh nung nóng Chọn kiểu hệ thống rót: Hệ thống rót ngang : phận hệ thống rót ngang gồm có: cốc rót, ống rót , rãnh lọc xỉ, rãnh dẫn nằm ngangở mặt phân khn, góc tạo thành rãnh dẫn rãnh lọc xỉ khơng q 60 2_Tính tổng tiét diện rãnh dẫn ( F rd ): F rd  Gt (cm )  t.0,3 H p Trong đó: F  rd tổng tiết dẫn (cm ) G trọng lượng vật đúc (có tính hệ thống rót)(kg) Gt G  0,3G 1,3G 1,3.37 47,8( kg )  hệ số cản thuỷ lực khnvà hệ thống rót, có giá trị khoảng  0,3 0,8 Chọn  0,48 .t : thời gian rót (s), fụ thuộc nhiều yếu tố trọng lượng đúc, chiều dày thành, đặc tính khn , t S G  0,3G Với vật đúc nhỏ , ta có S=2,2 Nên : t S 1,3G 2,2 47,8 15,2( s) Hp : Áp suất trung bình cột kim loại khoảng thời gian điền đầy khuôn(cm) H p H  P2 2C Trong : C chiều cao vật đúc đặt khuôn vị trí rót(cm) với C=133mm P chiều cao phần vật đúc tính từ rãnh dẫn kim loại trở lên, chọn P=0 H chiều cao cột kim loại lỏng tính từ đáy rãnh tới mặt thống Muốn tính H ta phải tính sơ kích thước hộp khn Dựa vào bảng 1_17 ta chọn kích thước sơ hịm khn ứng với giá trị G=44,2kg Từ mặt mẫu tới mặt khuôn h1 70mm Từ mặt mẫu tới thành h2 70mm Từ mẫu tới thành khn a 50mm Từ thành ống rót tới thành khuôn c 50mm Giữa hai mặt mẫu d 60mm Từ rãnh lọc xỉ tới mẫu b 40mm H p hd  hvd hd :là cột áp suất dư tối thiểu kim loại lỏng, hd  L1.tg với L1 khoảng cách lớn từ tâm ống rót tới điểm xa vật đúc : L1  Lvd  b 312  40 352 mm Tra bảng 1_19 ta có :  8o  hd 352.tg 8o 49,5(mm) Thực tế, kích thước hịm khn hd 70mm p2 H p hd  hvd  70   70mm 2c H p 70mm  F d  1,3G 47,8  8,52(cm ) 0,3.t. H p 0,3.15,2.0,48 3_Tính tổng tiết diện rãnh lọc xỉ ( Flx ) tổng ống rót ( For ) : Với vật đúc vừa, ta có tỉ lệ :  Fd :  Flx :  For 1,00 : 1,10 : 1,15 theo tính tốn , ta :  Fd 8,25(cm ) lx 1,10.8,25 9,08(cm ) or 1,15.8,25 9,50(cm ) F F 4_Tính kích thước cụ thể hệ thống rót : a, Đường kính ống rót : F 4.9,5 d d   or  3,5(cm)  3,14 Đường kính : Đường kính : d t 115 %d d 1,15.3,5 4,0(cm) b.Kích thước ống rót : Dựa vào trọng lượng vật đúcvà kích thước ống rót, ta tra kích thước cốc rót theo bảng 1_18a, : L 90mm R 50mm R1 30mm r 20mm r1 10mm h 80mm e 60mm d 28mm c_Rãnh lọc xỉ : Chọn theo tiết diện B ( rãnh dẫn rãnh lọc xỉ nằm hai nủă khuôn khác nhau).Tra bảng 1_20, Flx 9,08(cm )  với ta : b=34mm a=46mm h=20mm r=5mm d.Rãnh dẫn: Tiết diện rãnh dẫn hình thang tam giác, bán nguyệt Loại tam giác bán nguyệt tổn thất nhiệt song khó xỉ khó cắt khỏi vật đúc Vì chọn tiết diện hình thang (h=a):2 với F d 8,25(cm2 ) : a=h=30mm b=24mm 5_Đậu đậu ngót: +Đậu có tác dụng dẫn khí khỏi lịng khn đồng thời nơi báo hiệu mức kim loại lỏng rót Đậu nên đặt chỗ cao vật đúc +Đậu ngót có tác dụng bổ xung kim loại cho vật đúc, gang xám co nểnất dùng đậu ngót, trừ trường hợp thành dày q, ta khơng dùng đậu ngót Đậu hơi: Bề dày đặt đậu A=70mm Đường kính chân đậu : d1 (0,5 0,7) A 0,5.70 35(cm) Đường kính đậu hơi: d (100 115)%d1 1,15.35 40(cm) E_Q trình làm khn: 1.Xác địnhcác bước làm khn: Khi tính tốn hệ thống rót có kích thước làm khn, làm khuôn tay nên phép nặng 25kg ( kể cát không vượt quá60 kg) , chọn hình chữ nhật có kích thước trung bình: B  L 412  452 864   432(mm) 2 Tra bảng 1_20, ta có: tmin 8(mm) b1 17(mm) b2 23(mm) h1 8(mm) h2 12(mm) 2_Lắp khuôn: Trước lắp khuôn , phải qua bước: đặt lõi, kiểm tra vị trí lõi lỗ lắp hai nủă khn, đặt hệ thống rót, kẹp khn Vì chiều cao ống rót cốc rót lớn chiều cao từ vật đúc đến thành khuôn nên cốc rót thiết kế hịm khn 3.Trình tự làm hịm khn: +Dã khn +Tạo hệ thống khí +rút mẫu +Sửa khuôn +lấp khuôn Dã khuôn phải đủ cát bao, gãi cát đều, phải làm trước phủ cát bao Sau giữ khuôn trước rút mẫu phải dùng xiên để xăm hơi, tạo hệ thống khí F_Tính lực đè khn: Kim loại lỏng sau điền đầy khuôn, tác dung lên lõi khuôn lực đẩy làm khuôn xê dịch, thâm chí khn Điều gây dị kim loại lỏng, sai lệch lịng khn Để hạn chế nó, người ta phải đè khn hay kẹp khn Ta có : Pdk ( Pd  PKT ).n( N ) Trong n-là hệ số tính đến dịng chảy động kim loại khuôn Thường chọn n 1,3 1,4 Chọn n=1,3 Pd  Pdl  Pdk Pdl P đẩy lõi (N) Pdk P đẩy khuôn (N) Do lõi đặt đứng , nên Pdl 0 Nên: Pd Pdk gx V g gx g S h( N ) S  156   74 592,2.10 (mm ) 592,2(cm2 ) gx 7,8( g ) cm Với : h 70  80 150(mm) 15(cm) Với GKT cat VKT V 70.412.452  ( 382.70   382.70) 12401.103 (mm ) 12401(cm3 ) cat 2,5( g ) cm Ta có :  GKT 2,5.12401 31.103 ( g ) 31(kg )  PKT 10.31 310( N ) Vậy: Pdk (693  310).1,3 498( N ) lực đè khuôn Pdk 498( N ) G_Bản vẽ lắp khuôn 10 ... mặt vật đúc -Đảm bảo lấy đuợc mẫu dễ dàng, đảm bảo rút mẫu không bị vỡ cát, miếng mẫu dời sủa hn dễ Từ nhũng nguyên tắc trên, ta xác định mặt phân khn hình vẽ(H1) B .Thiết kế vẽ đúc: Bản vẽ đúc xây... +Góc nghiêng gối :  10 Tra bảng 1_14 ta cần thiết giữ khuôn tươi gối lõi : S =0,25(mm) S =0,25(mm) 6 _Thiết kế chuyển tiếp chiều dày vật đúc: Để vật đúc nguội đều, tránh nứt ứng suất dư cần có... Theo tiêu chuẩn việc chọn cấp xác nhũng vật đúc theo công nghệ đặc biệt thiết bị xác xép vào cấp xác Cấp xác cho vật đúc làm khn máy, dùng mẫu kim loại đúc khuôn kim loại hay khuôn vỏ mỏng vật khác