Phân tích tính công nghệ đúc của chi tiết pptx

Lời nói đầu
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa ở nước ta hiện nay ngành công
nghiệp nặng nói chung và ngành công nghệ kim loại nói riêng đóng một vai trò quan
trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa của đất nước.
Ngành công nghệ kim loại có rất nhiều vấn đề đòi hỏi người kỹ sư tương lai phải
học tập nghiên cứu để nắm bắt được những yêu cầu cơ bản nhằm phục vụ cho học tập
cũng như trong công tác phục vụ cho đất nước sau này.
Trong các môn học và nhữngvấn đề cần thiết cho một người kỹ sư tương lai. Môn
học “Kỹ thuật chế tạo máy ” là một trong những bộ môn công nghệ kim loại, nhằm
cung cấp những kiến thức cơ bản, những yêu cầu cơ bản để sing viên có thể học tập và
nghiên cứu, mở rộng tầm hiểu biết. Môn học trang bị những kiến thức cơ bản về công
nghệ làm khuôn, kỹ thuật nấu và rót các hợp kim khác nhau, cách phân tích thiết kế
đòi hỏi người sinh viên phải nắm bắt được những vấn đề cơ bản.
Cách phân tích tính toán thiết kế đòi hỏi phải rõ ràng chính xác, trong cuốn thuyết
minh này chác chắn không tránh khỏi sai sót trong quá trình tính toán thiết kế. Vì vậy
em mong được sự tham gia góp ý của các thầy cô giáo trong bộ môn để em rút kinh
nghiệm và hiểu sâu hơn trong quá trình làm bài.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên
Nguyễn Thanh
- 2 -

I – Phân tích tính công nghệ đúc của chi tiết
Chọn phương pháp đúc
1.1 Phân tích tính công nghệ đúc của chi tiết.
Chi tiết là một chi tiết phổ biến trong ngành chế tạo máy. Vật đúc này không đòi
hỏi phải sử dụng các phương pháp đúc đặc bịêt. Theo bản vẽ ta có thể đúc được chi tiết
nhưng phải sửa đổi gia công phần lỗ ngoài sau khi đúc. Các bề mặt gia công ta để
lượng dư khi đúc. Lượng dư và phương pháp chế tạo lõi được tra bảng trong sách thiết
kế đúc.

1.2 Chọn phương pháp đúc.
a) Tính khối lượng vật đúc:
Theo công thức đúc ta có:
M
VD
= Vγ
Trong đó: γ: khối lượng riêng của gang xám γ = 7 (kg/dm
3
)
V: Thể tích vật đúc (dm
3
)
Ta chia vật đúc ra 2 phần V = V
1
+ V
2

V
1
=
4
)4495,15075,171.(30.14,3
)(
4
22
2
1
2
2
−

=− dd
h
π
= 3,27.10
6
(mm
3
)
V
2
=
4
)75,935,262.(5,38.14,3
)(
4
22
2
1
2
2
−
=− dd
h
π
= 1,82.10
6
(mm
3
)
→ V = V

1
+ V
2
= (3,27+1.82)10
6
= 5,09.10
6
(mm
3
)
→ V = 5,09 (dm
3
)
Khối lượng vật đúc là
m = Vγ
m = 5,09.7 = 35,63 (kg)
Xem hệ thống rót chiếm 20% khối lượng vật đúc
→ Tổng khối lượng kim loại cần rót khuôn là : G (kg)
→ G = 1,2.m
→ G = 42,76 (kg).
b) Chọn phương pháp đúc:
Với vật đúc có khối lượng là 35.63 (kg) là vật đúc có kết cấu đơn giản nên ta chọn
phương pháp đúc đơn giản trong khuôn cát , khuôn tươi làm khuôn bằng tay. Với điều
kiện sản xuất đơn chiếc , mẫu là gỗ nên cấp chính xác của vật đúc đạt được là cấp III.

- 3 -

ii – thiết kế vật đúc

2.1 Chọn mặt phân khuôn – phân mẫu

D
T

2.2 Xác định lượng dư gia công cơ khí và dung sai đúc :
Lượng dư gia công cơ khí là lượng kim loại đươc cắt gọt đi trong quá trình
gia công cơ khí để chi tiết đạt độ chính xác và độ bền bề mặt sau khi đúc (lượng
dư tra bảng B7, B8 HĐTKD ):
Trong chi tiết này các mặt cần gia công cơ khí là các mặt trụ ngoài dầy như
hình vẽ. Tra bảng ta có
- Lượng dư mặt trên 7 (mm)
- Lượng dư mặt dưới 7 (mm)
- Lượng dư mặt bên 6 (mm)
Khi chế tạo bao giờ cũng có lượng sai lệch kích thước sai lệch này phụ thuộc
vào dạng sản xuất, lượng dư gia công cơ.Theo bảng B3 (HDTKD) ta được lượng
dư sai lệch kích thứơc của chi tiết là :± 2,5
2.2 Xác định độ nghiệng thành bên:
Trong các thành bên của vật đúc ta thấy chỉ có phần trụ 171,75 có kích thước
chiều cao là 30 (mm) là cần làm độ xiên vì thành này không phải gia công cơ khí sau
- 4 -

khi đúc. Tra bảng B10 (HDTKD) ta xác định góc xiên thành là 1
0
30'
Ø93,75
.
7
°
1

0
°
Ø262,5
Ø217,5
Ø120
30
20
20 32
19.5
3
9
°
1
5
°
5
°
1
°
3
0
'
1
°
Ø137
Ø 171,75
Ø150,45
2.4 Xác định góc lượn:
xem bảng B2 (HDTKD) ta có: R
1

= 6
0

2.5 Xác định lượng co bù
Vì khối lượng vật đúc trung bình (35,63 kg) nên ta không cần xác định lượng bù
co
2.6 Thiết kế lõi và đầu gác lõi:
Với d = 80
l = 480
Vì
5,1
87
5,130
==
d
l
< 5
Tra bảng B15 ta xác định được
s
1
= 1,5 (mm)
s
2
= 0,25 (mm)
s
3
= 0,25 (mm)
α = 7
0
β = 10

0
Trong đó :
s
1
: khoảng cách theo phương thẳng đứng đầu gác lõi trên đến ổ gác lõi.
s
2
: khoảng cách theo phương ngang đầu gác lõi trên (trái, phải) đến ổ gác lõi.
- 5 -

s
3
: khoảng cách theo phương ngang đầu gác lõi dưới (trái, phải) đến ổ gác lõi
α
1
: góc nghiêng gác lõi dưới
β
1
: góc nghiêng gác lõi trên
0.15
0
.
2
5
7
°
1
0
°
30 90

37 20
0.25
1.5

iii - thiết kế hệ thống rót- đậu hơi , đậu ngót
3.1 Chọn hệ thống rót đậu hơi , đậu ngót (hình vẽ):
Vì chiều sâu hốc khuôn nhỏ nên ta chọn hệ thống rót bên hông.
Chi tiết đúc bằng gang xám khối lượng trung bình nên không cần bố trí đậu ngót ta
chọn hệ thống rót như hình vẽ.
3.2 Chọn loại và kích thước hòm khuôn (hình vẽ):
Chọn hòm khuôn gang đúc kích thước hòm khuôn tra bảng B28 (HDTKD)
a) Khoảng cách giữa mặt trên vật đúc và mặt trên hòm khuôn: a = 70 (mm)
b) Khoảng cách giữa mặt dưới vật đúc và mặt dưới hòm khuôn: b = 70 (mm)
c) Khoảng cách mặt bên vật đúc và thành hòm : c = 50 (mm)
d) Khoảng cách ống rót và thành hòm: d = 50 (mm)
đ) khoảng cách giữa các vật đúc: đ = 60 (mm)
e) Khoảng cách giữa vật đúc và rãnh lọc xỉ: e = 40 (mm)
Vậy kích thước hòm khuôn là:
Chiều cao nưả khuôn trên là : H
T
= a + h
1
= 70 + 20 = 90 (mm)
Chiều cao nưả khuôn dưới là : H
D
= b + h + h
vđ
= 70 + 30 + 90 = 230( mm )
Chiều dài hòm khuôn là : L = 2c + L
vđ

= 2.50 + 127 = 227 (mm)
- 6 -

Chiều rộng hòm khuôn là : B = e + d + c + B
vđ
= 40 + 50 + 50 + 272 = 412
(mm)
Chọn hòm khuôn tiêu chuẩn :
L= 500 mm ; B = 500 mm ; H
T
=100 mm ; H
D
= 360
3.3.Tính toán kích thước hệ thống rót (Tính theo giải tích):
Theo bảng B19 (HDTKD)
Tiết diện một rãnh dẫn 0,85 ÷ 1 (cm
2
)
Chiều dài một rãnh dẫn 30÷ 35 (mm)
Xác định thời gian rót kim loại

3
SGKT =
Trong đó
S : Chiều dày thành vật đúc.
G : Khối lượng vật đúc + hệ thống ngót, hơi.
K : Hệ số
K = 1,4 ÷ 1,6
⇒
3

42,76.354,1=T

⇒ T = 81,73 (s)
⇒ Tốc độ dâng của kim loại lỏng trong khuôn được tính theo công thức

T
C
V =
Trong đó
C: Chiều cao vật đúc ở tư thế rót (cm).
C = 47 (cm)
⇒ V =
73,81
120
= 1,47 (cm/s)
Tiết diện chỗ hẹp nhất của hệ thống rót:
tb
ht
G
F
µ
.31,0
min
=
Trong đó:
G : khối lượng vật đúc + hệ thống rót (kg)
h
tb
:Cột áp thuỷ tĩnh trung bình của kim loại
µ : Hệ số trở lực chung của khuôn.

µ = 0,5

c
p
Hh
tb
2
2
0
−=
Trong đó:
H
0
:áp suất thuỷ tĩnh ban đầu lớn nhất (cm).
p : Chiều cao vật đúc trên rãnh dẫn (cm)
c : Chiều cao vật đúc ở vị trí rót.
- 7 -

⇒
25,96
120.2
30
100
2
22
=−=−=
c
p
Hh
Ttb

⇒
344.0
25.96.5,0.73,81.31,0
76,42
min
==F
(cm
2
)
Chọn số rãnh dẫn là n = 3, và F
rd
= 1 (cm
2
)
⇒ ∑F
rd
= 3.1 = 3 (cm
2
)
Theo tỉ lệ
∑F
rd
: ∑F
lx
: ∑F
ôr
= 1: 1,2 : 1,4
⇒ ∑F
lx
= 3.1,2 = 3,6 (cm

2
)
⇒ ∑F
ôr
= 3.1,4 = 4,2 (cm
2
)
Chọn tiết diện rãnh dẫn là hình thang thấp, tra bảng B21(HDTKD)
Với
F
rd
= 1 (cm
2
)
⇒ a = 35 (mm), b = 32 (mm), h = 3 (mm)
Chọn tiết diện rãnh lọc xỉ là hình thang cao, tra bảng B21 (HDTKD)
F
lx
=
8,1
2
6,3
2
==
∑
lx
F
(cm
2
)

⇒ F
lx
=1,8 (cm
2
)
⇒ a = 14 (mm), b = 10 (mm), h = 14 (mm)
Tính đường kính ống rót.
27,1
14,3
04,5
===
π
á
or
F
d
(cm)
Tra bảng B21 (HDTKD)
⇒ H = 60 (mm), D = 60 (mm), D
1
= 40 (mm), d = 16 (mm)
- 8 -


iv - bản vẽ minh họa khuôn đúc

T
D
v - thiết kế mẫu – hộp lõi
5.1. Chọn vật liệu làm mẫu , hộp lõi

Tra bảng B26 (HDTKD)
- 9 -

Theo số lượng vật đúc, đặc điểm kết cấu ta chon mẫu là mầu gỗ loại thường
Chon hộp để chế tạo lõi giữa là hộp bổ đôi 2 nửa theo chiều cao của lõi.
5.2. Xác định hình dạng , kích thước mẫu - hộp lõi
Hình dạng , kích thước mẫu - hộp lõi được ghi trên bản vẽ mẫu và hộp lõi.
5.3. Bản vẽ mẫu

1
°
3
0
'
5.4. Bản vẽ hộp lõi


vi – chọ vật liệu và hỗn hợp làm khuôn, lõi.
6.1. Chọn vật liệu và hỗn hợp làm khuôn và lõi.
Tra bảng B29 (HDTKCND)
- 10 -

Chõn hỗn hợp làm khuôn là loại cát ao, khuôn tươi để đúc các vật đúc gang có
khối lượng nhỏ hơn 200 (kg). Với thành phần chất liệu như sau:
Cát cũ: 45 ÷ 47%
Cát đất sét mới: 21 ÷ 51 %
Bột than: 3 ÷ 5%
Mùn cưa: 3 ÷ 5%
Có thể dùng 1 ÷ 2% nước bã giấy làm chất kết dính.
Tính chất hỗn hợp:

Cỡ hạt: 0,16 ÷ 0,2 (mm)
Lượng đất sét: 8 ÷ 10%
Độ bền nén tươi đạt: 4 ÷ 5%
Độ bền nén khô đạt: 4 ÷ 5%
Độ thông khí đạt: 40 ÷70
6.2. Chọn vật liệu và hỗn hợp làm lõi:
Tra bảng B30 (HDTKCND)
Ta chọn đối với trường hợp lõi có kết cấu đơn giản và kích thước đủ lớn, hỗn hợp
làm lõi là hỗn hợp loại IV.
Thành phần hỗn hợp gồm :
Cát thạch anh: 93 ÷ 59%
Đất sét: 7 ÷ 1%
Cát cũ: 0 ÷ 40%
Mùn cưa: 0 ÷ 2%
Chất kết dính là nước bã giấy: 2 ÷3%
Tính chất hỗn hợp:
Lượng đất sét: 5 ÷ 7%
Độ thông khí tươi: 70
Độ ẩm: 4 ÷ 5%
Độ bền nén tươi: 1,5 ÷ 2,5 (N/cm
2
)
Độ bền kéo khô: 20 ÷ 30 (N/ cm
2
)
tính lực đè khuôn
7.1 Tính lực đẩy lên khuôn trên :
Theo công thức
P
đ

= γV
Trong đó:
γ : Khối lượng riêng
Với kim loại γ = 7 (kg/dm
3
)
- 11 -

Với cát γ = 1,5 (kg/dm
3
)
V : Thể tích của vật áp lực
V = 5,09 dm
3
.
⇒ P
đ
= (γ
KL
- γ
cát
) = (7 - 1,5).5,09 = 28 (kg)
⇒ P
đ
= 28 (kg)
7.2.Tính lực đẩy lên lõi
P
L
= γ.V
L

.
trong đó
V
L
: Thể tích lõi chiếm chỗ trong kim loại
γ : Khối lượng riêng cảu kim loại lỏng .
V
L
6
222
.1071,1
4
)94.(120 14,3
4
)150.(50.14,3
4
=+==
hD
π
(mm
3
)
⇒ V
L
= 1,71 (dm
3
)
⇒ P
L
= 7.1,71 =12 (kg)

7.3. Khối lượng cát và hòm khuôn trên :
G
cát trên
= V
cat trên
. γ
cát
.
Trong đó
G
cát trên
: Thể tích cát ở hòm khuôn trên
γ
cát
: Khối lượng riêng của cát
Với γ
cát
= 1,5 (kg/dm
3
)
⇒ G
cát trên
= 49,15.1,5 = 73,73 (kg)
G
hòm trên
= 15%.G
cát trên
=
100
15

.73,73 = 11,06 (kg)
7.4. Lực đè khuôn
G =(P – G
ht
).n
n = 1,3 ÷ 1,4
P = P
đẩy hòm trên
+ P
đẩy lõi
= P
đ
+ P
L
= 15,82 + 49,15 = 64,97 (kg)
G
ht
= G
hòm trên
+ G
cát trên
= 11,06 + 73,73 = 84,79 (kg)
Lực đè khuôn : G = (64,97 - 84,79).1,3 = - 25.77 (kg)
Vậy không cần lực đè khuôn
viii - tính phối liệu
8.1. Thành phần vật liệu vật đúc và vật liệu kim loại:
Với mác gang cần đúc là GX 28- 48, theo bảng B.33 ta có thành phần hóa học của
gang như sau: 3,1÷3,4%C, 1,2÷1,5%Si, 0,6÷0,9%Mn, <0,3%P, <0,15%S. Lấy giá trị
- 12 -

trung bình của các thành phần này để tính toán 2,2%Si, 0,65%Mn với tỉ lệ cháy hao đã
cho là Mn=20%; Si=15%. Với tỉ lệ cháy hao này cần nấu loại gang từ phôi liệu có đủ
các thành phần.
8.2. Tính toán phối liệu;
a)tính cho 100 (kg):
Mác gang cần đúc là GX 28- 48 tra bảng B33(HDTKCND) có thành phần hoá học
là 3,1÷3,4%C, 1,2÷1,5%Si, 0,6÷0,9%Mn, <0,3%P, <0,15%S .Ta lấy trị số trung bình
của các thành phần này để tính toan, 3,3 %C, 1,3 %Si, 0,8 %Mn với tỷ lệ cháy hao đã
cho ta nấu ra loại gang có thành phần như sau
%Si = 1,3 + 1,3.0,19 = 1,547
%Mn = 0,8 + 0,8.0,24 = 0,992
Theo bảng B34, B35 (HDTKCND) ta có thành phần hoá học của kim loại là:
GD 1: 2,7 – 3,2%Si; 0,91 – 1,3%Mn
GD 4 : 1,2 – 1,7%Si; 0,91 – 1,3%Mn
Lấy trị số trung bình để tính toán.
Gang cũ II 1,8 – 2,2 %Si; 0,4 – 0,6%Mn
Kí hiệu A,B,C lần lượt là 3 điểm tương ứng với thành phần (Si,Mn) ccủa GĐ 1,
GD 4 ,Gang cũ II ta có A(3;1,1), B(1,5;1,1), C( 2;0,5).
Nối các điểm A, B, C ta được tam giác ABC trên hệ toạ độ thành phần (Si,Mn)
Gọi M là điểm biểu diễn phối liệu cần tính M(1,547;0,992). Thuộc vùng5 , ta có

Mn
1,1 B A
M
0,5 C
1,5 2 3 Si
Thành phần các giai đoạn là;
Với
X = GD 1.
Y = GD 4.

- 13 -

Z = Gang cũ
Ta có





=
=
−=
⇔





=++
=++
=++
18
87,84
87,2
992,0.1005,01,11,1
547,1.10025,13
100
Z
Y
X

ZYX
ZYX
ZYX

b) Tính cho một mẻ liệu:
Với đường kính lò là φ650 (mm) tra bảng B32(HDTKCND) ta xác định được
Năng suất lò là 2500 (kg/h)
Lượng than cốc cho một mẻ liệu là 40 kg.
Lượng đá vôi là: 12 kg.
Tỷ lệ giữa than cốc và kim loại là: 16 – 17 %
Vậy lượng kim loại cần tính cho một mẻ liệu là:
M
Kl
= 40.
502
16
100
=
(kg)
Vậy









==

==
==
(kg)5418.
100
250
(kg)18,12287,84.
100
250
(kg)18,787,2.
100
250
Z
Y
X
thuyết minh chỉ dẫn khác
9.1. Thuyết minh quy trình làm khuôn.
Đặt nửa mẫu dưới và hòm khuôn dưới lên tấm đỡ
Phủ một lớp cát lên bề mặt , sau đó phủ cát đệm lên trên lớp cát ao và đầm cgặt
theo theo từng lớp dày 20 – 40 mm gạt phẳng , xiên lỗ thoát hơi .
Lật ngửa nửa hòm khuôn dưới lên lắp cac phần trên của mẫu vào phần dưới.
- 14 -

Đặt nửa hòm khuôn trên lên hòm khuôn dưới và định vị hai hòm khuôn lắp hệ
thống rót, hơi rắc cát phân cách 2 nửa , xiên lỗ thoát hơi, rút mẫu , ống rót, phễu rót ra.
Lật hòm khuôn trên lấy mẫu của hệ thống rót ra khỏi khuôn , sửa lại lòng khuôn và
mặt phân khuôn.
Lấy mẫu ra khỏi hòm khuôn dưới sửa lại lòng khuôn và một phần khuôn .

9.2.Thuyết mịnh quy trình làm lõi :
Cho hỗn hợp làm lõi vào hốc lõi dầm chặt gạt phẳng xiên lỗ thoát hơi để cho lõi

khô.
Thao hộp lõi dặt lõi vào khay đỡ đem đi sấy khô
9.3.Các chỉ dẫn khác
- 15 -