thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính

Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU


MỤC LỤC
1. Vẽ bản vẽ chi tiết của miếng lót ray tàu
2. Phân tích kết cấu thành lập bản vẽ vật đúc.
3. Vẽ bản vẽ mẩu và hộp lỏi.
4. Quy trình làm khuôn để đúc.
5. Tính toán thiết kế hệ thống rót và tính lực đè khuôn.
















Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính

GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU

A- THUYẾT MINH
1/ phân tích bản vẽ chi tiết
bản vẽ chi tiết của miếng lót ray tàu






Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU


- Phân tích kết cấu, thành lập bản vẽ đúc miếng lót ray tàu
phân tích kế câu, tính toán các thông số cho bản vẽ vật đúc
miếng lót ray tàu
Dựa vào bản vẽ chi tiết để ta thành lập bản vẽ chi tiết của
miếng lót ray tàu
Miếng lót ray tàu là một chi tiết để sắt đường ray tàu cố định lại, và
miếng lót ray tàu cũng phải chịu một lực lớn khi tàu chạy qua
,Xuất phát từ điều kiện làm việc như vậy nên vật liệu để chọn đúc
miếng lót ray tàu bằng thép. Ưu điểm của thép là có tính đúc tốt,
cắt gọt dễ dàng nhờ độ cứng không cao, phoi dễ gãy.
Sau khi đúc xong chuyển sang gia công lại các bề mặt của miếng
lót ray tàu như yêu cầu ghi trên bản vẽ chi tiết bằng máy tiện.
Kích thước vật đúc = kích thước chi tiết + dung sai đúc +

lượng dư gia công cơ.
Dung sai đúc dựa vào bảng 4.2 sách dung sai lắp ghép của
NINH ĐỨC TỐN ta tra được các trị số dung sai của kích thước
danh nghĩa có trên bản vẽ chi tiết miếng lót ray tàu







Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU

2.Bản vẽ vật đúc

Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU


a
r

b
H3.Góc đúc
R
2.chọn mặt phân khuôn
,Bản vẽ đúc vẽ trên cở sở bản vẽ chi tiết, nó thể hiện được
mặt phân khuôn, lượng dư gia công, độ dốc bán hình góc lượng ,
lõi, gối lõi, khe hở gối lói, các kich thước từ mặt chuẩn
3.xác định lượng dư gia công
4.xác định dung sai vật đúc .(hình vẽ)
5.xác định bán kính góc lượn .
đảm bảo độ bền cho khuôn mẫu, chỗ tiếp giáp



 Góc trong : r =
25

1
3
1 ba 









 Góc ngoài : R = r + b

a,b là chiều dày thành vật đúc giao nhau.

6.xác định độ dốc rút mẫu.

.Độ dốc : đảm bảo để rút khuôn mẫu, nhưng nếu độ dốc quá
lớn sẽ gây ra sai lệch nên ta phải chọn vừa đủ, do mặt không gia
công cơ và căn cứ vào chiều dày thành vật đúc ta chọn độ dốc âm
nghiêng 1
°

7 lõi vật đúc

8. tai gói mẫu

. khái niệm
- Bộ mẩu: Là công cụ chính để tạo hình khuôn đúc.

Bộ mẩu bao gồm: Mẩu chính, tấm mẩu, mẩu của hệ thống rót, đậu
hơi, đậu ngót.
- Hộp lỏi: Dùng để chế tạo ra lỏi.
Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU

Lỏi để tạo hình dáng bên trong của vật đúc.

9. các yêu cầu thiết kế mẩu miếng lót ray tàu
- Cấu tạo phải đơn giản, dể chế tạo mẩu và hộp lỏi.
- Đủ bền ít miếng rời nhẹ.
- Bộ mẩu dùng được lâu ít, bị biến dạng.
- Đủ độ chính xác, độ nhẳn bóng.
10. Thiết kế mẩu miếng lót ray tàu
- Vật liệu làm mẫu là gỗ
- Mặt phân mẫu trùng với mặt phân khuôn
- Kích thước mẫu = kích thước vật đúc + độ co kim
loại
- Vật liệu đúc miếng lót ray tàu là thép do đó độ co
là 2%



Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU

3.Bố trí vật đúc trong khuôn






Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU





4. BẢN VẼ VẬT MẪU





Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU

bản vẽ hộp lõi



_ Vật liệu làm hộp lõi là gỗ vì gỗ có ưu điểm là rẻ, nhẹ, dễ gia
công. Do yêu cầu đường kính của lõi không lớn nên vật liệu làm
hộp lõi có thể chọn bằng gỗ tạp để hạ giá thành sản phẩm mà yêu
cầu kỹ thuật vẫn đạt.


a5: xác định kích thước ống rót
Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU

Bước 1: Làm nữa khuông dưới
Đặt tấm mẫu sau đó đặt nữa mẫu dưới lên tấm mẩu rồi đặt
mẩu rắc lớp phấn chi lên mẩu tiếp théo rắc lớp cát áo lên mẩu, đổ
cát đệm vào dầm chặt lần 1. Tiếp tục đổ cát áo vào dầm chặt lần 2,
gạt phẳng và xăm hơi.
Bước 2: Làm nữa khuôn trên.
quay nữa khuôn dưới 180
0
đặt nữa khuôn trên lên định vị với

khuôn dưới bằng các chốt định vị. Lắp nữa mẩu trên vào khuôn
dưới bằng các chốt định vị rắc một lớp phấn chì. đăth ống rót, đậu
hơi, đậu ngót. Tiếp theo rắc lớp cát áo vào và lam tương tự như
làm nữa khuôn dưới sau đó xăm hơi.
Bước 3: Tháo lắp khuôn.
Theo chốt định vị nhấc khuôn trên ra tiến hành rút mẫu chính
và rút mẩu của hệ thống rót, đậ hơi đậu ngót, sữ chửa lòng khuông
và khoét rảnh lọc xĩ và rảnh dẩn, sơn khuôn tiến hành lắp ráp
khuôn.






11.Tính toán hệ thống rót.
Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU

a.xác định diện tích rãnh dẫn ,ống rót,rãnh lọc xỉ.
Thiết kế hệ thống rót
Hệ thống rót là hệ thống dẫn kim loại lỏng từ thùng rót vào
khuôn. Sự bố trí của hệ thống rót quyết định chất lượng vật đúc và
giảm được hao phí kim loại vào hệ thống rót. Hao phí do hệ thống
rót gây nên đạt đến 30%.
 Yêu cầu :
- Toàn bộ lòng khuôn được điền đầy kim loại
- Dòng kim loại phải chảy đều, êm, không va đập vào lòng

khuôn.
- Hệ thống rót phải chắc không bị vỡ
Thiết kế các bộ phận của hệ thống rót
.







Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU



6.Các loại cốc rót




7.ống rót



. - Ống rót : Ống rót dùng để dẫn kim loại từ phễu đến rãnh
lọc xỉ, ống rót có ảnh hưởng lớn đến tốc độ chảy của kim loại vào
khuôn đúc, áp lực của kim loại lên thành khuôn đúc phụ thuộc vào

chiều cao ống rót.
Chiều cao của ống rót cao hơn mặt cao nhất của vật đúc
trong lòng khuôn một khoảng
 
200100
mm
a.5.xác định khích thước ống rót

.a.6- Rãnh lọc xỉ : Rãnh lọc xỉ được bố trí nằm ngang để chặn xỉ
đi vào lòng khuôn. Nó được bố trí trên rãnh dẫn, nhằm tự cho xỉ
nhẹ nổi lên trên và ở lại trong rãnh lọc xỉ, còn kim loại sạch theo
rãnh dẫn vào khuôn

Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU




8.Ránh lọc xỉ
Các loại ránh lọc xỉ:
a-ránh lọc tiết diện hình ngang
b- ránh xỉ có mành lọc hoạc màng ngăn
c- ránh lọc xỉ gấp khúc và nhiều bậc

a7. Rãnh dẫn : Rãnh dẫn dùng để dẫn kim loại lỏng từ rãnh lọc xỉ
vào lòng khuôn. Nhiệm vụ của rãnh dẫn là khống chế tốc độ và
hướng của dòng kim loại chảy vào khuôn.

Hình dáng và số lượng của rãnh dẫn có ảnh hưởng rất lớn
đến chất lượng vật đúc.
Chọn tiết diện của rãnh dẫn là hình thang dẹt vì ưu điểm
của rãnh dẫn này là dễ nổi xỉ, dễ cắt rãnh dẫn khỏi vật đúc, giảm
khuynh hướng tạo thành xốp co ở chỗ dẫn kim loại vào lòng
khuôn.
Chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn hợp lý bảo đảm được sự
điền đầy lòng khuôn đều đặn, tránh được những ứng suất bên trong
và rỗ co tao ra trong vật đúc.
Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU

Khối lượng của miếng lót ray tàu không lớn lắm, và có dạng hình
trụ ta dẫn kim loại vào một phía

a.1.xác định khối lượng vật đúc .
Khối lượng kim loại chảy qua các rãnh dẫn bằng khối lượng vật
đúc ( kể cả hệ thống rót, đậu ngót )
Ta có :

 GtVF
rd


(1)
Với

rd

F
: Tổng thiết diện rãnh dẫn (cm
2
)
V : Vận tốc kim loại chảy qua hệ thống rót (cm/s)
t : Thời gian kim loại chảy qua hệ thống rót (s)
G : Khối lượng vật đúc ( kể cả đậu ngót, hệ thống rót )


: khối lượng riêng của kim loại
Ta có :

rd
F
=

tV
G
(cm
2
) (2)


= 6,8 (g/cm
3
)
Để tính được

rd
F

thì phải biết được khối lượng miếng lót
ray tàu ta có :
M
ml
= m
1
+ m
2
-m
3
- m
4







Trong đó :
m
1

: khối lượng lượng phần tên của miếng lót
Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU

m

2

: khối lượng trụ phía dưới của miếng lót bao
gồm cả phần vát
m
3

: khối lượng hình trụ rỗng của miếng lót
m
4

: khối lượng phần vát
Ta có : m
1
=
cbaV
1



thay số vào ta có m
1
= 6,8.0,02.0,04.0,025 = 0,157 (kg)
m
2
=
cbaV
2



thay số vào ta có m
2
= 6,8.0,09.0,07.0,025= 0,1,236 (kg)
m
3
=
hRV
2
3




thay số vào ta có m
3
= 6,8.3,14.(0,015)
2
.0,025 = 0,138 (kg)
m
4
=
c
ba
V .
2
.

4




thay số vào ta có m
4
= 6,8.
07,0.
2
01,0.01,0
= 0,0275 (kg)


m
ml
= 0,157+1,236-0,138-0,0275 = 1,23 (kg)


G = 1,23 (kg)
Theo công thức becnuli trong thuỷ động học thì :

a.2. xác định (v) hệ số cản thủy lực

p
HgV .2


= 0,58
Trong đó :


: hệ số cản thuỷ lực, chọn

4,0


g : gia tốc trọng trường g = 9,8 (m/s
2
)
H
P

: chiều cao trung bình tính toán của áp suất(cm)
Từ đó ta có

2 tHg
G
F
p
rd


(3)

a.4. xác định H
p
.
Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU

Tính H

P
chiều cao tính toán của cột áp suất được tính theo
công thức

C
P
HH
p
2
2


Trong đó :
H : chiều cao của ống rót từ chỗ dẫn kim loại đến mặt
thoáng (cm)
C : chiều cao của vật đúc (cm)
P : chiều cao vật đúc tính từ chỗ dẫn kim loại vào khuôn trở
lên (cm)

rãnh dẫn ở mặt phân khuôn nên ta có
8
C
HH
p

= 0,11 (4)
Thay (4) vào (3) ta có :


8

2 t
C
Hg
G
F
rd









(5)

Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU



9.Sơ đồ tính toán cột áp suất

Thời gian kim loại chảy trong rãnh dẫn t được tính theo công thức
thực nghiệm sau :
a.3. xác định thời gian rót t

GKt 
= 1,88 (s) chọn K= 1,7
Thay t vào công thức (5) ta có








8
.2
C
HgK
G
F
rd


Với
 
3
/8,6 cmg



4,0


7,1K

 
kgG 23,1


 
 
mC
mH
055,0
12,0



Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU

Thay số vào ta có
   
22
29,129,1
8
055,0
12.0,0.10.2.7,1.4,0.8,6
23,1
cmmF
rd











Vật liệu đúc bằng thép nên ta có tỷ lệ
2,1:1,1:1:: 

orrLXrd
FFF

Trong đó :
F
rLX

: là diện tích rãnh lọc xỉ
F
or

: là diện tích ống rót
Ta có
 
2
419,11,1.29,1 cmF
rLX




)(548,12,1.29,1  cmF
or

Ta có đường kính của ống rót phần dưới được tính :
 
cm
F
d
or
D
4,1
14,3
548,1.44



Đường kính ống rót ở gần cốc rót d
R
được lấy lớn hơn d
D
15%
Ta có
 
cmddd
DDr
61,115,0.4,14,115,0. 

5.2 Tính lực đè khuôn.
Sau khi lắp khuôn, ta phải dùng bu lông kẹp chặt hai nửa phân khuôn hoặc
đặt một tải trọng đè lên khuôn để tránh cho kim loại lỏng không thể nâng
khuôn trên lên và tràn theo mặt phân khuôn ra ngoài. Lực đè khuôn phải lớn
hơn lực đẩy acsimét của kim loại lỏng lên khuôn.
Tổng lực đẩy lên khuôn trên được tính theo công thưc :
dldktd
PPP 

Lực đè khuôn :
 
nGPQ
KT
.
n : Hệ số an toàn
G
KT
= G
Cát khuôn
+ G
Hòm khuôn
; G
Hòm khuôn
= 15% G
Cát kh

Ta có’ ;G
cát khuôn
= 120.120.100.10
-9

.7848 =11,3 (Kg)
Ta có lực đẩy khuôn trên là
VP
dkt
.



Thiết kế khuôn với sự trợ giúp của máy tính


GVHD: LÊ QUỐC PHONG SVTH: NGUYỄN VĂN THIỆU

V : Thể tích được giới hạn mặt đáy là phần bề mặt tiếp xúc với kim
loại lỏng ( vật đúc ) chiều cao tính từ mặt đó đến mặt thoáng kim loại
ở cốc rót


: khối lượng riêng của vật liệu kim loại
Với V = 100.70.120 .10
-9
= 8,4.10
-4
m
3

P
dkt
=8,4. 10
-4

Lực đẩy acsimét tác dụng lên lõi
P
dl
= (35.22
2
.3,14.7848.10
-9
)/4 = 0,1( Kg)
Ta co ; P = P
dkt
+P
dl
= 0,1 . 0,6 = 6,7( Kg)



Nên Q =(P – G
kt
).n = 6,7 – 11,3= - 4,6 (Kg)

n : hệ số an toàn ; n= 1,5
Vì Q<0 nên trong trường hợp này ta không phải dùng bu lông để kẹp chặt
hai hòm khuôn.