Thiết kế công nghệ đúc

KHOA : c¬ khÝ

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

1

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT-HUNG
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO
~~~ * ~~~
THUYẾT MINH BÀI TẬP MÔN HỌC
KỸ THUẬT CHẾ TẠO MÁY
THIẾT KẾ
CÔNG NGHỆ ĐÚC
*~~*~~*
Giáo viên hướng dẫn : PHAN CHÍ DƯỠNG
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN QUỐC BINH
Lớp : 31CĐCK1
*
Ngày giao đề : 10/04/2009
Ngày hoàn thành: 02/05/2009
Đề bài :
Thiết kế công nghệ Đúc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
I . BẢN VẼ
1.Bản vẽ hình chiếu trục đo ( khổ giấy A3 )
2. Bản vẽ thiết kế công nghệ đúc ( khổ giấy A3 )
3.Bản vẽ lồng phôi (khổ giấy A3)

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

February 5, 2009

SỐ LIỆU BAN ĐẦU:
- Chi tiết : hộp số máy khoan
- Vật liệu : GX15-32
- Sản lượng : 600 chiếc


KHOA : c¬ khÝ

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

2

4.Bản vẽ lõi và gối lõi (khổ giấy A4)
II. THUYẾT MINH:
1. Phân tích công nghệ đúc của chi tiết, chọn phơng pháp đúc .
2. Thiết kế vật đúc .
3. Thiết kế hệ thống rót-đậu hơi- đậu ngót.
4. Thiết kế mẫu, hộp lõi.
5. Chọn vật liệu và hỗn hợp làm khuôn, lõi.
6. Tính phối liệu.
7. Thuyết minh chỉ dẫn khác.

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KÝ:

LỜI NÓI ĐẦU

Bài tập lớn môn học công nghệ chế tạo máy nằm trong chương trình đào tạo của ngành
chế tạo máy thuộc khoa cơ khí và có vai trò hết sức quan trọng nhằm đào tạo cho sinh viên

hiểu một cách sâu sắc về những vấn đề mà người kỹ sư và người cán bộ kỹ thuật gặp phải
khi thiết kế một quy trình sản xuất chi tiết cơ khí.
Được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy giáo Phan Chí
Dưỡng đã giúp em hoàn thành bài tập lớn này.

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

February 5, 2009

Hiện nay, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ khí và
cán bộ kỹ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức sâu rộng, đồng thời phải biết vận
dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, sửa
chữa và sử dụng.
Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững và vận dụng có hiệu quả
các phương pháp thiết kế, xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ
thuật sản xuất theo yêu cầu trong điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể môn học còn truyền
đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để ghóp
phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng.


THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

KHOA : c¬ khÝ

3

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 :
Dựa vào bản vẽ chi tiết th thấy chi tiết làm việc ở dnạg hộp . Phần trên là 1 ống trụ tròn

đường kính φ180 chiều dài L = 168 mm đặt trên một ống trụ nằm dọc đường kính φ152 nối
liền với 1 ống trụ trùng tâm đường kính là φ 42 . ống trụ tròn φ180 được ghép liền với 1
khối hình hộp chữ nhật kích thước 173 x 168 x 19. khối hộp chữ nhật này được chống với
ống hộp φ 42 nhờ gân chịu lực.
Hộp số máy khoan làm nhiệm vụ chứa đựng các cơ cấu bánh răng ăn khớp và trục vít
bánh vít của các trục máy khoan, là thành phần không thể thiếu trong cơ cấu tốc độ của máy
khoan. Trên hộp số có 1 số bề mặt đòi hỏi phải gia công với độ chính xác khác nhau và có
những bề mặt không phảI gia công.
Trên thân hộp số có khá nhiều lỗ có đường kính < φ 20 ta tiến hành đúc liền rồi sẽ gia
công sau khi đúc như vậy sẽ đảm bảo tính chính xác của vật đúc.
Bề mặt làm việc chủ yếu là các thành miệng lỗ rỗng , nơI để lắp côn bạc sau này nên trong
quá trình đúc không cho phép có khuyết tật. Do đó phảI bố trí mặt phân khuôn, đậu hơI, đậu
ngót, hệ thông rót cho hợp lý.
1.2/ Chọn phương pháp đúc:
a.Tính khối lượng vật đúc:
Chi tiết là hộp số máy khoan như trong hình của bản vẽ chi tiết. Qua việc xem xét 3 hình
chiếu, hình cắt của chi tiết. Chúng ta có thể vẽ được ra hình chiếu 3 chiều của chi tiết nhờ
vào sự trợ giúp của phần mềm Solidworks 2007.
Chi tiết sẽ có hình chiếu 3 chiều như sau:

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

February 5, 2009

HÀ NỘI :02/05/2009
SINH VIÊN KÝ:
BINH
Nguyễn Quốc Binh

KHOA : c¬ khÝ

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

4

Hình chiếu 3 chiều được chính xác chúng ta đã tưởng tượng ra vật thể một cách nhanh chóng
và tiện lợi. Ngoài ra, solidworks còn tính được khối lượng của chi tiết một cách tự động và
chính xác. Sau những phương thức xác định trong solidworks ta tính được khối lượng gang
xám cần thiết để đúc được chi tiết này là : m = 22,1 kg
Cộng thêm lượng dư gia công là 10% ta được :
M vd = 24,31 kg
Thể tích của chi tiết : V = 3,07 dm 3
Trích nguyên văn trong solidworks 2007:
Mass properties of hop so may khoan 3d ( Part Configuration - Default )
Output coordinate System: -- default -Density = 0.00 kilograms per cubic millimeter
Mass = 22.09 kilograms
February 5, 2009

Volume = 3068581.24 cubic millimeters
Surface area = 405488.56 millimeters^2
Center of mass: ( millimeters )
X = 40.48
Y = 2.91
Z = -16.38

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1


KHOA : c¬ khÝ

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

5

Principal axes of inertia and principal moments of inertia: ( kilograms * square millimeters )
Taken at the center of mass.
Ix = (1.00, -0.03, 0.02) Px = 154570.12
Iy = (0.02, -0.06, -1.00)
Py = 221044.07
Iz = (0.03, 1.00, -0.06) Pz = 246896.47

Moments of inertia: ( kilograms * square millimeters )
Taken at the output coordinate system. User : NguyenQuocBinh.31cđck1
Ixx = 160792.17 Ixy = 37.30 Ixz = -13125.62
Iyx = 37.30 Iyy = 288876.09 Iyz = 348.53
Izx = -13125.62 Izy = 348.53Izz = 257482.23
Như vậy với việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào việc tính toán khối lượng vật đúc rất hiệu
quả và nhanh chóng. Với cách truyền thống thì vẫn tính toán được nhưng gặp phải chi tiết có
hình dạng phức tạp thì không tính toán chính xác được, nhất là với việc sản xuất với số
lượng lớn thì việc tính toán càng chính xác bao nhiêu càng tốt, tiết kiệm vật liệu, đảm bảo
tính kinh tế.
Mặt khác khi ta vẽ khối thì thợ mộc mẫu mới hiểu hết và làm theo ý tưởng thiết kế mẫu và
hòm thao của ta.
b. Chọn phương pháp đúc :
do chi tiết có kết cấu không phức tạp. cấp chính xác của chi tiết là cấp chính xác III
số lượng chi tiết sản xuất là 600. nhiều bề mặt làm việc không cần chính xác cao nên ta chọn
phương pháp đúc trong khuôn cát, khuôn tươI, làm khuôn bằng tay. Những lỗ có đường kính
< φ 20 thì lấp đầy, sau khi đúc xong thì gia công.
*/ sau khi đúc cấn ủ khử nội lực và

cần nguyên công làm sạch và cắt bavia.
II. THIẾT KẾ VẬT ĐÚC:
2.1/ Chọn mặt phân khuôn-phân mẫu:
Chọn mặt phân khuôn là mặt phẳng chia đôi Chi tiết làm hai nửa cân bằng đối xứng nhau.
Tại mặt phân khuôn có tiết diện là lớn nhất bằng cách làm mẫu gỗ bổ đôI theo hình vẽ.

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

February 5, 2009

Moments of inertia: ( kilograms * square millimeters )
Taken at the center of mass and aligned with the output coordinate system.
Lxx = 154674.96 Lxy = -2569.02 Lxz = 1525.88
Lyx = -2569.02 Lyy = 246743.81 Lyz = 1403.32
Lzx = 1525.88
Lzy = 1403.32
Lzz = 221091.89


KHOA : c¬ khÝ

Một nửa vật đúc sẽ nằm ở nửa hòm khuôn trên một nửa vật đúc sẽ nằm ở khuôn dưới. Chiều
sâu của lòng khuôn là không lớn , lòng rộng giúp dễ điền đầy dung dịch lỏng khi rót vật liệu.
2.2/ Xác định lượng dư gia công cơ khí và dung sai đúc:
Lượng dư gai công cơ là phần kim loại để dôI ra trên các bề mặt của vật đúc để sau khi gia
công cắt bỏ lớp kim loại này sẽ nhận được chi tiết có độ chính xác kích thước và độ bóng bề
mặt theo yêu cầu với điều kiện dạng sản xuất đơn chiếc, mẫu gỗ nên cấp chính xác của vâtj
đúc đạt được là cấp III.
Căn cứ vào cấp chính xác của vật đúc và vật liệu đúc là gang xám tra bảng B.6 ta được:
• lượng dư lớn nhất để gia công cơ khí vật đúc bằng gang xám, chi tiết đơn giản sản

xuất đơn chiếc là:
- kích thước 168 mm có lượng dư là 1 mm
- kích thước 19 mm có lượng dư là 3 mm
- kích thước 14 mm có lượng dư là 3 mm
Căn cứ vào bảng B.7 ta xác định được lượng dư cho gia công cơ của vật đúc bằng gang xám
với cấp chính xác III.
- lượng dư cho gia công phía trên là 5,0 mm
- lượng dư cho gia công phía dưới là 4,0 mm
theo bảng B.9 ta xác định được lượng co chiều chiều dài của vật đúc bằng gang xám là : 1%
theo bảng B.3 ta xác định được sai lệch cho phép đối với khoảng kích thước danh nghĩa là
- kích thước 180 mm sai lệch cho phép là : ± 2,0mm

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

6

February 5, 2009

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC


THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

KHOA : c¬ khÝ

7

- kích thước 107 mm sai lệch cho phép là : ± 1,5mm
- kích thước 119 mm sai lệch cho phép là : ± 1,5mm
- kích thước 169 mm sai lệch cho phép là : ± 2,0mm

- kích thước 168 mm sai lệch cho phép là : ± 2,0mm
- kích thước 76 mm sai lệch cho phép là : ± 1,5mm
- kích thước 66 mm sai lệch cho phép là : ± 1,5mm
- kích thước 61 mm sai lệch cho phép là : ± 1,5mm
- kích thước 42 mm sai lệch cho phép là : ± 1,0mm
- kích thước 101 mm sai lệch cho phép là : ± 1,5mm
- kích thước 173 mm sai lệch cho phép là : ± 2,0mm
- kích thước 19 mm sai lệch cho phép là : ± 1,0mm
- kích thước 14 mm sai lệch cho phép là : ± 1,0mm
2.3/ Xác định độ xiên thành bên của vật đúc:
Trong các thành bên của vật đúc có thành cạnh bên kích thước 168 mm là cần tìm độ xiên.
vì thành này cần phảI gia công cơ khí sau khi đúc có chiều dày 19 mm, mẫu gỗ nên theo
bảng B.10 ta xác định được góc xiên thành vật đúc là 1 0 chọn phương án độ xiên “trừ”.
2.4/ Xác định bán kính góc lượn:
được xác định theo công thức :
 1 1  ( a + b)
R =  ÷ x
2
3 5
Mà : R = r + b
Trong đó: R – bán kính góc lượn thành ngoài.
r – bán kính góc lượn thành trong.
a,b – chiều dày thành vật đúc.
1 (14 + 90 )
x
= 13mm
4
2
R = 13 + 90 = 103(mm)
r=

2.5/ Xác định lượng bù co:
Xác định lượng bù co được tra trong bảng B.9
- lượng bù co theo chiều dài của vật đúc bằng gang xám là 1%
2.6/ Thiết kế lõi và đầu gác lõi:
Theo bảng thiết kế chi tiết, vật đúc có 2 ống trụ lòng trong rỗng đường kính φ 42 và φ132
Vì mặt phân khuôn được bố trí nằm ngang dọc theo ống trụ vì vậy lõi nằm ngang, đầu gác lõi
sẽ đặt vào 2 bên thành khuôn để đảm bảo độ cứng vững.
Ngoài ra còn 2 lỗ φ 66 , ta làm thêm 2 đầu gác lõi để chống quay trong quá trình đúc.
- Chiều dài của đầu gác lõi ruột nằm ngang được tra trong bảng B.16:
* với lỗ φ 42 chiều dài L = 128 mm (khuôn tươI).
ta được chiều dài đầu gác lõi L1 = 35 mm.
* với lỗ φ132 chiều dài L = 169 mm (khuôn tươi).

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

February 5, 2009

Ta có:


KHOA : c¬ khÝ

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

8

ta được chiều dài đầu gác lõi L2 = 55 mm.
(lõi 1 và lõi 2 cùng chung trên một lõi)
Chiều dài của đầu gác lõi thẳng đứng được tra trong bảng B.15:

* với 2 lỗ φ 66 chiều dài L = 43 mm (khuôn tươi)
L= 25 mm
Ta được chiều dài đầu gác lõi L3 = 25 mm.
- Chiều dài đầu gác lõi φ 66 dưới cần dài hơn 25 mm. Ta lấy chiều dài đầu gác lõi φ 66
dưới là 30 mm ( Vì đầu gác lõi dưới để định vị thao vào khuôn nên cần dài hơn ).
- Đầu gác lõi φ 66 trên nhiệm vụ là để thoát hơi là chính nên không cần dài.
- độ côn của đầu gác lõi φ 66 trên lấy lớn từ 10 ÷ 15 0 . Để khi úp khuôn không bị vỡ cát.
• Các số liệu kích thước của đầu gác lõi nằm ngang được xác định trong bảng B.13:
*lõi φ 42 :
- khe hở giữa đầu gác và ổ gác phía dưới của khuôn tươi: không có khe hở.
- khe hở giữa đầu gác và ổ gác phía trên của khuôn tươi: 1,5 mm.
- bán kính góc lượn ở chân đầu gác : r = 5 mm.
- độ xiên của đầu gác : α 0 = 10 0 .
Độ nghiêng của đầu gác ở mẫu gỗ theo bảng B.17
Ruột nằm ngang: α = 7 0
α 1 = 10 30 '
β = 10 0

Khe hở giữa đầu gác lõi và ổ gác lõi tra bảng B.18
S 1 = 0,25mm

*lõi φ132 :
- khe hở giữa đầu gác và ổ gác phía dưới của khuôn tươi: không có khe hở.
- khe hở giữa đầu gác và ổ gác phía trên của khuôn tươi: 2 mm.
- bán kính góc lượn ở chân đầu gác : r = 8 mm.
- độ xiên của đầu gác : α 0 = 7 0 .
Độ nghiêng của đầu gác ở mẫu gỗ theo bảng B.17
Ruột nằm ngang: α = 6 0

Khe hở giữa đầu gác lõi và ổ gác lõi tra bảng B.18

S 1 = 1mm

• Các số liệu kích thước đầu gác lõi thẳng đứng được xác định trong bảng B.14

*lõi φ 66 :
- khe hở giữa đầu gác và ổ gác phía dưới của khuôn tươi: không có khe hở.
- khe hở giữa đầu gác và ổ gác phía trên của khuôn tươi: 1,5 mm.
- bán kính góc lượn ở chân đầu gác : r = 6 mm.
- độ xiên của đầu gác trên : α 0 = 10 0 .

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

February 5, 2009

α 1 = 10
β = 80


KHOA : c¬ khÝ

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

9

- độ xiên của đầu gác dưới : α 0 = 7 0 .
Độ nghiêng của đầu gác ở mẫu gỗ theo bảng B.17
Ruột thẳng đứng : α = 7 0
β = 10 0

Khe hở giữa đầu gác lõi và ổ gác lõi tra bảng B.18

S 1 = 0,15mm

III/ THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT ĐẬU HƠI ĐẬU NGÓT:
3.1/ Chọn kiểu hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót và tính toán kích thước:
a. Chọn kiểu hệ thống rót:
vì vật đúc thuộc loại nhỏ-trung bình do đó ta chọn kiểu hệ thống rót vào bên hông.
Rót vào mặt C vì mặt đó có gia công sau này sẽ hết vết hoặc còn vết sẽ không vào phần quan
trọng của chi tiết và hướng chảy của gang sẽ dồn hơi thuận ra khỏi khuôn.
Theo bảng B.19 ta có : với khối lượng vật đúc là 22,1 kg
- tiết diện của một rãnh dẫn là : 0,88 cm 2
- chiều dài của rãnh dẫn là : 31,05 mm
- số lượng rãnh dẫn là : 2 rãnh dẫn ( vì chiều dày trung bình của thành là 17 mm)
2 rónh dẫn vỡ khi đó ống rút sẽ ở giữa 2 rónh dẫn chia đều nước gang ra 2 phớa
Vậy tổng diện tích tiết diện rãnh ∑ Frd bằng :

∑ F = 2 x0,88 = 2,64cm
Với tỷ lệ : ∑ F : ∑ F : ∑ F = 1 : 1,2 : 1,4
( ∑ F ; ∑ F và ∑ F là tổng diện tích rãnh dẫn, rãnh lọc xỉ và ống rót)
Ta có : ∑ F = 1,2 x ∑ F = 1,2 x 2,64 = 3,17(cm )
∑ F = 1,4 x∑ F = 1,4 x2,64 = 3,7(cm )
2

rd

rd

rd

lx

lx

or

or

2

rd

rd

2

or

rd

Diện tích 1 rãnh lọc xỉ :

Flx = ∑ Frd : 2 = 1,85(cm 2 )

d or =

4.For
=
π

4 x3,7
= 21,7(mm)

3,14

• phễu rót hình nón cụt, kích thước phễu rót được tra trong bảng B.21
- đường kính đáy lớn : D = 71 mm
- đường kính đáy nhỏ : D 1 = 51 mm
- chiều cao phễu rót : H = 71 mm
- dung tích phễu :
V = 200 cm 3

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

February 5, 2009

Theo bảng B.21 ta xác định được kích thước rãnh dẫn : (hình thang thấp)
- chọn chiều cao h = 4 mm
- đáy lớn a = 24 mm
- đáy nhỏ b = 21 mm
đường kính ống rót :


KHOA : c¬ khÝ

Theo bảng B.21 ta xác định được kích thước cốc rót :
- chiều dài cốc :
L = 92 mm
- chiều rộng đáy cốc : M = 26 mm
- chiều cao cốc : h = 52 mm
- đường kính thân cốc : R 1 = 18 mm
R 2 = 13 mm
R 3 = 28 mm

R 4 = 23 mm
- Góc lượn chân cốc : r = 7,7 mm
r 1 = 5 mm
- Dung tích cốc rót : 300 cm 3
- kích thước rãnh lọc xỉ tra bảng B.21 ( chọn a = h = 11 mm )
+ đáy lớn a = 11 mm
+ đáy nhỏ b = 3 mm
+ chiều dài c = 11 mm
b/ Thiết kế hệ thống đậu hơi, đậu ngót :
Đặt đậu hơi ở các phần cao nhất của khuôn trên.
Không cần đặt đậu bù ngót Vì điều kiện để có ngót là phải có nút nhiệt chi tiết này tương
đối dày đều, ta lại rót 2 rãnh dẫn – rót vào mặt phân khuôn nên nước gang lỏng sẽ điền đầy
từ dưới cho đến hết chi tiết -> làm cho tiết tiết nguội đồng đều -> như vậy không cần bù
ngót.
3.2/ Chọn loại vào kích thước hòm khuôn :
Chọn hòm khuôn làm bằng gỗ, kích thước hòm khuôn được tra trong bảng B.28 vật đúc có
khối lượng 22,1 kg ta có :
- khoảng cách giữa mặt trên của vật đúc và mặt trên của mẫu : a = 70 mm
- khoảng cách giữa mặt dưới của vật đúc và mặt dưới của mẫu : b = 70 mm
- khoảng cách giữa mặt bên cảu vật đúc và thành bên khuôn : c = 50 mm
- khoảng cách giữa ống rót và thành hòm :
d = 50 mm
- khoảng cách giữa vật đúc và rãnh lọc xỉ :
e = 40 mm
Hòm khuôn có hình chữ nhật với các kích thước được xác định theo chiều dài Lvđ
Chiều rộng Bvđ và chiều cao lõi h 1 :
- chiều dài hòm khuôn :
L = 2c + e + d + Lvđ = 2x50 + 40 + 50 + 342 = 532 mm
- chiều rộng hòm khuôn :
B = 2c + e + d + Bvđ = 2x50 + 40 + 50 + 261 = 450 mm

- chiều cao hòm khuôn trên :
H tr = a +

h1
180
= 70 +
= 160 mm
2
2

- chiều cao hòm khuôn dưới :

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

10

February 5, 2009

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC


KHOA : c¬ khÝ

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

Hd = b +

11

h1

180
= 70 +
= 160 mm
2
2

(Mẫu Gỗ)
Hộp lõi mặt bọc tôn, có đinh kẹp kim loại vì số lượng cần đúc là 600.
( tương đối lớn ) nên cần thiết kế mẫu bền chắc, vừa phảI để đảm bảo chất lượng vật đúc và
độ bền của mẫu. Nếu chế tạo mẫu đơn giản hơn thì có thể gây ảnh hưởng tới chất lượng vật
đúc , không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

February 5, 2009

Dựa vào hình H.54 ta chọn được kích thước hòm khuôn tiêu chuẩn là :
B = 500 mm ; L = 630 mm ; H tr = 180 mm ; H d = 160 mm ; C = 730 mm
Nên chọn H tr =180 mm mà không phải là 160 mm vì :
Kim loại lỏng được điền đầy khuụn nhờ cú ỏp lực---> khuụn trờn phải cao để cú ống rút cao
tạo ỏp lực điền đầy khuụn, một kinh nghiệm thực tế nữa là vd cầm cốc nước và rút nước vào
cốc, ta sẽ nhỡn khi nào nước gần đầy cốc sẽ thụi rút (sợ nước tràn ra ngoài làm ướt tay) tức
là nước sẽ chưa đầy cốc, người thợ lũ cũng vậy bao giờ cũng rút chưa đầy cốc rút sợ nước
gang tràn ra ngoài do đó ta phải làm cốc rút cao hơn yờu cầu (tức là hũm khuụn trờn cao
hơn) để bự lại lượng thiếu do thao tỏc.
IV/ THIẾT KẾ MẪU HỘP LÕI :
4.1/ Chọn vật liệu làm mẫu- thiết kế mẫu :
Chọn vật liệu làm mẫu và hộp lõi bằng gỗ. Mẫu được thiết kế theo chỉ dẫn ở mục III.2 (phần
A- hướng dẫn thực hiện Bt thiết kế công nghệ đúc )
Hộp lõi chắc, gỗ mỡ vì trong thực tế đều dùng,đây là loại gỗ gần họ với gỗ de- mềm ít cong

vênh, không có thớ- nhưng nhược điểm là mềm .sau khi làm xong phảI bả matit đánh bóng
rồi sơn để tránh hút ẩm khi làm khuôn.


KHOA : c¬ khÝ

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

12

Miếng tháo lắp

( Hộp Ruột)

5.2/ Chọn vật liệu và hỗn hợp làm lõi :
Theo bảng B.30 ta chọn đối với trường hợp lõi có kết cấu tương đối đơn giản và kích thước
đủ lớn, hỗn hợp làm lõi loại V. các thành phần khối lượng (%) của hỗn hợp được chọn trong
giới hạn :
- thành phần hỗn hợp ;
+ lượng đất sét : 7 ÷ 10%
+ độ thông khí : 70%
+ độ ẩm : 5 ÷ 6%
+ độ bền nén tưới : 2 ÷ 3,5 (N/cm 2 )

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

February 5, 2009

V/ CHỌN VẬT LIỆU VÀ HỖN HỢP LÀM KHUÔN -LÕI :
5.1/ Chọn vật liệu và hỗn hợp làm khuôn :

- Theo bảng B.29 ta ding hỗn hợp làm khuôn là loại cát áo khuôn tươi ( để đúc các vật đúc
bằng gang có khối lượng < 200 kg ).
- Thành phần hỗn hợp :
+ Cỡ cát : 0,16 ÷ 0,2
+ lượng đất sét : 8 ÷ 10%
+ độ thông khí : 40 ÷ 70
+ độ bền khi nen tươI : 4 ÷ 5 (N/cm 2 )
- thành phần phần trăm khối lượng :
+ độ ẩm : 4,5 ÷ 5%
+ cát cũ : 45 ÷ 75%
+ cát đất sét mới : 21 ÷ 51%
+ bột than : 3 ÷ 5%
Có thể sử dụng nước giấy : 1 ÷ 2%


KHOA : c¬ khÝ

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

13

- thành phần % khối lượng :
+ cát thạch anh : 38 ÷ 72%
+ đất sét : 2 ÷ 8%
+ cát cũ : 20 ÷ 60%
+ mùn cưa : 0 ÷ 3%
+ nước giấy : 2 ÷ 3%
VI/ TÍNH LỰC ĐÈ KHUÔN :
Hợp kim lỏng rót vào lòng khuôn sẽ tạo lực đẩy Acsimet lên lòng khuôn và lõi , gây ra nổi
lõi lệch khuôn, tràn hợp kim lỏng ra mặt tiếp xúc, do đó trước khi rót cần đè, kẹp khuôn lực

đè, kẹp khuôn. Lực đè được tính theo công thức sau :
Q = (Pđẩy + mkhuôn trên ) x n
Trong đó : n – hệ số an toàn tính đến áp lực dòng chảy, có thể chọn n = 1,3 ÷ 1,4
mkhuôn trên – khối lượng khuôn trên.
Pđẩy – lực đẩy.
Khối lượng riêng của cát : γ cát = 1,2 (kg/dm 3 )
=> mkhuôn trên = Vkhuôn trên x γ cát = 5 x 6,3 x 1,6 x 1,2 = 60,48 (kg)
có thể tính :
Pđẩy = Pđẩy khuôn + Pđẩy lõi
6.1/ Tính lực đẩy lên lõi :
Lực đẩy lõi có thể tính bằng công thức : Pđẩy lõi = V lõi x γ
Trong đó : V – thể tích của lõi chìm trong khối lượng lỏng chịu lực đẩy Acsimet.
γ - khối lượng riêng của hợp kim lỏng. γ gang xám = 7,2 kg/ dm 3
Pđẩy lõi = [3,14 x D x

D
]xLx
4

γ

0,42
] x 1,28 x 7,2 = 1,276 kg
4
2,32
 Pđẩy lõi 2 = [3,14 x 2,32 x
] x 1,69 x 7,2 = 16,64 kg
4
0,66
 Pđẩy lõi 3 = [3,14 x 0,66 x

] x 0,43 x 7,2 = 1,06 kg
4

Tổng lực đẩy lõi : Pđẩy lõi = Pđẩy lõi 1 + Pđẩy lõi 2 + Pđẩy lõi 3
= 1,276 + 16,64 + 1,06
= 18,976 kg
6.2/ Tính lực đẩy lên khuôn :
Lực đẩy lên khuôn được tính bằng công thức :
Pđẩy khuôn = V x γ
Trong đó : V – thể khối kim loại lỏng tương đương ở khuôn trên .

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

February 5, 2009

 Pđẩy lõi 1 = [3,14 x 0,42 x


KHOA : c¬ khÝ

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

14

γ

gang xám = 7,2 kg/ dm 3
Pđẩy khuôn = 3,07 x 7,2 = 22,104 (kg)
6.3/ Tính lực đè lên khuôn :
Ta chọn kẹp khuôn bằng bulông, thì có thể xác định lực tác dụng lên mỗi bulông là :

P=Qx

n
N

Trong đó : N – số lượng bulông.
Ta có :
Q = ( mkhuôn trên + Pđẩy khuôn + Pđẩy lõi ) x n
= ( 60,48 + 22,104 + 18,976 ) x 1,3 = 132,028 (kg)
1,3
= 85,82 (kg)
2

tính đường kính bulông :
( với ứng suất kéo cho phép đối với thép CT3 là 160 N/mm 2 )
 d = 2,2 (cm)
VII/ TÍNH PHÔI LIỆU :
7.1/ Thành phần vật liệu đúc và thành phần của một mẻ liệu kim loại :
a. Thành phần vật liệu đúc :
Mác gang cần đúc là GX 15−32 . Căn cứ bảng B.33 ta có :
Gang xám GX 15−32 thành phần hoá học :
- các bon C : 3,5 ÷ 3,7%
- mangan Mn : 0,5 ÷ 0,8%
- silic Si :
2,0 ÷ 2,4%
- Photpho P : < 0,3%
- lưu huỳnh S : < 0,15%
Ta lấy trị số trung bình của các thành phần này để tính toán : + Silic Si :
2,2%
+ Mangan Mn : 0,7%

Với tỉ số cháy hao đã cho của :
- % Si = 10 – 20 %
- % Mn = 15 – 25 % ( ta lấy giá trị trung bình )
Ta cần nấu loại gang từ phôi liệu có thành phần như sau :
+ % Si = 2,2 x 1,15 = 2,53 %
+ % Mn = 0,7 x 1,20 = 0,84 %
Với đường kính lò φ 500mm , căn cứ vào bảng B.31 ta xác định được :
- Năng suất lò = 1500 kg/h
- Lượng than cốc trong 1 mẻ liệu = 25 kg
- Lượng đá vôi = 7 kg
Trong điều kiện thì phôi liệu không dùng quá < 5% sắt thép vụn nên theo bảng B.23
Ta chọn lượng than cốc / kim loại mẻ là : 10%

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

February 5, 2009

 P = 132,028 x


KHOA : c¬ khÝ

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

nghĩa là khối lượng kim loại mẻ là :

15

25
= 250(kg )

10%

b. Thành phần vật liệu kim loại :
Căn cứ vào bảng B.34 ; B.35 ; B.36 ta xác định được thành phần hoá học của :
- Gang đúc GĐ 2 : + % Si = 2,5%
+ % Mn = 1,1%
- Gang máy cũ GM 2: + % Si =2,0%
+ % Mn = 0,5%
- Sắt thép vụn :
+ % Si = 0,15%
+ % Mn = 0,35%
7.2/ Tính toán phôi liệu :
a. Tính cho 100 kg :
Vẽ đồ thị :
- Ký hiệu A là điểm ứng với thành phần Mn và Si của GĐ 2:
A = ( 1,1 ; 2,5 )
- Ký hiệu B là điểm ứng với thành phần Mn và Si của GM 2 :
B = ( 0,5 ; 2,0 )
- ký hiệu C là điểm ứng với thành phần Mn và Si của sắt thép vụn :
C = ( 0,35 ; 0,15 )
Nối các điểm A,B,C ta được tam giác ABC trên hệ toạ độ thành phần Si và Mn .
Nếu gọi điểm M là điểm biểu diễn hàm lượng phôI liêụ cần tính .
Trên đồ thị thấy điểm M 1 (0,84 ; 2,2 ) thuộc vùng 1 vì vậy để X,Y,Z đều dương ta phải dùng
fero silic FeSi 45 để điều chỉnh cho M 1 dịch chuyển về phía M ( 0,84 ; 2,54).
Si

M

2,53

A

2,5
2,2

M1

B

0,15

C
0,35

Mn
0,5

0,84

1,1
sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

February 5, 2009

2,0


KHOA : c¬ khÝ

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

16

Ta lập bảng tính Exel rồi tính toán được kết quả như bảng dưới :

Lập phương trình bậc nhất đối với X, Y , Z :
X + Y + Z = 100 kg
1,1X + 0,5Y + 0,35Z = 0,84.100
2,5X + 2,0Y + 0,15Z = 2,2.100
GiảI hệ phương trình trên ta thu được kết quả :
- X = 59 (kg)
- Y = 34 (kg)
- Z = 7 (kg)
b. Tính cho một mẻ liệu :
Vậy mẻ liệu kim loại sẽ bao gồm :
- Than cốc : 25 kg
- đá vôI : 7 kg

59 × 250
= 147,5kg
100
34 × 250
= 85kg
- gang máy GM 2 :
100
250
= 17,5kg
- Sắt thép vụn : STV = 7 ×
100

- lượng fero silic FeSi 45 = [ ( 2,53-2,2 ) x

100
250
×1,15 = 2,1kg
]x
45
100

VIII/ THUYẾT MINH QUY TRÌNH LÀM KHUÔN :
8.1/ Thuyết minh quy trình làm khuôn :

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

February 5, 2009

- gang đúc GĐ 2 :


KHOA : c¬ khÝ

THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

I

II

Hình Vẽ

Thuyết Minh

-Đặt nửa mẫu dưới và
hòm khuôn dưới lên
tấm đỡ .
- phủ lớp cát áo bao kín bề
mặt mẫu , sau đó phủ cát áo
và đầm chặt theo từng lớp 20
– 40 mm.
- Gạt phẳng , xiên lỗ thoát
hơi.

-Lật nửa hòm khuôn dưới lên,
lắp các phần trên của mẫu
vao các phần dưới.
- Đặt Hòm khuôn trên lên
trên hòm khuôn dưới và định
vi hai hòm.
- Lắp hệ thống rót , hơi , rắc
cát vàng phân cách hai nửa
khuôn .
- Phủ cát áo , cát đệm , đầm
chặt , gạt phẳng , xiên lỗ thoát
hơi , rát mẫu ống rót , phễu
rót ra.

February 5, 2009

Nguyên
Công

17

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1


THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

III

KHOA : c¬ khÝ

18

- Lật hòm khuôn trên lấy
mẫu ra và các bộ phận
của hệ thống rót ra khỏi
khuôn , mặt phân
khuôn .
- Lấy mẫu ra khỏi hòm
khuôn dưới , sửa lại
hòm khuôn và mặt
phân khuôn

8.2/ Thuyết minh quy trình làm lõi :
a/ Nguyên công:
- Nguyên công I :
Lắp hộp lõi, đổ hỗn hợp làm lõi vào hốc lõi đầm chặt, gạt phẳng làm đường thoát hơi cho
lõi.
- Nguyên công II :
Quét nước đất sét lên nửa lõi, dán hai nửa hộp lõi lại với nhau, gõ nhẹ vào hộp lõi cho hai
nửa hộp lõi dính chặt vào nhau.

- Nguyên công III :
Để lõi khô sau đó tháo lõi trên ra. Tháo các miếng rời. Gõ nhẹ rồi tháo nốt nửa hộp lõi dưới
ra. đưa lõi vào khay đỡ lõi mang đi sấy khô.
b/ Mô tả :
Ruột ta phải làm là một khối trụ φ100 cao 100 mm hai đầu có 2 trụ φ 66 tổng của ruột cao
180 mm. nếu bổ đôI ta sẽ có một nửa trụ φ100 cao 50mm đầu có 1 trụ φ 66 tổng của ruột này
là 90 mm.
Như vậy ta phảI làm như sau : đầu tiên , làm một khối gỗ φ140 ( hoặc vuông 140x140 mm )
Cao 90 mm, rồi khoét φ100 sâu 50 mm., khoét tiếp ( đồng tâm ) φ 66 đến thủng ( sâu 40 mm)
Giã cát vào trong rồi đổ ra tôi được nửa ruột, nửa kia tương tự ta dán 2 nửa ruột vào.

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1

February 5, 2009

* Chú ý :
thao 1 cú phầnn R76 lệch trục chõn thao φ 66 là 86 mm nờn khi tiờu vào khuụn sẽ ở dạng
conson bạn cần đặt xương thép bên trong để thao cứng vững, thao φ 42 nằm ngang nờn cũng
cần có xương, thoát hơi cho thao tốt qua φ 66 và φ120 .
ruột φ 42 làm chung vào 1 khối thỡ ở hộp ruột khi tạo φ 66 (cú kt 54 mm ở hỡnh chiếu
đứng) bờn ngoài φ 42 phải thỏo rời mới lấy được ra khỏi khối cỏt ).


THIÕT KÕ C¤NG NGHÖ §óC

KHOA : c¬ khÝ

19

February 5, 2009

Trên hình bản vẽ thể hiện một hình chữ nhật có kích thước bằng bao hình ở hình chiếu bằng
cộng thêm 20 mm toàn bộ là chiều dày gỗ bao quanh ở đầu chân ruột φ120 cộng thêm kích
thước chân ruột là 40 mm , cho dày bằng một nửa của ruột ( bổ đôi theo tâm φ120 ) rồi đục
khối rỗng bên trong chi tiết.
Ta cần xem lại kết cấu nửa hộp ruột nếu chỗ nào thấy khó khăn khi đổ cát ( nửa ruột ) ra thì
tìm cách tháo rời là được nửa hộp ruột rồi, tương tự làm nửa kia.

sinh viªn thùc hiÖn: NGUYÔN QuèC BINH 31 C§CK1