THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐÚC CHI TIẾT SỐ 13A, VẬT LIỆU GANG, SẢN LƯỢNG

Thiết kế công nghệ đúc
đề bài
thiết kế công nghệ đúc
Số liệu ban đầu :
Chi tiết số: 13 A
Vật liệu : Gang
Sản lợng :
Điều kiện sản xuất:
Nhiệm vụ thiết kế
I Bản vẽ:
- Bản vẽ chi tiết (khổ giấyA2)
- Bản vẽ vật đúc (khổ giấyA2)
II Thuyết minh:
1 Phân tích tính công nghệ đúc của chi tiết, chọn phơng án đúc.
2 Thiết kế vật đúc.
3 Thiết kế mẫu hộp lõi.
4 Thiết kế hòm khuôn đúc.
5 Chọn hỗn hợp làm khuôn, lõi.
6 Những tính toán công nghệ.
7 Thuyết minh chỉ dẫn khác


mục lục

- -


Thiết kế công nghệ đúc
Lời nói đầu
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa ở nớc 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 nớc.
Ngành công nghệ kim loại có rất nhiều vấn đề đòi hỏi ngời kỹ s tơng lai phải học
tập nghiên cứu để nắm bắt đợc những yêu cầu cơ bản nhằm phục vụ cho học tập cũng
nh trong công tác phục vụ cho đất nớc sau này.
Trong các môn học và nhữngvấn đề cần thiết cho một ngời kỹ s tơng 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 ngời sinh viên phải nắm bắt đợc 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 đợc 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: Trần Mạnh Tuấn

- -


Thiết kế công nghệ đúc
I Phân tích tính công nghệ đúc của chi tiết
Chọn phơng pháp đúc
1.1 Phân tích tính công nghệ đúc của chi tiết.
Chi tiết là giá đỡ là một chi tiết phổ biến trong ngành chế tạo máy. Vật đúc này
không đòi hỏi phải sử dụng các phơng pháp đúc đặc bịêt. Theo bản vẽ ta có thể đúc đợc
chi tiết mà không phải sửa đổi gia công đế của lỗ 80 và sửa lại gân chịu lực bằng gia
công cơ khí, các bề mặt gia công ta để lợng d khi đúc. Lợng d và phơng pháp chế tạo lõi
đợc tra bảng trong sách thiết kế đúc.
1.2 Chọn phơng pháp đúc.
a) Tính khối lợng vật đúc:

Theo công thức đúc ta có:
MVD = V
Trong đó: : khối lợng riêng của gang xám = 7 (kg/dm3)
V: Thể tích vật đúc (dm3)
Ta chia vật đúc ra 3 phần V = V1 + V2 + V3 + V4
V1 =

h 2
3,14.450.(150 2 80 2 )
( d 2 d12 ) =
= 5,69.106 (mm3)
4
4

V2 = 2.20.200.20 =1,6.106 (mm3)
V3 = 2.275.220.20 = 2,42.106 (mm3)
V4 = 30.200.110 = 0,66.106 (mm3)

V = V1 + V2 + V3 + V4 = (5,69 + 1,6 + 2,42 + 0,66)106 = 8,93.106 (mm3)

V = 8,93(dm3)
Khối lợng vật đúc là
m = V
m = 8,93.7 = 62,5 (kg)
Xem hệ thống rót chiếm 20% khối lợng vật đúc
Tổng khối lợng kim loại cần rót khuôn là : G (kg)

G = 1,2.m

G = 75 (kg).

b) Chọn phơng pháp đúc:
Với vật đúc có khối lợng là 62,5 (kg) là vật đúc có kết cấu đơn giản nên ta chọn
phơng pháp đúc đơn giản trong khuôn cát , khuôn tơi làm khuôn bằng tay. Với điều
kiện sản xuất đơn chiếc mẫu là gỗ nên cấp chính xác của vật đúc đạt đợc là cấp III.

- -


Thiết kế công nghệ đúc
ii thiết kế vật đúc
2.1 Chọn mặt phân khuôn phân mẫu
T

D

2.2 Xác định lợng d gia công cơ khí và dung sai đúc :
Lợng d gia công cơ khí là lợng kim loại đơc 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 (lợng d tra bảng
B7, B8 HĐTKD ):
Trong chi tiết này các mặt cần gia công cơ khí là đế 80 dầy 20 (mm), gân
chịu lực có hình nh hình vẽ. Tra bảng ta có
- Lợng d mặt trên 7 (mm)
- Lợng d mặt dới 7 (mm)
- Lợng d mặt bên 6 (mm)
Khi chế tạo bao giờ cũng có lợng sai lệch kích thớc sai lệch này phụ thuộc vào
dạng sản xuất, lợng d gia công cơ.Theo bảng B3 (HDTKD) ta đợc lợng d 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 thành ngoài cùng có kích thớc
chiều cao là 450 (mm) là cần làm độ xiên vì thành này không phải gia công cơ khí sau

khi đúc. Tra bảng B10 (HDTKD) ta xác định góc xiên thành là 0,300
2.4 Xác định góc lợn:
xem bảng B2 (HDTKD)
2.5 Xác định lợng co bù
Vì khối lợng vật đúc trung bình (62,5 kg) nên ta không cần xác định lợng bù co

- -


Thiết kế công nghệ đúc

Với
Vì

2.6 Thiết kế lõi và đầu gác lõi:
d = 80
l = 480

l 480
=
= 6 >5 nên ta dùng đầu gác mở rộng chiều cao lấy hơn 1,5 2 lần
d
80

Tra bảng B16 ta xác định đợc
s1 = 2 (mm)
s2 = 1 (mm)
s3 = 7,5 (mm)
= 60
= 80

Trong đó :
s1 : khoảng cách theo phơng thẳng đứng đầu gác lõi trên đến ổ gác lõi.
s2 : khoảng cách theo phơng ngang đầu gác lõi trên (trái, phải) đến ổ gác lõi.
s3 : khoảng cách theo phơng ngang đầu gác lõi dới (trái, phải) đến ổ gác lõi
1: góc nghiêng gác lõi dới
1 : góc nghiêng gác lõi trên
2.7 Sai lệch cho phép đối với gân chịu lực
Sau khi đúc không phải gia công gân chịu lực ta có chiều dày thành và gân chịu lực
là 1,5 (mm)
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 lợng trung bình nên không cần bố trí đậu ngót ta
chọn hệ thống rót nh hình vẽ.
3.2 Chọn loại và kích thớc hòm khuôn (hình vẽ):
Chọn hòm khuôn gang đúc kích thớc hòm khuôn tra bảng B28 (HDTKD)
a) Khoảng cách giữa mặt trên vật đúc và mặt trên hòm khuôn: a = 90 (mm)
b) Khoảng cách giữa mặt dới vật đúc và mặt dới hòm khuôn: b = 90 (mm)
c) Khoảng cách mặt bên vật đúc và thành hòm :
c = 50 (mm)
d) Khoảng cách ống rót và thành hòm:
d = 60 (mm)
đ) khoảng cách giữa các vật đúc:
đ = 70 (mm)
e) Khoảng cách giữa vật đúc và rãnh lọc xỉ:
e = 50 (mm)
Vậy kích thớc hòm khuôn là:
- -

Thiết kế công nghệ đúc
Chiều cao nả khuôn trên là : HT = a + h1 = 90 + 35 = 125 (mm)
Chiều cao nả khuôn dới là : HD = b + h + hvđ = 90 + 60 + 470 = 620
Chiều dài hòm khuôn là :
L = 2c + Lvđ =2.50 + 350 = 450 (mm)
Chiều rộng hòm khuôn là : B = e + d + c + Bvđ = 50 + 60 + 50 + 150 = 310 (mm)
Chiều cao hòm khuôn là :
H =HT + HD =125 + 620 (mm)
3.3.Tính toán kích thớc hệ thống rót (Tính theo giải tích):
Theo bảng B!9 (HDTKD)
Tiết diện một rãnh dẫn 1 ữ 1,5 (cm2)
Chiều dài một rãnh dẫn 35ữ 40 (mm)
Xác định thời gian rót kim loại
T = K 3 SG

Trong đó
S : Chiều dày thành vật đúc.
G : Khối lợng vật đúc + hệ thống ngót, hơi.
K : Hệ số
K = 1,4 ữ 1,6
T = 1,43 35.75
T = 19,31 (s)
Tốc độ dâng của kim loại lỏng trong khuôn đợc tính theo công thức
V =

C
T

Trong đó
C: Chiều cao vật đúc ở t thế rót (cm).

C = 47 (cm)
47

V = 19,31 = 2,43 (cm/s)
Tiết diện chỗ hẹp nhất của hệ thống rót:
Fmin =

G
0,31.tà htb

Trong đó:
G : khối lợng vật đúc + hệ thống rót (kg)
htb :Cột áp thuỷ tĩnh trung bình của kim loại
à : Hệ số trở lực chung của khuôn.
à = 0,5
htb = H 0

p2
2c

Trong đó:
H0 :áp suất thuỷ tĩnh ban đầu lớn nhất (cm).
- -


Thiết kế công nghệ đúc
p : Chiều cao vật đúc trên rãnh dẫn (cm)
c : Chiều cao vật đúc ở vị trí rót.

p2
90 2
htb = H T
= 125
= 38,83
2c
2.47
75
Fmin =
= 4,02
0,31.19,31.0,5. 38,83

(cm2)

Chọn số rãnh dẫn là n = 3, và Frd = 1,2 (cm2)

Frd = 3.1,2 = 3,6 (cm2)
Theo tỉ lệ
Frd : Flx : Fôr = 1: 1,2 : 1,4

Flx = 3,6.1,2 = 4,32
(cm2)

Fôr = 3,6.1,4 = 5,04
(cm2)
Chọn tiết diện rãnh dẫn là hình thang thấp, tra bảng B21(HDTKD)
Với
Frd = 1,2 (cm2)
a = 41 (mm), b = 39 (mm), h = 3 (mm)

hình thang thấp

Chọn tiết diện rãnh lọc xỉ là hình thang cao, tra bảng B21 (HDTKD)
Flx =

Flx 4,32
=
= 2,16 (cm2)
2
2

Flx =2,16 (cm2)
a = 15 (mm), b = 12 (mm), h = 16 (mm)

hình thang cao

- -


Thiết kế công nghệ đúc
Tính đờng kính ống rót.
d or =

Fỏ
5,04
=
= 1,27

3,14

(cm)

Tra bảng B21 (HDTKD)
H = 70 (mm), D = 70 (mm), D1 = 50 (mm), d = 20 (mm) .

ống rót

iv - thiết kế mẫu hộp lõi
5.1. Chọn vật liệu làm mẫu , hộp lõi
Tra bảng B26 (HDTKD)
Theo số lợng vật đúc, đặc điểm kết cấu ta chon mẫu là mầu gỗ loại thờng
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 thớc mẫu - hộp lõi
Hình dạng , kích thớc mẫu - hộp lõi đợc ghi trên bản vẽ mẫu và hộp lõi.

- -


ThiÕt kÕ c«ng nghÖ ®óc
v – B¶n vÏ minh ho¹ vËt ®óc

h×nh lâi

 - - 


Thiết kế công nghệ đúc
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)
Chõn hỗn hợp làm khuôn là loại cát áo, khuôn tơi để đúc các vật đúc gang có khối
lợng nhỏ hơn 200 (kg). Với thành phần chất liệu nh sau:
Cát cũ: 45 ữ 47%
Cát đất sét mới: 21 ữ 51 %
Bột than: 3 ữ 5%
Mùn ca: 3 ữ 5%
Có thể dùng 1 ữ 2% nớc bã giấy làm chất kết dính.
Tính chất hỗn hợp:
Cỡ hạt: 0,16 ữ 0,2 (mm)
Lợng đất sét: 8 ữ 10%
Độ bền nén tơi đạt: 4 ữ 5%
Độ bền nén khô đạt: 4 ữ 5%
Độ thông khí đạt: 40 ữ70
6.2. Chọn vật liệu và hỗn hợp làm lõi:
Tra bảng B30 (HDTKCND)
Ta chọn đối với trờng hợp lõi có kết cấu đơn giản và kích thớc đủ lớn, hỗn hợp làm
lõi là hỗn hợp loại IV.
Thành phần hỗn hợp gồm :
Cát thạch anh: 93 ữ 59%
Đất sét: 7 ữ 1%
Cát cũ: 0 ữ 40%
Mùn ca: 0 ữ 2%
Chất kết dính là nớc bã giấy: 2 ữ3%
Tính chất hỗn hợp:
Lợng đất sét: 5 ữ 7%
Độ thông khí tơi: 70
Độ ẩm: 4 ữ 5%
Độ bền nén tơi: 1,5 ữ 2,5 (N/cm2)
Độ bền kéo khô: 20 ữ 30 (N/ cm2)

tính lực đè khuôn
7.1 Tính lực đẩy lên khuôn trên :
Theo công thức
Pđ = V
- -


Thiết kế công nghệ đúc
Trong đó:
: Khối lợng riêng
Với kim loại = 7 (kg/dm3)
Với cát
= 1,5 (kg/dm3)
V : Thể tích của vật áp lực
V = 8,93 dm3 .
Pđ = (KL - cát) = (7 - 1,5).8,93 = 49,15 (kg)
Pđ = 49,15 (kg)
7.2.Tính lực đẩy lên lõi
PL = .VL.
trong đó
VL: Thể tích lõi chiếm chỗ trong kim loại
: Khối lợng riêng của kim loại lỏng .



hD 2 3,14..450.(80) 2
=
= 2.26.10 6 (mm3)
VL =
4

4

VL = 2,26 (dm3)
PL = 7.2,26 =15,82 (kg)

7.3. Khối lợng cát và hòm khuôn trên :
Gcát trên = Vcat trên. cát .
Trong đó
Gcát trên : Thể tích cát ở hòm khuôn trên
cát
: Khối lợng riêng của cát
Với cát = 1,5 (kg/dm3)

Gcát trên = 49,15.1,5 = 73,73 (kg)
Ghòm trên = 15%.Gcát trên =

15
.73,73 = 11,06 (kg)
100

7.4. Lực đè khuôn
G =(P Ght).n
n = 1,3 ữ 1,4
P = Pđẩy hòm trên + Pđẩy lõi = Pđ + PL = 15,82 + 49,15 = 64,97 (kg)
Ght = Ghòm trên + Gcát 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

- -

Thiết kế công nghệ đúc
viii - tính phối liệu
8.1. Thành phần vật liệu vật đúc và vật liệu kim loại:

GX15 - 32

8.2. Tính toán phối liệu;
a)tính cho 100 (kg):
Mác gang cần đúc là GX15 32 tra bảng B33(HDTKCND) có thành phần hoá
học là 3,5 3,7 %C, 2,0 2,4 %Si, 0,5 0,8 %Mn, < 0,3 %P, < 0,15 %S ,Ta lấy trị
số trung bình của các thành phần này để tính toan, 3,6 %C, 2,2 %Si, 0,7 %Mn với tỷ lệ
cháy hao đã cho ta nấu ra loại gang có thành phần nh sau
%Si = 2,2.1,19 = 2,618
%Mn = 0,7.1,24 = 0,868
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 2 : 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 lợt là 3 điểm tơng ứng với thành phần (Si,Mn) của GĐ1
GD4 Gang cũ II ta có A(3,1,11), B(1,5;1,1), C( 2;0,5).
Nối các điểm A, B, C ta đợc tam giác ABC trên hệ toạ độ thành phần (Si,Mn)
Gọi M là điểm biểu diễn phối liệu cần tính M(2,618;0,868). Thuộc vùng5 , ta có
Mn
1,1

B

A

M

0,5

C
1,5 2

- -

3

Si


Thiết kế công nghệ đúc
Thành phần các giai đoạn là;
Với
X = GD 1.
Y = GD 4.
Z = Gang cũ

Ta có

X + Y + Z = 100

3 X + 1,5Y + 2Z = 100.2,618
1,1X + 1,1Y + 0,5Z = 100.0,868

X = 87,73

Y = 13,2
Z = 38,67


b) Tính cho một mẻ liệu:
Với đờng kính lò là 700 (mm) tra bảng B32(HDTKCND) ta xác định đợc
Năng suất lò là 2900 (kg/h)
Lợng than cốc cho một mẻ liệu là; 50 kg.
Lợng đá vôi là: 14 kg.
Tỷ lệ giữa than cốc và kim loại là: 16 17 %
Vậy lợng kim loại cần tính cho một mẻ liệu là:
100
= 312.5 (kg)
16
312.5

X = 100 .87,73 = 274.16(kg)

312.5

13,2 = 41.25(kg)
Y =
100

312.5

Z = 100 38,67 = 120.63(kg)


MKl = 50.

Vậy

- -


Thiết kế công nghệ đúc
thuyết minh chỉ dẫn khác
9.1. Thuyết minh quy trình làm khuôn.
Đặt nửa mẫu dới và hòm khuôn dới 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 dới lên lắp cac phần trên của mẫu vào phần dới.
Đặt nửa hòm khuôn trên lên hòm khuôn dới 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 dới 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
tài liệu tham khảo

- -