Tính toán,thiết kế và trình bày quy trình đúc bằng khuôn cát cho chi tiết giá đỡ trục và càng gạt

Đề Tài: Tính Toán,Thiết Kế và Trình Bày Quy Trình Đúc Bằng Khuôn Cát Cho Chi Tiết
Giá Đỡ Trục và Càng Gạt

-

Nghiên cứu bản vẽ chi tiết, xác định mặt phân khuôn.
Thiết kế bản vẽ đúc.
Tính toán , thiết kế bản vẽ mẫu, lõi.
Trình tự quy trình làm khuôn đúc.


LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn kỹ thuật
công nghiệp đã tận tình dạy dỗ chúng em trong suốt thời gian qua, và đã tạo điều kiện cho
chúng em được thực hiện đề tài vừa mang tính tìm hiểu vừa áp dụng vào thực tế này. Đồng
thời chúng em cũng gửi lời cảm ơn đến cô Nguyễn Tác Ánh và các thầy đã trực tiếp hướng
dẫn giúp đỡ chúng em trong quá trình thực hiện đề tài, đã tận tình giúp đỡ chúng em hoàn
thành tiểu luận tốt nghiệp này. Tuy nhiên, do kiến thức, thời gian có hạn nên trong tiểu luận
không tránh khỏi còn nhiều thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cùng các
bạn để nội dung đồ án được hoàn thiện hơn.


A-Giới Thiệu Chung.

Quá trình sản xuất đúc trong khuôn cát gồm các công đoạn chính sau :
Bộ phận kỹ thuật

Chế tạo hỗn hợp làm khuôn

Bộ phận mộc mẫu

Chế tạo hỗn hợp làm lõi

Làm khuôn

Nấu kim loại

Làm lõi

Sấy khuôn

Lắp ráp khuôn và nấu kim loại

Sấy lõi

Phá khuôn lấy vật đúc

Phá lõi khỏi vật đúc

Làm sạch vật đúc

Kiểm tra chất lượng

Phòng kỹ thuật có nhiệm vụ lập phiếu công nghệ và thiết kế các bản vẽ kỹ thuật : bản vẽ chit
tiết, bản vẽ vật đúc, bản vẽ mẫu và bản vé hộp lõi rồi đưa sang bộ phận mộc mẫu để chế tạo
mẫu và hộp lõi và chuyển cho các bộ phận chế tạo khuôn lõi. Sau khi sấy ( có hoặc không)
khuôn và lõi thì tiến hành lắp ráp khuôn và rót kim loại.

I-

Thiết kế bản vẽ đúc.
1- Phân tích kết cấu :
- Nghiên cứu bản vẽ : nhận dạng đúng chi tiết , ghi nhận những điều kiện kỹ
thuật đã ghi trong bản vẽ chi tiết, vật liệu chế tạo chi tiết,hình dung điều kiện
làm việc của chi tiết…
- Dự kiến trước sơ bộ quy trình gia công cắt gọt chi tiết đó trên các loại máy
công cụ. Phần bề mặt phải gia công, mặt chuẩn công nghệ…
2- Xác định mặt phân khuôn :
Mặt phân khuôn là bề mặt tiếp xúc của các nửa khuôn với nhau ( thường là
mặt tiếp xúc giữa khuôn trên và khuôn dưới). Mặt phân khuôn xác định vị trí
vật đúc trong khuôn.
Ký hiệu : màu xanh
Mũi tên T : chỉ phần vật đúc thuộc khuôn trên.
Mũi tên D : chỉ phần vạt đúc thuộc khuôn dưới.


Mặt phân khuôn có thể là mặt phẳng, mặt bậc hay mặt cong bất kì. Nó ảnh
hưởng tới độ chính xác của lòng khuôn, lắp ráp lõi, tạo hình hệ thống dẫn kim
loại lỏng vào khuôn…
3- Xác định các đại lượng của bản vẽ đúc.
a. Lượng dư gia công cắt gọt : là phần lượng kim loại dôi ra trên vật đúc
để khi cắt bỏ đi sẽ có độ chính xác kích thước và độ bóng bề mặt ( Tra
bảng Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy tập 1)
b. Góc thoát khuôn ( Độ dốc rút mẫu) : tra bảng Sổ Tay Công Nghệ Chế
Tạo Máy tập 1.
c. Góc đúc : là góc tiếp giáp giữa 2 bề mặt giao nhau của vật đúc. ( Tra
bảng Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy tập 1)
-Đảm bảo cho khuôn không bị vỡ khi rút mẫu và vật đúc không bị nứt
khi đông đặc trong khuôn.
d. Dung sai vật đúc : ( Tra bảng Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy tập 1)

Là sai số của kích thước vật đúc cho phép so với kích thước danh
nghĩa.

4- Xác định lõi và gối lõi :
- Lõi : dùng dể tạo lỗ và phần lõm trong vật đúc. Phần đặt lõi đã được

-

II-

xác định khi chọn mặt phân khuôn.
Xác định số lượng lõi theo nguyên tắc : (càng ít lõi càng tốt).
-Những lỗ cần gia công cắt gọt , tuỳ theo dạng sản xuất , nếu kích
thước lỗ nhỏ có thể không cần đặt lõi .
ví dụ : không cần đặt lõi với
Sản xuất đơn chiếc. θ ≤ 50mm,
Sản xuất hàng loạt : θ ≤ 30mm
Sản xuất hàng khối : θ ≤ 20mm
-Bậc dày hơn 25mm, rãnh sâu hơn 6mm trên các vật đúc nhỏ và vừa
đều được tạo nên ngay từ khi đúc.
Gối lõi : là bộ phận để định vị lõi trong khuôn đúc. Vì vậy gối lõi phải
đảm bảo định vị chính xác và cứng vững, dễ lắp lõi vào khuôn.

Thiết kế mẫu :
Mẫu là bộ phận cơ bản tạo ra lòng khuôn đúc khi làm khuôn. Mẫu sẽ in hình
trong khuôn để tạo ra mặt ngoài của vật đúc đã thiết kế.
Vẽ bản vẽ mẫu :
- Xác định mặt phân mẫu : (thường mặt phân mẫu trùng với mặt phân
khuôn)
- Xác định hình dạng và kích thước tai mẫu : tai mẫu sẽ in hình trong

khuôn để tạo ra chỗ tựa cho gối lõi.
- Kích thước và dung sai kích thước mẫu : vì kim loại lỏng khi chuyển
sang đặc sẽ có lại. Do đó kích thước mẫu phải tăng lên so với kích
thước bản vẽ đúc 1 lượng bằng độ co tương ứng của từng hợp kim.


III-

IV-

Gang xám : 1%
Thép : 2%
Gang trắng : 1,5%
Hợp kim đồng và nhôm : 1,5%
Phần định vị khi ghép mẫu : thường sử dụng chốt và lỗ chốt.
Vật liệu chế tạo mẫu :
Dộ nhẵn bóng bề mặt, màu sơn của các bộ phận của mẫu.

Thiết kế lõi :
Lõi là bộ phận của khuôn đúc để tạo ra phần lỗ hoặc phần lõm cần có trong vật
đúc. Do đó lõi có hình dạng và kích thước tương ứng với phần lỗ hoặc lõm cần
có đó.
Thành lập bản vẽ lõi :
-Hình dạng và kích thước lõi.
-Vật liệu làm lõi.
Thiết kế hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót.
1. Hệ thống rót :
Là bộ phận quan trọng của khuôn đúc để dẫn kim loại lỏng điền đầy lòng
khuôn.
a. Yêu cầu của hệ thống rót :

- Dòng chảy của kim loại phải êm , không gây va đập, bắn toé, không
tạo xoáy và phải liên tục.
- Không dẫn xỉ, khí hoặc các tạp chất vào lòng khuôn.
- Điền đầy lòng khuôn nhanh,không làm hao phí nhiệt làm giảm độ chảy
loãng của hợp kim đúc.
- Điều hoà được nhiệt trong toàn bộ lòng khuôn tạo điều kiện đông đặc
theo hướng lợi nhất, đồng thời có khả năng bổ sung kim loại.
- Không hao phí nhiều kim loại cho hệ thống rót.
b. Cấu tạo hệ thống rót :
1

3

4

Lòng
khuôn

Hệ thống rót tiêu chuẩn:
1. Cốc rót , 2.Ống dẫn, 3.Rãnh lọc xỉ, 4.Các rãnh dẫn.


-

V-

Cốc rót : có tác dụng chứa phần kim loại lỏng khi chảy tiếp vào bộ
phận bên dưới nhằm loại bỏ 1 phần tạp chất, xỉ nổi trên mặt.
- Ống rót : phần nối tiếp từ cốc rót xuống dưới. Ống càng cao, vận tốc
dòng chảy càng xuống dưới càng tăng.

- Rãnh lọc xỉ : 1 phần của hệ thống rót nằm dưới chân ống rót, ở khuôn
trên và sát mặt phân khuôn.
- Rãnh dẫn : nằm sát mặt phân khuôn ở khuôn dưới.
c. Chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn :
d. Tính toán hệ thống rót :
2. Đậu ngót và đậu hơi :
a- Đậu hơi :
- Dùng để khí trong lòng khuôn thoát ra ngoài, báo hiệu mức kim loại
lỏng, làm giảm áp lực động của kim loại trong khuôn.
- Thường có tiết diện ngang là hình tròn chữ nhật.
- Thường đặt ở vị trí cao nhất của vật đúc và ở phía đối diện với hệ
thống rót.
- Trong 1 khuôn đúc thường có 1 hay nhiều đậu hơi.
b- Đậu ngót :
- Dùng để bổ sung kim loại cho vật đúc khi đông đặc.
- Phải đặt ở vị trí cao và tập trung kim loại.
- Có độ cao ngang mặt thoáng với cốc rót.
- Phải nguội cuối cùng và có thể tích đủ lớn để bổ ngót.
- Phải dễ cắt và không làm hỏng bề mặt chi tiết.
Quy trình tiến hành đúc : (Làm khuôn cát trong 2 hòm khuôn)
1. Làm khuôn dưới :
- Đặt úp nửa mẫu dưới lên mặt phẳng.
- Đặt hòm khuôn dưới.
- Đổ hỗn hợp làm khuôn ( rải cát áo, đổ cát đệm).
- Dầm chặt, gạt phẳng cát, xiên hơi.
- Lật hòm khuôn dưới.
2. Làm khuôn trên :
- Lắp nửa mẫu trên.
- Lắp hòm khuôn trên, cài chốt.
- Đặt mẫu phụ : mẫu hệ thống rót, đậu ngót.

- Đổ hỗn hợp cát, dầm chặt, gạt phẳng, tạo lỗ thoát khí.
- Rút các mẫu phụ, mẫu hệ thống rót, đậu ngót.
- Tháo khoá, lật hòm khuôn trên lên.
3. Rút mẫu dưới .
4. Rút mẫu trên .
5. Tạo rãnh dẫn, sửa khuôn.
6. Lắp khuôn và lõi.


B-Tính Toán, Thiết Kế, Trình Bày Quy Trình Đúc Trong Khuôn Cát Chi Tiết Càng
Gạt và Giá Đỡ Trục
I-Chi Tiết Càng Gạt :

1. Phân tích bản vẽ chi tiết :
- Chi tiết này có thể được sử dụng để gạt những chi tiết khác đến vị trí
-

nhất định, ví dụ : càng gạt hộp số để gạt các bánh răng ăn khớp…
Các lỗ được sử dụng để có thể lắp các trục.
Trên chi tiết có những mặt không cần gia công lại, nhưng có những lỗ
cần gia công đạt độ chính xác cao. Các kích thước cần đảm bảo là
khoảng cách giữa các lỗ.
Chọn phôi đúc đạt cấp chính xác III.
Vật liệu chế tạo : GX 16-32 với thành phần như sau.

C

Si

Mn

S

P

3,0 ÷ 3,7

1,2 ÷ 2,5

0,25 ÷ 1,00

<0,12

0,05 ÷ 1,00


B

A

A

0,63

B

Rz80

A-A

Rz25

0,63

0,63

Rz25

Rz25

B-B

Rz25


1- Xác định mặt phân khuôn : (như hình vẽ)

40±0,2

30±0,2

40±0,2

R3

T
D

R3

2- Bản vẽ lồng phôi :
Tra bảng Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy tập 1 lượng dư đúc với cấp
chính xác III cho các bề
mặt,

T
D


A
B

Ø13

Ø20
Ø43

Ø15

Ø9

40

3

B

2,5

A-A

40

30

45,5

3

2,5

2,5
2,5

B-B

3- Bản vẽ đúc :
Tra bảng 3-98 (trang 254) Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1, sai lệch cho
phép theo kích thước của vật đúc đạt cấp chính xác III.


Tra bảng 3-7 (trang 177) Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 : góc
nghiêng, bán kính lượn, khoảng cách giữa các mặt bích (vấu), chiều cao
vấu lồi và các bề mặt.
Ta được bản vẽ đúc : với các thông số kích thước, lượng dư, dung sai
đúc,lõi, mặt phân khuôn…

6 ±1

A

Ø36 ±1

Ø15
Ø43 ±1

R5

A

Ø17

144 ±2

±1

B

20 ±1

45,5 ±1

1°30

D
R3

A-A

10°

10

1°30

35,49±1

D

45,5 ±1

R3

T

T

B-B

15

1°30

7°

4- Lõi và gối lõi :
• Lõi :
Ta sử dụng 1 lõi đứng để tạo ra lỗ Ø43 .
Tra bảng 30 (trang 106) Thiết Kế Đúc, ta có kích thước các đầu gác
của lõi đứng .

Tra bảng 32 (trang 108) Thiết Kế Đúc , ta có các góc góc nghiêng ở
đầu gác lõi.
Hình dáng và kích thước lõi như hình vẽ :

15

45,5

10

10°

7°

Ø15

Phần rỗng trong chi tiết sẽ được tạo ra bằng phần lồi của lòng khuôn.

• Gối lõi :

Sẽ được tạo ra từ hình dáng của chi tiết mẫu in hình lên lòng khuôn.
Để dễ lắp lõi vào lòng khuôn và tránh vỡ lõi, khuôn khi lắp lõi thì giữa
lõi và gối lõi phải có khe hở :
Tra bảng 33 (trang 109) Thiết Kế Đúc, ta có khe hở giữa đầu gác lõi và
gối lõi.


Hình dáng và kích thước như hình vẽ :

1

1

6. Thiết kế chi tiết mẫu:
- Sẽ in hình dáng chi tiết đúc và hình dáng gối lõi tạo thành lòng khuôn.
- Từ bản vẽ chi tiết đúc và hình dáng, kích thước gối lõi ta vẽ bản vẽ chi
tiết mẫu :


B

A
Ø36

6

Ø15
Ø43

R5

A

Ø15
Ø17

B

45,5

R3

A-A

35,5

45,25

10

10°

B-B
7°

15

R3


7. Thiết kế hệ thống rót :
7.1. Rãnh dẫn :
Tiết diện rãnh dẫn :
γ = 6,8 g/cm³ khối lượng riêng của gang lỏng.
V = μ vận tốc dòng chảy (cm²/s)
μ = 0,3 ÷ 0,8 hệ số cản thủy lực.
g =981 cm/s² gia tốc trọng trường.
Hp = H- áp suất thủy tĩnh cột kim loại lỏng.
H : chiều cao từ chỗ dẫn kim loại vào lòng khuôn đến mặt thoáng

(cm)
P : chiều cao phần lòng khuôn từ rãnh dẫn trở lên. (cm)
C : chiều cao lòng khuôn theo vị trí rót. (cm)
t = S1 thời gian điền đầy lòng khuôn. (giây)
S1 = 1,4÷ 1,6 hệ số phụ thuộc chiều dày thành.

21

Ta có :
Theo bảng 39 (trang 143) và bảng 37 (trang 139) Thiết Kế Đúc, ta
có kích thước rãnh dẫn hình thang :

19
7.2.

Rãnh lọc xỉ :
Ta có : : : F rãnh lọc xỉ. = 1 : 1,06
 F rãnh lọc xỉ = 3,18 cm²


Theo bảng 39 (trang 143) Thiết Kế Đúc, ta có kích thước rãnh lọc
xỉ.

26

24

26

Ống dẫn và phễu rót :

Ta có : : F ống rót = 1 : 1,11
 F ống rót = 3,33 cm²
F ống rót =
 Đường kính ống dẫn phần tiếp giáp với rãnh lọc xỉ :
d≈ 2 cm = 20mm
Theo bảng 39 (trang 142) Thiết Kế Đúc, ta có kích thước và
hình dáng phễu rót như hình vẽ :

120

70

7.3.

R3

25

40


7.4.

Đậu ngót, đậu hơi :
Ta có hình dáng và kích thước đậu hơi như hình vẽ :

35

20
45°

8. Trình tự các bước tiến hành quy trình đúc:
8.1. Làm khuôn dưới :
- Đặt úp nửa mẫu dưới lên mặt phẳng.
- Đặt hòm khuôn dưới.
- Đổ hỗn hợp làm khuôn ( rải cát áo, đổ cát đệm).
- Dầm chặt, gạt phẳng, tạo lỗ, xiên hơi.
- Lật hòm khuôn dưới.

8.2. Làm khuôn trên :
- Lắp nửa mẫu trên.
- Đặt hòm khuôn trên, đặt mẫu phụ ( mẫu hệ thống rót, đậu ngót, đậu
hơi).


-

Đổ hỗn hợp cát, dầm chặt, gạt phẳng, xiên hơi.
Rút các mẫu phụ, mẫu hệ thống rót, đậu ngót, đậu hơi.
Tháo lật hòm khuôn trên lên.

8.3. Rút mẫu :
- Rút mẫu khuôn dưới :
· Đánh động mẫu.
· Rút mẫu lên từ từ theo phương vuông góc mặt phân khuôn,
tránh làm vỡ khuôn.

-

Rút mẫu khuôn trên :

· Đánh động mẫu.
· Rút mẫu từ từ lên theo phương vuông góc mặt phân khuôn,
tránh làm vỡ khuôn.


8.4.
8.5.

Tạo rãnh dẫn, rãnh lọc xỉ, sửa khuôn :
Lắp lõi và hòm khuôn