Đề tài 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 lượng :
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 cơng nghệ đúc của chi tiết, chọn phương án đúc.
2 – Thiết kế vật đúc.
3 – Thiết kế mẫu hộp lõi.
4 – Thiết kế hịm khn đúc.
5 – Chọn hỗn hợp làm khn, lõi.
6 – Những tính tốn cơng nghệ.
7 – Thuyết minh chỉ dẫn khác

  


LỜI NĨI ĐẦU
Trong sự nghiệp cơng nghiệp hóa hiện đại hóa ở nước ta hiện nay ngành cơng
nghiệp nặng nói chung và ngành cơng nghệ kim loại nói riêng đóng một vai trị quan
trọng trong sự nghiệp cơng nghiệp hóa của đất nước.
Ngành cơng 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 ...
địi hỏi người sinh viên phải nắm bắt được những vấn đề cơ bản.
Cách phân tích tính tốn thiết kế địi hỏi phải rõ ràng chính xác, trong cuốn thuyết
minh này chác chắn khơng tránh khỏi sai sót trong q trình tính tốn 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: Trần Mạnh Tuấn


I – PHÂN TÍCH TÍNH CƠNG NGHỆ ĐÚC CỦA CHI TIẾT
CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐÚC
1.1 Phân tích tính cơng nghệ đúc của chi tiết.
Chi tiết là giá đỡ là một chi tiết phổ biến trong ngành chế tạo máy. Vật đúc này
khơng địi hỏi phải sử dụng các phương pháp đúc đặc bịêt. Theo bản vẽ ta có thể đúc
được 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 cơng 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 cơng thức đúc ta có:
MVD = V
Trong đó: : khối lượng 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 lượng vật đúc là
m = V
m = 8,93.7 = 62,5 (kg)
Xem hệ thống rót chiếm 20% khối lượng vật đúc
 Tổng khối lượng kim loại cần rót khn là : G (kg)

G = 1,2.m

G = 75 (kg).
b) Chọn phương pháp đúc:
Với vật đúc có khối lượng là 61,5 (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.


II – THIẾT KẾ VẬT ĐÚC

2.1 Chọn mặt phân khuôn – phân mẫu
T

D

2.2 Xác định lượng dư gia công cơ khí và dung sai đúc :
Lượng dư gia cơng cơ khí là lượng kim loại đươc cắt gọt đi trong q trình
gia cơng 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 cơng cơ khí là đế 80 dầy 20 (mm), gân
chịu lực có hình 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 thành ngồi cùng có kích thước
chiều cao là 450 (mm) là cần làm độ xiên vì thành này khơng phải gia cơng cơ khí sau
khi đúc. Tra bảng B10 (HDTKD) ta xác định góc xiên thành là 0,300
2.4 Xác định góc lượn:
xem bảng B2 (HDTKD)
2.5 Xác định lượng co bù


Vì khối lượng vật đúc trung bình (62,5 kg) nên ta khơng cần xác định lượng bù co

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 được
s1 = 2 (mm)
s2 = 1 (mm)
s3 = 7,5 (mm)
 = 60
 = 80
Trong đó :
s1 : khoảng cách theo phương thẳng đứng đầu gác lõi trên đến ổ gác lõi.
s2 : khoảng cách theo phương ngang đầu gác lõi trên (trái, phải) đến ổ gác lõi.
s3 : khoảng cách theo phương ngang đầu gác lõi dưới (trái, phải) đến ổ gác lõi
1: góc nghiêng gác lõi dưới
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 NGĨT
3.1 Chọn hệ thống rót đậu hơi , đậu ngót (hình vẽ):
Vì chiều sâu hốc khn nhỏ nên ta chọn hệ thống rót bên hơng.
Chi tiết đúc bằng gang xám khối lượng trung bình nên khơng cần bố trí đậu ngót ta

chọn hệ thống rót như hình vẽ.
3.2 Chọn loại và kích thước hịm khn (hình vẽ):
Chọn hịm khn gang đúc kích thước hịm khn tra bảng B28 (HDTKD)
a) Khoảng cách giữa mặt trên vật đúc và mặt trên hịm khn: a = 90 (mm)
b) Khoảng cách giữa mặt dưới vật đúc và mặt dưới hịm khn: b = 90 (mm)
c) Khoảng cách mặt bên vật đúc và thành hòm :
c = 50 (mm)
d) Khoảng cách ống rót và thành hịm:
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 thước hịm khn là:
Chiều cao nưả khn trên là : HT = a + h1 = 90 + 35 = 125 (mm)
Chiều cao nưả khuôn dưới là : HD = b + h + hvđ = 90 + 60 + 470 = 620
Chiều dài hịm khn là :
L = 2c + Lvđ =2.50 + 350 = 450 (mm)
Chiều rộng hịm khn là :
B = e + d + c + Bvđ = 50 + 60 + 50 + 150 = 310
(mm)
Chiều cao hịm khn là :
H =HT + HD =125 + 620 (mm)
3.3.Tính tốn kích thước hệ thống rót (Tính theo giải tích):
Theo bảng B!9 (HDTKD)
Tiết diện một rãnh dẫn 1  1,5 (cm2)
Chiều dài một rãnh dẫn 35 40 (mm)
Xác định thời gian rót kim loại

T  K 3 SG

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
 T 1,43 35.75
 T = 19,31 (s)
 Tốc độ dâng của kim loại lỏng trong khn được tính theo cơng thức
V 

C
T

Trong đó
C: Chiều cao vật đúc ở tư 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.t htb

Trong đó:
G : khối lượng vật đúc + hệ thống rót (kg)
htb :Cột áp thuỷ tĩnh trung bình của kim loại

 : Hệ số trở lực chung của khuôn.


 = 0,5
htb  H 0 

p2
2c

Trong đó:
H0 :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.


p2
90 2
125 
38,83
2c
2.47
75

4,02
0,31.19,31.0,5. 38,83

htb  H T 

 Fmin

(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


Tính đường kính ống rót.
d or 

Fá
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 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.

V – BẢN VẼ MINH HOẠ VẬT ĐÚC

hình 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)
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 thơng 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 thơng khí tươi: 70
Độ ẩm: 4  5%
Độ bền nén tươi: 1,5  2,5 (N/cm2)
Độ bền kéo khơ: 20  30 (N/ cm2)
TÍNH LỰC ĐÈ KHN
7.1 Tính lực đẩy lên khn trên :
Theo cơng thức
Pđ = V
Trong đó:
 : Khối lượng 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 lượng riêng cảu kim loại lỏng .
hD 2 3,14..450.(80) 2
6


2.26.10
VL 
(mm3)
4
4




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

7.3. Khối lượng cát và hịm khn trên :
Gcát trên = Vcat trên. cát .
Trong đó
Gcát trên : Thể tích cát ở hịm khn trên
cát
: Khối lượng 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  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 khơng cần lực đè khn

VIII - TÍNH PHỐI LIỆU
8.1. Thành phần vật liệu vật đúc và vật liệu kim loại:

GX15 - 32

8.2. Tính tốn phối liệu;
a)tính cho 100 (kg):
Mác gang cần đúc là GX15 – 32 tra bảng B33(HDTKCND) có thành phần hố 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 như sau
%Si = 2,2.1,19 = 2,618
%Mn = 0,7.1,24 = 0,868
Theo bảng B34, B35 (HDTKCND) ta có thành phần hố 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 tốn.
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(3,1,11), 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(2,618;0,868). 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.
Z = Gang cũ

Ta có

 X  Y  Z 100

 3 X  1,5Y  2 Z 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 đường kính lị là 700 (mm) tra bảng B32(HDTKCND) ta xác định được
Năng suất lò là 2900 (kg/h)
Lượng than cốc cho một mẻ liệu là; 50 kg.
Lượng đá vôi là: 14 kg.
Tỷ lệ giữa than cốc và kim loại là: 16 – 17 %
Vậy lượng kim loại cần tính cho một mẻ liệu là:
MKl = 50.

100
312.5 (kg)
16


Vậy

312.5

 X  100.87,73 274.16(kg)

312.5


13,2 41.25(kg)
Y 
100

312.5

 Z  10038,67 120.63(kg)


THUYẾT MINH CHỈ DẪN KHÁC
9.1. Thuyết minh quy trình làm khn.
Đặt nửa mẫu dưới và hịm khn 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 thốt hơi .
Lật ngửa nửa hịm khuôn dưới lên lắp cac phần trên của mẫu vào phần dưới.
Đặt nửa hịm khn trên lên hịm khn dưới và định vị hai hịm khn lắp hệ
thống rót, hơi rắc cát phân cách 2 nửa , xiên lỗ thoát hơi, rút mẫu , ống rót, phễu rót ra.
Lật hịm khn trên lấy mẫu của hệ thống rót ra khỏi khn , sửa lại lịng khn và
mặt phân khn.
Lấy mẫu ra khỏi hịm khn dưới sửa lại lịng khn và một phần khn .
9.2.Thuyết mịnh quy trình làm lõi :
Cho hỗn hợp làm lõi vào hốc lõi dầm chặt gạt phẳng xiên lỗ thốt hơi để cho lõi
khơ.
Thao hộp lõi dặt lõi vào khay đỡ đem đi sấy khô
9.3.Các chỉ dẫn khác
TÀI LIỆU THAM KHẢO