Đề tài Thiết kế phôi đúc

Bài tập lớn Môn: Chế tạo phôi Đề bài: “Thiết kế phôi đúc” với các yêu cầu sau: 1.Chọn mặt phân khuôn. 2.Thành lập bản vẽ vật đúc. 3.Thành lập bản vẽ mẫu,hộp mẫu. 4.Tính toán hệ thống rót, đậu ngót, đậu hơi. 5.Quy trìnhlàm khuôn. 6.Bản vẽ lắp khuôn. 7.Tính lực đè khuôn. BÀI LÀM Phân tích công nghệ đúc chi tiết: Với vật đúc bằng gang xám , phương pháp làm khuôn bằng tay và sản xuất vơi khối lượng nhỏ, ta chọn cấp chính xác là 3. A.Chọn mặt phân khuôn: Khi xác định mặt phân khuôn cần đảm bảo những nguyên tắc sau: -Đảm bảo yêu cầu về chất lượng bề mặt. -Đảm bảo độ chính xác bề mặt của vật đúc -Đảm bảo lấy đuợc mẫu dễ dàng, đảm bảo khi rút mẫu không bị vỡ cát, ít miếng mẫu dời và sủa huôn dễ. Từ nhũng nguyên tắc trên, ta xác định được mặt phân khuôn như hình vẽ(H1) B.Thiết kế bản vẽ đúc: Bản vẽ đúc được xây dựng trên bản vẽ chi tiết. Do vậy bản vẽ đúc phải thể hiện được: -Mặt phân khuôn. -Lượng dư gia công cơ. -Chuyển tiếp bề dày thành vật đúc. -Độ dốc rút mẫu. -Góc đúc. -Dung sai kích thước cho vật đúc. -Hình dạng, kích thước lõi và gối lõi. 1.Chọn mặt phân khuôn: Đã xác định ở phần trên. 2.Xác định lượng dư gia công cơ: Giá trị lượng dư gia công cơphụ thuộc vào hợp kim đúc, kích thước kớn nhất của vật đúc, tính chất sản xuất(đơn chiếc, hàng loạt), mức đọ fức tạp của chi tiết, phương pháp làm khuôn(bằng tay, bằng máy...)vị trí bề mặt gia công trong khuôn và cấp chính xác của vật đúc. Theo tiêu chuẩn về việc chọn cấp chính xác thì nhũng vật đúc theo công nghệ đặc biệt và bằng các thiết bị chính xác được xép vào cấp chính xác 1. Cấp chính xác 2 cho những vật đúc làm khuôn bằng máy, dùng mẫu kim loại hoặc đúc trong khuôn kim loại hay khuôn vỏ mỏng. các vật khác lấy cấp chính xác 3. Như vậy, ở đây , vật liệu là gang xám, làm khuôn bằng tay, làm trong khuôn cát nên ta chọn được cấp chính xác 3. Bnc```` Kích thước lớn nhất: fi300(mm).tra bảng 1_4 để xác định lựơng dư gia công cơ vật đúc bằng gang xám: mặt trên: 7,0 mm mặt dưới: 6,0 mm mặt bên : 6,0 mm những bề mặt gia công cắt ghọt không những —không có lượng dư gia công mà còn có thể bớt đi một ít vì với khuôn cát khi rút mẫu thì làm tăng kích thước lòng khuôn. 3.Xác địng độ dốc rút mẫu: Độ dốc rút mẫu cần có trên các thành đứng của vật theo chiều rút mẫu. thành càng cao thì góc nghiêng càng nhỏ. tra bảng 1_6 ta có: Thành đứng ngoài khối trụ: 300(mm): 4_Xác định dung sai, kích thước cho vật đúc: Để đảm bảo vật đúc ra có trọng lượng, kích thước đạt đúng theo yêu cầu. Với kích thước lớn nhất 300(mm), cấp chính xác 3, ta tra bảng 1_7 được dung sai của các kích thước sau: (mm) (mm) 5.Thiết kế lõi: Dụ vào nguyên tắc xác định số lõi, vơi 4 lõi 30 ta cho lượng gia công thừa. Ở đây tất cả vật đúc ta cho chung vào 1 hòm khuôn ( khuôn dưới) và vật đúc được dặt thẳng đứng. Nên ở đây ta làm lõi đứng, lõi này có đường kính thay đổi từ 160 xuống 90. Chiều cao của lõi (tính cho cả lượng dư gia công): L=120+7+6=133(mm) Đường kính lõi: (160-2.6)=148(mm) và (90-2.6)=78(mm) Tra bảng 1.10 và 1.11 ta được chiều cao của tai gối lõi : +tai gối trên :20(mm) +Tai gối dưới :35(mm) Tra bảng 1_13 ta được góc nghiêng của gối lõi và gối mẫu : +Góc nghiêng của gối lõi dưới : +Góc nghiêng của gối dưới : Tra bảng 1_14 ta cần thiết giữ khuôn tươi và gối lõi : S =0,25(mm) S =0,25(mm) 6_Thiết kế chuyển tiếp chiều dày của vật đúc: Để vật đúc nguội đều, tránh nứt và ứng suất dư cần có thành fần chuyển tiếp giữa dày với mỏng giới thiệu ở bảng 1_5: Ta có : Bán kính cho trước của chi tiết là r=6(mm) Bán kính chuyển tiếp cua rbề mặt có lượng dư gia công là: Thiết lập bản vẽ mẫu: Bản vẽ mẫu phải căn cứ từ bản vẽ vật đúc và phải thể hiện được mặt áp mẫu, cách ghép gỗ, các bộ phận của mẫu như chốt định vị. Mẫu có nhiệm vụ tạo re lòng khuôn. Vì vậy hình bao và trị số lòng khuôn giống như vật đúc. 1_Mặt ráp mẫu: Mặt ráp mẫu thưòng chọn trùng với mặt ráp khuôn.chọn như hình vẽ: 2_Gối mẫu: Gối mẫu tạo ra tai gối lõi trong khuôn. Vì vậy hình dáng và kích thước gối mẫu lấy theo hình dáng , kích thước gối lõi cộng thêm khe hở cần thiết giữa gối lõi và tai gối lõi. Chiều cao tai gối mẫu: +tai trên: +tai dưới: 3_Dung sai kích thước mẫu: Dung sai kích thước, đọ chính xác của mẫu gỗ liên quan mật thiết tới độ bền của mẫu. Nên ta chọn độ bền cấp 3, dùng cho sản xuất đơn chiếc loại nhỏ và làm khuôn bằng tay (kể cả lượng dư gia công cơ) có: +Với mẫu: +Với lõi và gối mẫu: 4_Gỗ và ghép gỗ: Mẫu gỗ được dùng nhiều rẻ , dễ gia công, ghép dán. Song gỗ kém bền, cơ tính trên thiết diện thay đỏi theo hướng, trương nở gây cong vênh. Vì vậy khi làm mẫu gỗ cần phải khép gỗ , sấy , sơn…có khi người ta dùng cách dán thay vì ghép vì ghép bằng chốt hay vít không đảm bảo bền. Tuỳ theo yêu cầu độ bền của mẫu mà ta chọn cách ghép. Khi khô, gỗ hay bị cong vênh, chiều công tấm gỗ thường ngựoc chiều với chiều cong thớ gỗ, cho nên khi ghép gỗ theo thiết diện ngang, các vòng thớ gỗ không được trùng hướng với nhau theo chiều dọc thớ, các thớ tránh bố trí song song với nhau. Để tăng sức bền mối ghép, bề mặt nên làm hình dạng các mặt bậc. Các tấm ghép cần làm rãnh và vấu ngàm với nhau. Khi cấu tạo bề mặt lớn , cần phân ra nhiều mảnh rồi ghép lại. Những tấm ghép bằng nhiều lớp, nên dán cho hai thớ gỗ ở hai lớp vuông gócvới nhau. Từ đó ta có cách ghép như hình vẽ. 5_Độ hụt mẫu: Ta phải xác định độ hụt mẫu để bù vào sai lệch nhằm đảm bảo độ chính xác của mẫu. Để xác định độ hụt mẫu, trước tiên ta phải định trọng lượng của vật đúc , kể cả lượng dư và lượng thừa: trong đó: nên ta được: D_Thiết kế hệ thống rót: 1_Chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn và chọn hệ thống rót: -Hệ thống rót có nhiệm vụ dẫn kim loại vào điền đầy khuôn , ngăn cản xỉ và các chất bẩn không lọt vào khuôn, đưa xỉ, khí thoát ra ngoài lòng khuôn. Khi chọn chỗ đặt hệ thống rót cần chú ý các nguyên tắc: +Dòng kim loại chảy vào khuôn phải êm, không va đạp vào thành khuôn , lõi làm sỏi cát không sinh bắn toé. +Đường đi của dòng kim loại lên ngắn nhất , mau chóng điền đầy khuôn , tránh nóng quá nhiều một chỗ dễ gây vỡ cát. +Điều hoà được hiện tượng lí nhiệt trong khuôn với vật đúc gang xám khi không dùng đậu ngót nên dẫn kim loại vào chỗ mỏng nhằm làm đều tốc độ nguội giữa các phần dày mỏng, tránh được ứng suất dư, nứt, cũng có khi cần dẫn kim loại vào nhiều chỗ để tránh nung nóng. Chọn kiểu hệ thống rót: Hệ thống rót ngang : các bộ phận của hệ thống rót ngang gồm có: cốc rót, ống rót , rãnh lọc xỉ, rãnh dẫn nằm ngangở mặt phân khuôn, góc tạo thành rãnh dẫn và rãnh lọc xỉ không quá . 2_Tính tổng tiét diện rãnh dẫn ( ): Trong đó: . là tổng tiết dẫn . G là trọng lượng vật đúc (có tính cả hệ thống rót)(kg). . là hệ số cản thuỷ lực của khuônvà hệ thống rót, có giá trị trong khoảng Chọn .t : thời gian rót (s), fụ thuộc nhiều yếu tố như trọng lượng đúc, chiều dày thành, đặc tính khuôn , . Với vật đúc nhỏ , ta có S=2,2 Nên :  : Áp suất trung bình của cột kim loại trong khoảng thời gian điền đầy khuôn(cm). Trong đó : C là chiều cao vật đúc đặt trong khuôn ở vị trí rót(cm) với C=133mm. P là chiều cao phần vật đúc tính từ rãnh dẫn kim loại trở lên, chọn P=0. H là chiều cao cột kim loại lỏng tính từ đáy rãnh tới mặt thoáng. Muốn tính được H ta phải tính sơ bộ kích thước hộp khuôn. Dựa vào bảng 1_17 ta chọn được các kích thước sơ bộ của hòm khuôn ứng với giá trị G=44,2kg. Từ mặt trên mẫu tới mặt trên khuôn Từ mặt dưới mẫu tới thành Từ mẫu tới thành khuôn Từ thành ống rót tới thành khuôn Giữa hai mặt mẫu Từ rãnh lọc xỉ tới mẫu  :là cột áp suất dư tối thiểu của kim loại lỏng, với là khoảng cách lớn nhất từ tâm ống rót tới điểm xa nhất trên vật đúc : Tra bảng 1_19 ta có : Thực tế, kích thước của hòm khuôn là 3_Tính tổng tiết diện rãnh lọc xỉ và tổng ống rót  : Với vật đúc vừa, ta có tỉ lệ : theo tính toán trên , ta được : 4_Tính kích thước cụ thể của hệ thống rót : a, Đường kính của ống rót : Đường kính dưới : Đường kính trên : b.Kích thước ống rót : Dựa vào trọng lượng của vật đúcvà kích thước trên của ống rót, ta tra kích thước cốc rót theo bảng 1_18a, được : c_Rãnh lọc xỉ : Chọn theo tiết diện B ( rãnh dẫn và rãnh lọc xỉ nằm ở hai nủă khuôn khác nhau).Tra bảng 1_20, với ta được : b=34mm h=20mm a=46mm r=5mm d.Rãnh dẫn: Tiết diện rãnh dẫn có thể là hình thang tam giác, bán nguyệt. Loại tam giác và bán nguyệt ít tổn thất nhiệt song khó nổi xỉ và khó cắt khỏi vật đúc. Vì vậy chọn tiết diện hình thang (h=a):2 với : a=h=30mm b=24mm 5_Đậu hơi và đậu ngót: +Đậu hơi có tác dụng dẫn khí ra khỏi lòng khuôn đồng thời là nơi báo hiệu mức kim loại lỏng khi rót. Đậu hơi nên đặt ở chỗ cao nhất của vật đúc. +Đậu ngót có tác dụng bổ xung kim loại cho vật đúc, gang xám co ít nểnất ít khi dùng đậu ngót, trừ trường hợp thành dày quá, ở đây ta không dùng đậu ngót. Đậu hơi: Bề dày đặt đậu hơi A=70mm Đường kính chân đậu hơi : Đường kính trên đậu hơi: E_Quá trình làm khuôn: 1.Xác địnhcác bước cơ bản của làm khuôn: Khi tính toán hệ thống rót đã có kích thước cơ bản của làm khuôn, vì làm khuôn bằng tay nên chỉ được phép nặng dưới 25kg ( kể cả cát không vượt quá60 kg) , chọn hình chữ nhật có kích thước trung bình: Tra bảng 1_20, ta có: 2_Lắp khuôn: Trước khi lắp khuôn , phải qua các bước: đặt lõi, kiểm tra vị trí lõi trong lỗ khi lắp hai nủă khuôn, đặt hệ thống rót, kẹp khuôn. Vì chiều cao của ống rót và cốc rót lớn hơn chiều cao từ vật đúc đến thành khuôn trên nên cốc rót được thiết kế trên hòm khuôn. 3.Trình tự làm hòm khuôn: +Dã khuôn +Tạo hệ thống thoát khí +rút mẫu +Sửa khuôn +lấp khuôn Dã khuôn phải đủ cát bao, rồi gãi cát đều, phải làm sạch trước khi phủ cát bao. Sau khi giữ khuôn và trước khi rút mẫu phải dùng xiên để xăm hơi, tạo hệ thống thoát khí. F_Tính lực đè khuôn: Kim loại lỏng sau khi điền đầy khuôn, sẽ tác dung lên lõi và khuôn một lực đẩy làm khuôn xê dịch, thâm chí nổi khuôn trên. Điều đó sẽ gây ra dò kim loại lỏng, sai lệch lòng khuôn. Để hạn chế nó, người ta phải đè khuôn hay kẹp khuôn. Ta có : Trong đó . n-là hệ số tính đến dòng chảy động của kim loại trong khuôn. Thường chọn Chọn n=1,3 P đẩy lõi (N) P đẩy khuôn (N) Do lõi đặt đứng , nên Nên: Với : Với Ta có : Vậy: vậy lực đè khuôn G_Bản vẽ lắp khuôn.