Bài tập lớn phần đúc - Thiết kế đúc cho chi tiết máy số 22

Bài tập lớn phần đúc Yờu cầu: Thiết kế đúc cho chi tiết máy số 22. Vật liệu : Gang xám, đúc trong khuôn cát tươi. Dạng sản xuất : hàng loạit nhỏ ( mấu gỗ). Phần I : THUYếT MINH I.Phõn tớch tớnh cụng nghệ của chi tiết cần đỳc: Vật đỳc cú hình dạng phức tạp ,bề mặt ngoài cú hỡnh dạng răng rất khú thực hiện trong cụng nghệ đỳc nhưng cú thể gia cụng cơ tạo hỡnh từ phụi phẳng (như tiện với dao hợp lớ). Vỡ vậy thực hiện đỳc ta đỳc phẳng mặt ngoài.Bản vẽ chi tiết được sửa lại để phự hợp cụng nghệ đỳc II.Tớnh toỏn thành lập bản vẽ đỳc Trờn cơ sở bản vẽ chi tiết ta thành lập bản vẽ đỳc với cỏc bước: 1.Chọn mặt phõn khuụn : Ta cú nhiều cỏch bố trớ mặt phõn khuôn nhưng để thuận lợi cho việc bố trớ lừi ,việc phõn bố chắc chắn kim loại trong vật đỳc và đảm bảo thuận lợi cho cỏc bề mặt cần gia cụng cơ ta cho toàn bộ mẫu vào một hũm khuôn. Kớch thước lớn nhất của vật đỳc bằng 600mm cũn chiều cao vật đỳc là 400 mm nờn việc bố trớ vật đỳc vào một hũm khuôn khụng làm ảnh hưởng cấu trỳc kim loại của chi tiết cần đỳc Với cỏch phõn tớch như thế ta chọn mặt phõn khuôn ở phớa trờn cựng vật đỳc (như hình vẽ), chỗ tiếp giỏp thiết diện lớn nhất ( 600 mm). 2.Xỏc định lượng dư gia cụng cơ Vật đỳc cú tất cả 7 bề mặt cần gia cụng cơ. Do đỳc bằng khuôn cỏt, vật liệu đỳc là gang xỏm, đỳc bằng tay và khụng cú yờu cầu đặc biệt nờn cấp chớnh xỏc được chọn bằng 3. Kớch thước lớn nhất vật đỳc bằng 600 mm , tra bảng I.4 ta nhận được cỏc kết quả : Mặt bờn lấy lượng dư gia cụng cơ bằng 5 mm Mặt trờn lấy lượng dư gia cụng cơ bằng 7 mm Mặt dưới lấy lượng dư gia cụng cơ bằng 5 mm Những bề mặt khụng cú yờu cầu gia cụng cắt gọt khụng cú lượng dư gia cụng cơ mà cũn cú thể rỳt đi một chỳt để khấu hao độ ngút khuôn cỏt. 3.Thiết kế thành chuyển tiếp chiều dày vật đỳc Để giảm ứng suất dư ta phải thiết kế phần chuyển tiếp giữa thành dày với thành mỏng.Vật đỳc nghiờn cứu cú khỏ nhiều phần chuyển tiếp nhưng một số đó cú sẵn gúc lượn chuyển tiếp ( R12, R10) .Phần cần thiết kế thành chuyển tiếp và gúc lượn cũn lại là phần giữa thành trong trụ ỉ240 và thành ngang Chiều dày thành bờn là 30 mm cũn chiều dày phần ngang tớnh ra bằng 52 mm; do đú tỷ số A/a =52/30 =1,73<1,75.Do đú ta làm gúc lượn với bỏn kớnh lượn trong là: R = (A+a)/5 = (52+ 30)/5 = 16,4 mm Lượng dư gia cụng cơ tương ứng được bố trớ phớa mặt bờn thành nhỏ. 4.Xỏc định độ dốc rỳt mẫu Căn cứ chiều cao vật đỳc để thuận lợi cho quỏ trỡnh rỳt mẫu ta thiết kế mẫu là mẫu gỗ với kớch thước lớn nhất bằng 600 mm. Chiều cao vật đỳc phần trờn(ỉ600) khi kể cả lượng dư gia cụng cơ là 240 + 7.2=254 mm. Tra bảng I.5 và do mặt xột là mặt ngoài nờn ta chọn gúc rỳt mẫu bằng 0,5o Phần dưới (ỉ300) cú chiều cao danh nghĩa là 160mm,khi kể cả lượng dư gia cụng cơ thỡ bằng 165 mm ; tra bảng I.5 ta chọn gúc rỳt mẫu bằng 0,75o 5.Xỏc định dung sai kớch thước cho vật đỳc Để đảm bảo vật đỳc cú kớch thước,trọng lượng đỳng yờu cầu cần phải quy định dung sai kớch thước và trọng lượng. Vật đỳc cú kớch thước lớn nhất là 600 mm,cấp chớnh xỏc được chọn là 3 nờn tra bảng I.7 ta thu đượcdung sai của cỏc kớch thước như sau : ỉ600 ± 4,0 ỉ300 ± 3.0 ỉ240±2,2 ỉ490 ± 3,0 ỉ200 ± 2,2 ỉ100 ± 1,8 ỉ60 ± 1,2 28 ± 1,2 6. Thiết kế lừi Dựa vào nguyờn tắc xỏc định số lừi, đồng thời kết hợp với cỏch xỏc định mặt phõn khuôn ở trờn ta đưa toàn bộ vật đỳc vào một hũm khuôn với cỏch xỏc định lừi cụ thể như sau : - Để tạo hỡnh dạng hai rónh trũn xoay phần trờn ,dưới và 4 lỗ đối xứng ỉ60 ta thiết kế phần nhụ; khuôn trờn chứa phần nhụ để tạo rónh to trũn xoay và 4 lỗ ỉ 60; khuôn dưới chứa phần nhụ để tạo rónh nhỏ. - Thiết kế lừi duy nhất ở vị trớ đứng để tạo hỡnh dạng trụ trong nhằm mục đớch đảm bảo độ động tõm (ỉ240 và ỉ 100). Hai đầu gối lừi thuộc tương ứng hai khuôn trờn và dưới. Chiều cao lừi khi tớnh đến cả lượng dư gia cụng cơ bằng : L = 400 – 60 +5 +7 = 352 ( mm) Đường kớnh lừi phần to: ỉ(240 – 2x5) = ỉ230 Đường kớnh phần lừi nhỏ : ỉ(100 – 5x2) = ỉ 90 Tra bảng I.10 ta nhận được chiều cao tai gối lừi dưới (tương ứng với D=230 mm và L=352 mm) là 50mm. Tra bảng I.11 tương ứng với chiều cao gối lừi dưới bằng 50 mm ta nhận được chiều cao tai gối lừi trờn là 30 mm Gúc nghiờng của gối mẫu và gối lừi được xỏc định từ bảng I.13 ,tương ứng với chiều cao gối lừi h =50 mm ta nhận được : Gúc nghiờng gối lừi trờn : β = 10 0 Gúc nghiờng gối lừi dưới : α = 7 0 Tra bảng I.14 ta nhận được cỏc giỏ trị khe hở cần thiết giữa gối lừi và tai gối lừi tương ứng với giỏ trị h1max = 50 mm và chiều cao L = 352 mm ta cú: Khe hở phớa trờn : s1 = 1,0 mm Khe hở phớa dưới : s2 = 1,0 mm Từ cỏc số liệu đó tớnh và chọn được ở trờn ta thành lập được bản vẽ chung của hộp lừi. (bản vẽ lừi). Bản vẽ đỳc được thành lập từ tất cả cỏc dữ liệu đó tớnh được. III Tớnh toỏn và thành lập bản vẽ mẫu Bản vẽ mẫu được thành lập căn cứ từ bản vẽ đỳc ,thể hiện được mặt ỏp mẫu ,cỏch ghộp gỗ đồng thời cỏc bộ phận của mẫu như chốt định vị ,cỏch tạo bỏn kớnh lượn cỏc miếng rời.Mẫu cú chức năng tạo bề mặt lũng khuôn nờn hỡnh dạng mẫu khụng những phải thỏa món dung sai kớch thước vật đỳc mà cũn phải phự hợp với cỏch bố trớ phần nhụ và lừi. Do đú ta thành lập bản vẽ mẫu với cỏc bước như sau: 1.Chọn mặt phõn mẫu Từ cỏch chọn mặt phõn khuôn ở trờn ta đó đưa toàn bụ vật đỳc vào một hũm khuôn nờn mẫu là mẫu liền khối. Mặt rỏp mẫu trựng với mặt rỏp khuôn ( mặt phõn khuôn ). Hỡnh dạng mẫu giống lũng khuôn, với vật đỳc đang xột thỡ mẫu đặc ở phần giữa để tạo phần rỗng chứa lừi và rỗng thành bờn để tạo phần nhụ. 2.Gối mẫu Gối mẫu tạo ra tai gối mẫu trong hũm khuôn.Vỡ vậy hỡnh dạng và kớch thước gối mẫu lấy theo hỡnh dạng kớch thước gối lừi cộng thờm khe hở cần thiết giữa gối lừi và tai gối lừi. Từ đú ta xỏc định được chiều cao tai gối mẫu như sau : Tai trờn : ht = 30 + 1 = 31 ( mm) Tai dưới : h d = 50 + 1 = 51 ( mm ) Gúc nghiờng gối mẫu trựng với gúc nghiờng gối lừi : Gúc nghiờng gối mẫu trờn : β = 10 0 Gúc nghiờng gối mẫu dưới : α = 7 0 3.Dung sai kớch thước mẫu Dung sai kớch thước ,độ chớnh xỏc gỗ cú liờn quan mật thiết đến độ bền mẫu.Mẫu làm bằng tay, dựng gỗ thường nờn cấp chớnh xỏc cú thể chọn bằng 3. Từ đú tra bảng I.16 tương ứng khi cụng nghệ làm khuôn bằng tay, cấp chớnh xỏc 3, mẫu gỗ dựng sản xuất đơn chiếc loại nhỏ ta cú (kớch thước danh nghĩa tớnh đến cả lượng dư gia cụng cơ) : ỉ610 ± 1,5 ỉ310 ± 1,5 ỉ250±1,0 ỉ500 ± 1,5 ỉ210 ± 1,0 ỉ110±0,8 ỉ60 ± 0,6 28 ± 0,5 Với lừi và gối lừi chọn: + Phần trờn : ỉ90 ± 0,6 + Phần dưới : ỉ230 ± 1,0 4.Gỗ và ghộp gỗ Trong cụng nghệ đỳc,mẫu gỗ được dựng nhiều do cỏc đặc tớnh thuận lợi như : dễ tạo hỡnh, dễ gia cụng, ghộp, dỏn …Song mẫu gỗ thường kộm bền, cơ tớnh kộm đồng thời thiết diện thay đổi theo hướng, dễ bị co ngút cong vờnh.Vỡ vậy khi làm mẫu gỗ thường phải ghộp gỗ, sấy, sơn .. . Tựy từng yờu cầu riờng mà cú cỏc cỏch ghộp khỏc nhau . 5.Tớnh trọng lượng vật đỳc Độ hụt mẫu cần được xỏc định để bự vào sai lệch nhằm bảo đảm độ chớnh xỏc của mẫu.Để xỏc định độ hụt mẫu trước tiờn ta phải tớnh trọng lượng vật đỳc ,cú tớnh đến cả lượng dư và lượng thừa. G = V . γ Trong đú γ gang xỏm = 7,8 ( g/cm3) V = V1 + V2 + V3 + V4 Trong đú : V1 = Л .240. (3002 – 2452 ) = 22600618 (mm3) = 22600 (cm3) V2 = Л.140. ( 1002 – 502 ) = 3298672 (mm3) = 3299 ( cm3) V3 = Л.280. ( 1502 – 1202) = 7125132 ( mm3)=7125 cm3 V4 = Л.28. (452 – 302).2 = 98960.2 (mm3)= 198 cm3 V5 = Л.80.( 1202 – 1002 ) = 1105841 (mm3) =1106 cm3 Do đú ta cú V = 34328 cm3 Từ đú ta tớnh được trọng lượng vật : G = 34328 .7,8 = 267758 (gam) =268 (kg) IV.Tớnh toỏn thiết kế hệ thống rút 1.Chọn phương ỏn dẫn kim loại vào khuụn Hệ thống rút cú nhiệm vụ dẫn kim loại vào khuôn. Hệ thống rút tiờu chuẩn thỏa món được cỏc yờu cầu : Đảm bảo dũng chảy ờm và liờn tục Cú tỏc dụng lọc xỉ để kim loại đỳc cú độ sạch cao Mất mỏt nhiệt ớt để đảm bảo nhiệt độ rút cao Hệ thống rút đảm bảo thời gian rút là ngắn nhất, trỏnh gõy tập trung nhiệt làm hỏng khuôn. Từ cỏc yờu cầu đú và do vật đỳc được bố trớ vào một hũm khuôn ta chọn hệ thống rút dẫn kim loại vào lũng khuôn theo đường đứng nằm toàn bộ ở hũm khuôn trờn, ngoại trừ rónh dẫn. Cỏc bộ phận cần cú là: cốc rút, ống rút, rónh lọc xỉ, rónh dẫn. 2.Tớnh tổng diện tớch tiết diện rónh dẫn Về nguyờn tắc kim loại qua rónh dẫn trong một dơn vị thời gian phải bằng khối lượng của vật đỳc.Do đú ta cú : Trong đú : γ=7,8g/cm3 là trọng lượng riờng của gang xỏm V: Thể tớch vật đỳc t : Thời gian kim loại chảy điền đầy khuôn Hay cú thể tớnh: Vật đỳc nhỏ nờn ta chọn hệ số μ = 0,50 Thời gian đỳc do vật đỳc cú G<450 kg nờn t=s.G1/2. Chiều dày thành vật đỳc chỗ dày nhất là 100 mm Do đú hệ số s chọn bằng 1,7 Vậy: t = 1,7.2671/2 =28 (s) Cột ỏp suất trung bỡnh Hp = H – p2/(2c) (2) C là chiều cao vật đỳc trong khuôn đỳc bằng chiều cao vật đỳc và bằng 400 mm P là phần vật đỳc tớnh từ rónh dẫn kim loại trở lờn.Do chọn cỏch kim loại vào khuôn từ phớa trờn nờn cú p = 0 Để tớnh chiều cao cột kim loại H ta xỏc định sơ bộ kớch thước khuôn. Tra bảng I.17 căn cứ trọng lượng vật đỳc = 267 kg ta nhận được Khoảng cỏch từ mặt trờn mẫu tới mặt trờn khuôn (h1)= 120mm Khoảng cỏch từ mặt dưới mẫu tới thành (h2) = 120mm Khoảng cỏch từ mẫu tới thành khuôn (a) = 70 mm Khoảng cỏch từ thành ống rút tới thành khuôn (c1) = 80 mm Khoảng cỏch từ rónh lọc xỉ tới mẫu (b) = 70 mm Do đú ta cú : H = h1 + p = 120 + 240 = 360 (mm) Từ đú lắp vào (2) ta tớnh được Hp = 360 – 02/(2.400) = 360 ( mm)=36 cm Thay thế cỏc đại lượng vào (1) và do tớnh cả trọng lượng hệ thống rút ta được : Chiều cao ống rút : hụ = hv + hd = L 1 tgα + hv (3) trong đú L1 là khoảng cỏch từ tõm ống rút tới điểm xa nhất trờn vật đỳc trờn phương nằm ngang ,ở trờn ta đó xỏc định được khoảng cỏch từ rónh lọc xỉ tới mẫu là b = 70 mm Do đú L1 = b+ 600 = 670 mm và từ bảng I.19 ta xỏc định được giỏ trị của α = 70 Cũn hv = p = 0 mm Thay vào (3) t a được : hụ = 0 + 670 . tg70 = 82 ( mm) 3.Tớnh tổng diện tich lọc xỉ và tổng diện tớch ống rút Vật đỳc cú trọng lượng 267 kg thuộc loại vừa nờn ta chọn tỷ lệ Fdẫn : F lọc xỉ : F ống rút = 1 : 1,1 : 1,15 Do đú ta cú Flọc xỉ = 1,1 Fdẫn = 1,1 .13 = 14,5 (cm2) F ống rút = 1,15 Fdẫn = 1,15.13 = 15 ( cm2 ) 4.Tớnh kớch thước cụ thể của hệ thống rút 4.1 Ống rút Chiều cao ống đó chọn ở trờn bằng 82 mm Đường kớnh d2 của ống rút được xỏc định : d2 = [ (4.Fống rút)/ Л]1/2 = [ (4.15)/ Л]1/2 = 4,4cm = 44 mm Do d2 > 40 mm nờn ta chia rónh dẫn thành hai phần với đường kớnh phần trờn :d1 = 1,15 d2 = 51 (mm) 4.2 Rónh lọc xỉ Do ta bố trớ toàn bộ vật đỳc vào một hũm khuôn nờn ta dựng rónh lọc xỉ hỡnh thang cao như hỡnh vẽ (tiết diện ngang ) Tra bảng I.19 với diện tớch ngang là 16,5 cm2 ta được cỏc kết quả : Đỏy lớn a = 44mm,Đỏy bộ b = 29 mm,Chiều cao h = 44 mm 4.3 Rónh dẫn Vật đỳc cú kớch thước ngang khỏ lớn so với kớch thướcđứng , để thực hiện đỳc ớt tổn thất nhiệt ,ớt sinh ngút ta chọn rónh dẫn hỡnh thang dẹt với loại cú h = 0,5.a Từ diện tớch ngang bằng 17,3 cm2 ta cú ( tra bảng I.20) Đỏy lớn a = 46 mm.Đỏy nhỏ b = 40 mm.Chiều cao h = 23 mm 4.4 Cốc rút Do khụng cú ống rút nờn cốc rút chỉ phụ thuộc trọng lượng vật đỳc. Vật đỳc cú trọng lượng vừa,ta bố trớ cốc rút cú hai đường dẫn kim loại vào khuôn.Do đú tra bảng I.18b ta nhận được kớch thước của cốc rút như sau: B = 210 mm , h= 147 mm , L = 273 mm 4.5.Đậu ngút-đậu hơi Do vật đỳc cú kớch thước và trọng lượng khụng nhỏ,phần thành lại khỏ dày nờn ta bố trớ đậu ngút. Đậu ngút được đặt tại thành ngoài cựng với kớch thước được xỏc định như sau : (thành nơi đặt đậu ngút dày 55mm) Chiều cao đậu ngút bố trớ đỳng bằng chiều cao hũm khuôn trờn và chọn sơ bộ bằng 82mm; với thành đặt đậu ngút dày 55mm thỡ theo bảng I.22 phải chọn h≥ 56 mm nờn ta chọn lại chiều cao đậu ngút và cũng đỳng là của hũm khuôn trờn bằng 82 mm..Lỳc đú kớch thước trờn xỏc định được : d2 = 29 mm ,kớch thước dưới d1 = 22 mm,bề rộng lỗ vào kim loại là d= 18 m , chiều đài nghiờng r = 2 mm V. Tớnh lực đố khuụn Khi đỳc, lượng kim loại rút vào khuôn cú khối lượng (đó xỏc định ở trờn ): G = 268 kg Khối lượng khuôn trờn ( phần gõy ra lực đố khuôn) : GKhuon trờn = VKhuon trờn . γ cỏt Chọn hũm khuôn kiểu 1 ta được cỏc kớch thước của hũm khuôn (khuôn chọn gang). T=8mm ; b1 = 17mm ; h1 =8mm,h2=12 mm Với cỏc kớch thước sơ bộ đó chọn kết hợp với kớch thước mẫu ta chọn khuôn hỡnh chữ nhật với cỏc kớch thước  : chiều ngang khuôn bằng 600 + 80+ 70 = 750 mm Chiều cao phần hũm khuôn trờn : h1 = 82 mm (bằng chiều cao đậu ngút) Chiều cao hũm khuôn dưới : h2 = 400 +120 =520 mm Do đú Vkhuon trờn = 75.8,2.75= 46125 cm3 Vậy Gkhuon trờn =46125 . 2,3 = 106088g=106 kg Lừi đứng lờn khụng cú lực đẩy. Như vậy Gkhuon trờn < Gvật đỳc Do đú ta phải tạo lực kẹp khuôn bằng cỏch đặt một tải trọng phụ đố phớa hũm khuôn trờn  : Gphụ ≥ 268 -106 = 162 kg VI. Vẽ và thuyết minh quỏ trỡnh làm khuụn 1/Quỏ trỡnh làm khuụn Phương phỏp làm khuôn được ỏp dụng là phương phỏp làm khuôn bằng tay với cỏc bước : Gió khuôn: Vật đỳc được bố trớ nằm toàn bộ trong một hũm khuôn, mẫu đó được chuẩn bị (mẫu liền khối ).Từ đú ta chỉ việc bố trớ hũm khuôn dưới ,phủ cỏt đệm ,đạt mẫu rồi dằm chặt. Hũm khuôn trờn để tạo phần nhụ trờn được tạo khi đó cú hũm khuôn dưới.Ở đõy cú bố trớ them hệ thống rút và đậu ngút. ở vị trớ hợp lý. Tạo hệ thống thoỏt khớ sau khi đó cú khuôn bằng cỏch dung que xiờn nhiều lỗ nhỏ vào cả hai hũm khuôn. 2/Lắp khuụn Quỏ trỡnh lắp khuôn được thể hiện như trong bản vẽ lắp khuôn Phần II : bản vẽ Mục lục