Thuyết minh Thiết kế công nghệ đúc

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CĐCN VIỆT HUNG KHOA CƠ KHÍ *********o0o********* THUYẾT MINH BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO PHÔI ĐỀ TÀI THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐÚC Giáo viên hướng dẫn: Thầy Phan Chí Dưỡng Sinh viên thiết kế : Nguyễn Văn Tuấn Lớp : 31CĐCK3 Khoa :Cơ khí Hà nội tháng 05 năm 2009 ĐỀ TÀI THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐÚC Số liệu ban đầu Chi tiết : Đối trọng Vật liệu : GX 15-32 Số lượng : 800 Điều kiện Sản xuất : Hàng loạt vừa NHIỆM VỤ THIẾT KẾ I.Bản vẽ -Bản vẽ chi tiết -Bản vẽ đúc -Bản vẽ lồng phôi II.Thuyết minh -Phân tích tính công nghệ đúc của chi tiết , chọn phương án đúc . -Thiết kế vật đúc -Thiết kế mẫu hộp lõi -Chọn hòm khuôn -Chọn hỗn hợp làm khuôn ,lõi -Những tính toán công nghệ -Những chỉ dẫn khác Lời nói đầu Hiện nay các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật phải có kiến thức sâu rộng , đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề thường gặp trong sản xuất,sửa chữa và xử dụng. Môn học công nghệ chế tạo phôi là một môn học nằm trong chưong trình dào tạo ngành cơ khí của trường CĐCN Việt Hung .Mục tiêu của môn học là tạo điều kiên cho người học nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế ,xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo, sản xuất sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể.Môn học còn truyền đạt những chỉ tiêu ,yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo của chúng . Bài tập lớn công nghệ chế tạo phôi là một bước khởi đầu quan trọng cho sinh viên làm quen với quá trinh thiết kế một chi tiết máy . Được sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo ,cô giáo , đặc biệt là thầy Phan Chí Dưỡng đã giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này. Em xin trân thành cảm ơn các thầy cô!. Sinh viên Nguyễn Văn Tuấn  Thiết kế công nghệ đúc Hình vẽ của chi tiết I.Phân tích công nghệ đúc của chi tiết ,chọn phương pháp đúc 1.1. Phân tích công nghệ đúc của chi tiết Theo bản vẽ chi tiết ta thấy thành mỏng nhất là 17mm…Theo bảng B1 ta thấy chiều dày này đẩm bảo khuôn đúc tốt khi rót . Để dễ cho việc làm khuôn và làm lõi ta sẽ điền đầy kim loại vào rãnh then , các lỗ có đường kính 12mm và rãnh suốt d=10mm. 1.2.Chọn phương pháp đúc a)Tính khối lượng vật đúc: Ta tính thể tích của chi tiết theo kích thước ghi trên bản vẽ chi tiết . Khối lượng của chi tiết : M=v.γ Trong đó: γ là khối lượng riêng của kim loại với gang γ=7.2 kg/dm3. V :thể tích chi tiết Thể tích của chi tiết : Ta chia chi tiết thành 9 phần : V1=80.340.18= 489600 (mm3) V2= 80.50.60 = 240000 (mm3) V3= 3,14.312.60 =181052,4(mm3) V4= (mm3) V5=(mm3) V6=(mm3) V7=(mm3) V8=82.10.18=14760 (mm3) V9=(mm3) =>V=V 1+ V2 + V3 + V4 + V5 + V6 – V7 - V8 - V9 =489600 +240000+181052,4 + 45216 + 361728 + 35550 – 149495,4 - 14760 – 5425,92 =1183465,08(mm3) Khối lượng chi tiết : M=v.γ =1183465,08 .7,2 .10-6 =8,52 (kg) Xem hệ thống rót , đậu ngót ,lượng dư chiếm 20% khối lượng vật đúc: =>Khối lượng vật đúc : G= m.1,2 =8,52.1,2 =10,224 (kg). b)Chọn phương pháp đúc: Với số lượng 800 chi tiết và khối lượng vật đúc nhỏ nên ta chọn dạng sản xuất hàng loạt vừa , đúc bằng khuôn cát ,khuôn tươi mẫu gỗ làm bằng tay. Độ chính xác đạt được là cấp III. II.Thiết kế vật đúc 2.1 Chọn mặt phân khuôn phân mẫu Chọn mặt phân khuôn theo kích thước mặt phẳng choán chỗ lớn nhất của vật đúc . Như vậy toàn bộ vật đúc sẽ nằm trong hòm khuôn dưới .Do đó quá trình làm khuôn được dễ dàng thuận lợi, đảm bảo độ chính xác vật đúc cao hơn,sử dụng mẫu liền khối để chế tạo nên độ bền cua mẫu cao hơn 2.2 Xác định lượng dư Lượng dư gia công là lượng kim loại được cắt gọt đi trong quá trinh gia công để chi tiết đạt độ chính xác và độ bóng bề mặt . Trong chi tiết này dựa vào yêu cầu ở bản vẽ chi tiết ,tra B7 (HĐTKCND) ta có lượng dư các mặt như sau: Mặt trên 5 mm Mặt dưới 4 mm Mặt bên 4mm. Lượng dư các mặt được biểu diễn trên bản vẽ đúc. Sai lệch về kích thước vật đúc là 1,5mm. 2.3 Xác định độ xiên thành bên Vật đúc có các thành 18mm, 42mm, 60mm và 72 mm là không cần gia công sau khi đúc . Độ xiên của các thành là như sau : Thành 18mm là 30. Thành 42mm là 1,50 Thành 60mm và 72 mm là 10. Tất cả các thành đều là độ xiên “trừ”. 2.4 Xác định bán kính góc lượn (mm) R=r +b =(3,5 +17) ÷(5,8 +17) =20,5 ÷22,8 (mm) Ta chọn r=5 mm và R=10 mm 2.5 Lượng bù co. Vật đúc co khối lượng nhỏ và có lõi lên lượng co không đáng kể ( khoảng 0,9%). 2.6 Thiết kế lõi và đầu gác Dựa vào bản vẽ chi tiết ta thấy chi tiết chỉ có một lỗ là làm lõi.Kích thước ,góc nghiêng , đầu gác lõi ,khe hở giữa đầu gác lõi và ổ gác được xác đinh theo B15-B17 và kích thước các đầu gác như sau: Đầu gác dưới : h=40 mm =70 S1=0.5 mm Đầu gác trên: h1=25 mm =100 S1=0,15 mm S2=0,25 mm S3=1,5 mm III.Thiết kế hệ thống rót , đậu hơi, đậu ngót 3.1 Chọn kiểu hệ thống rót , đậu hơi, đậu ngót a)Chọn kiểu hệ thống rót Xét các kiểu hệ thống rót ,ta thấy rót từ bên hông vào rất thích hợp , nên chọn kiểu rót này . b)Chọn loại và kích thước hòm khuôn Chọn khuôn đúc bằng gang .Theo B28 ta có : Khoảng cách giữa mặt trên vật đúc và mặt trên hòm khuôn : a=50mm Khoảng cách giữa mặt dưới của vật đúc và thành hòm khuôn: b=50mm Khoảng cách giữa mặt bên của vật đúc và thành hòm khuôn : c=40mm Khoảng cách giữa ống rót và thành hòm : d=50mm Khoảng cách giữa vật đúc và rãnh lọc xỉ : e=30mm Vậy kích thước hòm khuôn: Chiều cao nửa khuôn trên: Ht=a+h1=50 +25 =75mm. Chiều cao nửa khuôn dưới : Hd=b +h +hvđ= 50+40 +90 =180mm Chiều dài hòm khuôn : L= 2C +Lvđ =2.40 + 392 =472 mm Chiều rộng hòm khuôn : B =e +d +c +Bvđ=30 +50 +40 +142 =272 mm Chiều cao hòm khuôn : H=Ht +Hd= 75 +180 =255mm Với những thông số của hòm khuôn như trên ,dựa vào hình 54 (HDTKVD) ta chọn được kích thước của hòm khuôn theo tiêu chuẩn : c) Đậu hơi , đậu ngót Được đặt ở vị trí cao nhất của vật đúc , thông số được ghi tại bản vẽ lồng phôi. 3.2 Tính toán hệ thống rót Theo B19 ta có : Tiết diện một rãnh dẫn : 0,65 ÷ 0,85 cm2 Chiều dài rãnh dẫn : 25 ÷30 mm. Thời gian rót : T=k. =1.4. =10 (giây). Vận tốc dâng kim loại : V= ==0,9 (cm/giây). Diện tích tiết diện hẹp nhất : Fmin= Trong đó : hTB =H0 - Trong đó : H0 là áp suốt thuỷ rĩnh lớn nhất P là chiều cao vật đúc trên rãnh dẫn C là chiều cao vật đúc ở vị trí rót . (mm) =13(cm) Fmin=(cm2). Chọn số rãnh là 3 ; Frd =0,75 cm2 ∑Frd=3.0,75 =2.25 (cm2). Theo tỷ lệ :∑Frd : Flx : Fôr =1 : 1,06 : 1.1 Flx =2,25.1,06 = 2,385 (cm2) Fôr = 2,25 . 1,1 = 2,475 (cm2) Tra bảng 21 ta có : Kích thước rãnh dẫn : a=18 mm b=15 mm h=4 mm Kích thước rãnh lọc xỉ : a=16 mm b=13 mm h=16 mm Đường kính ống rót : (cm) =18 (mm). Tra bảng 21 với kích thước d=18 mm ta có : D=70 mm D1=50 mm H=70 mm IV.Thiết kế mẫu và hộp lõi . 4.1 Chọn vật liệu chế tạo mẫu ,hộp lõi Chọn vật liệu chế tạo mẫu và hộp lõi bằng gỗ ghép trái thớ để tránh công vênh. 4.2 Hình dáng kích thước mẫu hộp lõi a) Kích thước và hình dáng của mẫu Tại bản vẽ mẫu b) Hình dáng và kích thước hộp lõi Tại bản vẽ hộp lõi V.Chọn vật liệu và hỗn hợp làm khuôn ,lõi 5.1 Chọn vật liệu và hỗn hợp làm khuôn Theo B29 ta chọn hỗn hợp làn khuôn là loại cát áo khuôn tươi(để đúc các vật đúc gang có khối lượng nhỏ hơn 200 kg). Với các thành phần khối lượng (%) : Độ ẩm :4,5÷ 5,5% Cát cũ 45 ÷ 75 % Hỗn hợp cát mới : 21 ÷ 51 % Bột than 3÷5 % Lượng đất sét làm chất kết dính : 8÷ 10% Hỗn hợp được chọn có tính chất : Cỡ hạt : 0,16÷ 0,2 Độ thông khí : 40÷ 70 Độ bền nén tươi đạt 4÷5 N/cm2 5.2 Chọn vật liệu và hỗn hợp làm lõi Theo B30 ,Với trường hợp lõi có kếtcấu đơn giản , ta chọn hỗn hợp làm lõi loại IV. Các thành phần khối lượng (%) Lượng đất sét : 5÷7 Cát thạch anh : 93÷59 Đất sét 7÷1 Mùn cưa : 0÷2 Nước bã giấy : 2÷3 Có các tính chất : Độ thông khí: 70 Độ ẩm : 4÷5 % Độ bền nén tươi : 1,5÷ 2,5 N/cm2 Độ bền kéo khô: 20÷ 30 N/cm2 VI. Tính lực đè khuôn 6.1 Tính lực đẩy lên khuôn Theo công thức : Pd =V.γ Trong đó : V là thể tích khối kim loại lỏng ở khuôn trên γ: là khối lượng riêng Với gang :γ =7,2 kg/dm3 Với cát : γ = 1,5 kg/dm3 V=0 (do vật đúc nằm hoàn toàn ở khuôn dưới ) 6.2.Tính lực đẩy lõi ADCT : Pdl =Vlõi .γ Trong đó : γ là khối lượng riêng của hợp kim lỏng . Vlõi là thể tích của lõi chìm trong kim loại chịu lực đẩy Achimet. Vlõi = 0 (do lõi đứng). Pdl = 0. 6.3 Tính lực đè khuôn ADCT: Q = (Pd - mkt).n Trong đó : m là khối lượng khuôn trên n : là hệ số an toàn thường là 1,3÷1,4 mkt = mhòm tên +mcát trên mcát trên=Vcát.γ Trong đó Vcát =130.500.500 =32500000 (mm3) mcát trên =1,5 . 32500000 . 10-6 = 48,75 (kg) m.hòm trên =(600-500).130.500 7,2 .10-6=46,8 (kg) mkt =48,75 +46,8 =95,55 (kg) Q = (0 – 95,55) .1,3 = - 124215 (kg) Vậy không cần lực kẹp khuôn. VII.Tính phối liệu 7.1 Thành phần vật đúc và vật liệu kim loại Mác gang cần đúc là gang GX 15-32.Căn cứ vào B33 ta có : Các bon (C) : 3,5 ÷ 3,7% Manggan (Mn) : 0,5÷0,8% Silic (Si) : 2 ÷ 2,4% Photpho (P): < 0,3% Lưu huỳnh (S): < 0,15% 7.2 Tính toán phối liệu a)Tính cho 100 kg Ta lấy giá trị trung bình của các thành phần để tính toán C : 3,6% Si : 2,2% Mn: 0,7% Với tỷ lệ cháy hao đã cho Si : 10 ÷ 20% Mn : 15÷25% Ta cần nấu gang từ vật liệu có thành phần như sau: Si = 2,2.1,15 = 2,53 % Mn = 0,7 . 1,2 = 0,84 % Theo bảng 34 và 35 (HDTKCND) ta có : Gang đúc 1 (GĐ1) : 2,7 ÷ 3,2% Si ; 0,91 ÷ 1,3% Mn Gang đúc 2 (GĐ2) : 2,2 ÷ 2,7% Si ; 0,91 ÷ 1,3% Mn Gang máy cũ 2 (GM II): 1,8 ÷ 2,2 % Si ; 0,4 ÷ 0,6% Mn Lấy trị số trung bình để tính toán : Gọi A là điểm ứng với thành phần Mn và Si trong gang đúc 1: A = (1,1 ; 2,95) Gọi B là điểm ứng với thành phần Mn và Si trong gang đúc 2: B=(1,1 ; 2,45) Gọi C là điểm ứng với thành phần Mn và Si trong gang máy cũ 2 : C=(0,5 ; 2) Nối các điểm A,B,C ta được tam giác ABC trên hệ trục toạ độ thành phần (Mn ; Si).Nếu gọi M là điểm biểu diễn hàm lượng của phôi liệu cần tính . Trên đồ thị thấy điểm M(0,84 ; 2,53) là điểm nằm trong tam giác ABC .Vậy cả 3 nghiệm đều dương. Gọi X là khối lượng của gang đúc 1 Y là khối lượng của gang đúc 2 Z là khối lượng của gang máy cũ 2 Lập phương trình bậc nhất với X,Y,Z ta có : Giải hệ phương trình ta có: X=55 Y=1,7 Z=43,3 b)Tính cho một mẻ liệu: Với đuờng kính lò 450 mm ,căn cứ vào B31 ta có: Năng suốt lò :1000 kg/h. Lượng than cốc trong một mẻ liệu: 16 kg Lượng đá vôi: 5 kg Tỷ lệ giữa than cốc và kim loại là 10% Vậy khối lượng kim trong một liệu là: Mkl==160 (kg) Vậy khối lượng phôi liệu trong một mẻ là: Khối lượng gang đúc 1 : GĐ1: 160 . 55% =88 (kg) Khối lượng gang đúc 2 : GĐ2: 160 . 1,7%= 2,72 (kg) Khối lượng gang máy cũ 2: GM II: 160 . 43,3% =69,28 (kg) VIII Thuyết minh chỉ dẫn khác 8.1.Thuyết minh quá trình làm khuôn Quá trình làm khuôn được thực hiện như sau: Đặt nửa mẫu dưới,mẫu phụ và hòm khuôn dưới lên tấm đỡ phẳng .Phủ lớp cát áo bao kín bề mặt sau đó phủ cát đện lên trên lớp cát áo đầm chặt theo từng lớp 20 ÷ 40 mm.Gạt phẳng xiên tạo lỗ khí thoát hơi. lật hòm khuôn dưới lên ,lắp nửa mẫu trên vào mẫu dưới . Đặt hòm khuôn trên lên hòm khuôn dưới và định vị hai hòm. Đặt mẫu phụ, lắp hệ thống rót ,hệ thống hơi ,rắc cát vàng phân cách hai nửa khuôn .Phủ cát áo ,cát đệm đầm chặt gạt phẳng ,xiên lỗ thoát hơi ,rút mẫu ổng rót ,phễu rót ra.Lật hòm khuôn trên ,lấy mẫu ,mẫu phụ và các bộ phận của hệ thống rót ra khỏi khuôn ,sửa lại lòng khuôn ,mặt phân khuôn,tạo rãnh lọc xỉ.Lấy mẫu ra khỏi hòm khuôn dưới ,sửa lòng khuôn ,mặt phân khuôn ,tạo rãnh dẫn. 8.2.Thuyết minh quá trình làm lõi Quá trình làm lõi được thực hiện như sau: Lắp hộp lõi đổ hỗn hợp làm lõi vào hốc đầm chặt gạt phẳng làm đường thoát hơi cho lõi