Đề tài Thiết kế đúc cho chi tiết máy số 22

Bµi tËp lín phÇn ®óc Yêu cầu: ThiÕt kÕ ®óc cho chi tiÕt m¸y sè 22. VËt liÖu : Gang x¸m, ®óc trong khu«n c¸t t­¬i. D¹ng s¶n xuÊt : hµng lo¹it nhá ( mÊu gç). PhÇn I : THUYÕT MINH I.Phân tích tính công nghệ của chi tiết cần đúc: Vật đúc có h×nh d¹ng phức tạp ,bề mặt ngoài có hình dạng răng rất khó thực hiện trong công nghệ đúc nhưng có thể gia công cơ tạo hình từ phôi phẳng (như tiện với dao hợp lí). Vì vậy thực hiện đúc ta đúc phẳng mặt ngoài.Bản vẽ chi tiết được sửa lại để phù hợp công nghệ đúc II.Tính toán thành lập bản vẽ đúc Trên cơ sở bản vẽ chi tiết ta thành lập bản vẽ đúc với các bước: 1.Chọn mặt phân khuôn : Ta có nhiều cách bố trí mặt phân khu«n nhưng để thuận lợi cho việc bố trí lõi ,việc phân bố chắc chắn kim loại trong vật đúc và đảm bảo thuận lợi cho các bề mặt cần gia công cơ ta cho toàn bộ mẫu vào một hòm khu«n. Kích thước lớn nhất của vật đúc bằng 600mm còn chiều cao vật đúc là 400 mm nên việc bố trí vật đúc vào một hòm khu«n không làm ảnh hưởng cấu trúc kim loại của chi tiết cần đúc Với cách phân tích như thế ta chọn mặt phân khu«n ở phía trên cùng vật đúc (nh­ h×nh vÏ), chỗ tiếp giáp thiết diện lớn nhất ( 600 mm). 2.Xác định lượng dư gia công cơ Vật đúc có tất cả 7 bề mặt cần gia công cơ. Do đúc bằng khu«n cát, vật liệu đúc là gang xám, đúc bằng tay và không có yêu cầu đặc biệt nên cấp chính xác được chọn bằng 3. Kích thước lớn nhất vật đúc bằng 600 mm , tra bảng I.4 ta nhận được các kết quả : Mặt bên lấy lượng dư gia công cơ bằng 5 mm Mặt trên lấy lượng dư gia công cơ bằng 7 mm Mặt dưới lấy lượng dư gia công cơ bằng 5 mm Những bề mặt không có yêu cầu gia công cắt gọt không có lượng dư gia công cơ mà còn có thể rút đi một chút để khấu hao độ ngót khu«n cát. 3.Thiết kế thành chuyển tiếp chiều dày vật đúc Để giảm ứng suất dư ta phải thiết kế phần chuyển tiếp giữa thành dày với thành mỏng.Vật đúc nghiên cứu có khá nhiều phần chuyển tiếp nhưng một số đã có sẵn góc lượn chuyển tiếp ( R12, R10) .Phần cần thiết kế thành chuyển tiếp và góc lượn còn lại là phần giữa thành trong trụ Ø240 và thành ngang Chiều dày thành bên là 30 mm còn chiều dày phần ngang tính ra bằng 52 mm; do đó tỷ số A/a =52/30 =1,73<1,75.Do đó ta làm góc lượn với bán kính lượn trong là: R = (A+a)/5 = (52+ 30)/5 = 16,4 mm Lượng dư gia công cơ tương ứng được bố trí phía mặt bên thành nhỏ. 4.Xác định độ dốc rút mẫu Căn cứ chiều cao vật đúc để thuận lợi cho quá trình rút mẫu ta thiết kế mẫu là mẫu gỗ với kích thước lớn nhất bằng 600 mm. Chiều cao vật đúc phần trên(Ø600) khi kể cả lượng dư gia công cơ là 240 + 7.2=254 mm. Tra bảng I.5 và do mặt xét là mặt ngoài nên ta chọn góc rút mẫu bằng 0,5o Phần dưới (Ø300) có chiều cao danh nghĩa là 160mm,khi kể cả lượng dư gia công cơ thì bằng 165 mm ; tra bảng I.5 ta chọn góc rút mẫu bằng 0,75o 5.Xác định dung sai kích thước cho vật đúc Để đảm bảo vật đúc có kích thước,trọng lượng đúng yêu cầu cần phải quy định dung sai kích thước và trọng lượng. Vật đúc có kích thước lớn nhất là 600 mm,cấp chính xác được chọn là 3 nên tra bảng I.7 ta thu đượcdung sai của các kích thước như sau : Ø600 ± 4,0 Ø300 ± 3.0 Ø240±2,2 Ø490 ± 3,0 Ø200 ± 2,2 Ø100 ± 1,8 Ø60 ± 1,2 28 ± 1,2 6. Thiết kế lõi Dựa vào nguyên tắc xác định số lõi, đồng thời kết hợp với cách xác định mặt phân khu«n ở trên ta đưa toàn bộ vật đúc vào một hòm khu«n với cách xác định lõi cụ thể như sau : - Để tạo hình dạng hai rãnh tròn xoay phần trên ,dưới và 4 lỗ đối xứng Ø60 ta thiết kế phần nhô; khu«n trên chứa phần nhô để tạo rãnh to tròn xoay và 4 lỗ Ø 60; khu«n dưới chứa phần nhô để tạo rãnh nhỏ. - Thiết kế lõi duy nhất ở vị trí đứng để tạo hình dạng trụ trong nhằm mục đích đảm bảo độ động tâm (Ø240 và Ø 100). Hai đầu gối lõi thuộc tương ứng hai khu«n trên và dưới. Chiều cao lõi khi tính đến cả lượng dư gia công cơ bằng : L = 400 – 60 +5 +7 = 352 ( mm) Đường kính lõi phần to: Ø(240 – 2x5) = Ø230 Đường kính phần lõi nhỏ : Ø(100 – 5x2) = Ø 90 Tra bảng I.10 ta nhận được chiều cao tai gối lõi dưới (tương ứng với D=230 mm và L=352 mm) là 50mm. Tra bảng I.11 tương ứng với chiều cao gối lõi dưới bằng 50 mm ta nhận được chiều cao tai gối lõi trên là 30 mm Góc nghiêng của gối mẫu và gối lõi được xác định từ bảng I.13 ,tương ứng với chiều cao gối lõi h =50 mm ta nhận được : Góc nghiêng gối lõi trên : β = 10 0 Góc nghiêng gối lõi dưới : α = 7 0 Tra bảng I.14 ta nhận được các giá trị khe hở cần thiết giữa gối lõi và tai gối lõi tương ứng với giá trị h1max = 50 mm và chiều cao L = 352 mm ta có: Khe hở phía trên : s1 = 1,0 mm Khe hở phía dưới : s2 = 1,0 mm Từ các số liệu đã tính và chọn được ở trên ta thành lập được bản vẽ chung của hộp lõi. (bản vẽ lõi). Bản vẽ đúc được thành lập từ tất cả các dữ liệu đã tính được. III Tính toán và thành lập bản vẽ mẫu Bản vẽ mẫu được thành lập căn cứ từ bản vẽ đúc ,thể hiện được mặt áp mẫu ,cách ghép gỗ đồng thời các bộ phận của mẫu như chốt định vị ,cách tạo bán kính lượn các miếng rời.Mẫu có chức năng tạo bề mặt lòng khu«n nên hình dạng mẫu không những phải thỏa mãn dung sai kích thước vật đúc mà còn phải phù hợp với cách bố trí phần nhô và lõi. Do đó ta thành lập bản vẽ mẫu với các bước như sau: 1.Chọn mặt phân mẫu Từ cách chọn mặt phân khu«n ở trên ta đã đưa toàn bô vật đúc vào một hòm khu«n nên mẫu là mẫu liền khối. Mặt ráp mẫu trùng với mặt ráp khu«n ( mặt phân khu«n ). Hình dạng mẫu giống lòng khu«n, với vật đúc đang xét thì mẫu đặc ở phần giữa để tạo phần rỗng chứa lõi và rỗng thành bên để tạo phần nhô. 2.Gối mẫu Gối mẫu tạo ra tai gối mẫu trong hòm khu«n.Vì vậy hình dạng và kích thước gối mẫu lấy theo hình dạng kích thước gối lõi cộng thêm khe hở cần thiết giữa gối lõi và tai gối lõi. Từ đó ta xác định được chiều cao tai gối mẫu như sau : Tai trên : ht = 30 + 1 = 31 ( mm) Tai dưới : h d = 50 + 1 = 51 ( mm ) Góc nghiêng gối mẫu trùng với góc nghiêng gối lõi : Góc nghiêng gối mẫu trên : β = 10 0 Góc nghiêng gối mẫu dưới : α = 7 0 3.Dung sai kích thước mẫu Dung sai kích thước ,độ chính xác gỗ có liên quan mật thiết đến độ bền mẫu.Mẫu làm bằng tay, dùng gỗ thường nên cấp chính xác có thể chọn bằng 3. Từ đó tra bảng I.16 tương ứng khi công nghệ làm khu«n bằng tay, cấp chính xác 3, mẫu gỗ dùng sản xuất đơn chiếc loại nhỏ ta có (kích thước danh nghĩa tính đến cả lượng dư gia công cơ) : Ø610 ± 1,5 Ø310 ± 1,5 Ø250±1,0 Ø500 ± 1,5 Ø210 ± 1,0 Ø110±0,8 Ø60 ± 0,6 28 ± 0,5 Với lõi và gối lõi chọn: + Phần trên : Ø90 ± 0,6 + Phần dưới : Ø230 ± 1,0 4.Gỗ và ghép gỗ Trong công nghệ đúc,mẫu gỗ được dùng nhiều do các đặc tính thuận lợi như : dễ tạo hình, dễ gia công, ghép, dán …Song mẫu gỗ thường kém bền, cơ tính kém đồng thời thiết diện thay đổi theo hướng, dễ bị co ngót cong vênh.Vì vậy khi làm mẫu gỗ thường phải ghép gỗ, sấy, sơn .. . Tùy từng yêu cầu riêng mà có các cách ghép khác nhau . 5.Tính trọng lượng vật đúc Độ hụt mẫu cần được xác định để bù vào sai lệch nhằm bảo đảm độ chính xác của mẫu.Để xác định độ hụt mẫu trước tiên ta phải tính trọng lượng vật đúc ,có tính đến cả lượng dư và lượng thừa. G = V . γ Trong đó γ gang xám = 7,8 ( g/cm3) V = V1 + V2 + V3 + V4 Trong đó : 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 đó ta có V = 34328 cm3 Từ đó ta tính được trọng lượng vật : G = 34328 .7,8 = 267758 (gam) =268 (kg) IV.Tính toán thiết kế hệ thống rót 1.Chọn phương án dẫn kim loại vào khuôn Hệ thống rót có nhiệm vụ dẫn kim loại vào khu«n. Hệ thống rót tiêu chuẩn thỏa mãn được các yêu cầu : Đảm bảo dòng chảy êm và liên tục Có tác dụng lọc xỉ để kim loại đúc có độ sạch cao Mất mát nhiệt ít để đảm bảo nhiệt độ rót cao Hệ thống rót đảm bảo thời gian rót là ngắn nhất, tránh gây tập trung nhiệt làm hỏng khu«n. Từ các yêu cầu đó và do vật đúc được bố trí vào một hòm khu«n ta chọn hệ thống rót dẫn kim loại vào lòng khu«n theo đường đứng nằm toàn bộ ở hòm khu«n trên, ngoại trừ rãnh dẫn. Các bộ phận cần có là: cốc rót, ống rót, rãnh lọc xỉ, rãnh dẫn. 2.Tính tổng diện tích tiết diện rãnh dẫn Về nguyên tắc kim loại qua rãnh dẫn trong một dơn vị thời gian phải bằng khối lượng của vật đúc.Do đó ta có : Trong đó : γ=7,8g/cm3 là trọng lượng riêng của gang xám V: Thể tích vật đúc t : Thời gian kim loại chảy điền đầy khu«n Hay có thể tính: Vật đúc nhỏ nên ta chọn hệ số μ = 0,50 Thời gian đúc do vật đúc có G<450 kg nên t=s.G1/2. Chiều dày thành vật đúc chỗ dày nhất là 100 mm Do đó hệ số s chọn bằng 1,7 Vậy: t = 1,7.2671/2 =28 (s) Cột áp suất trung bình Hp = H – p2/(2c) (2) C là chiều cao vật đúc trong khu«n đúc bằng chiều cao vật đúc và bằng 400 mm P là phần vật đúc tính từ rãnh dẫn kim loại trở lên.Do chọn cách kim loại vào khu«n từ phía trên nên có p = 0 Để tính chiều cao cột kim loại H ta xác định sơ bộ kích thước khu«n. Tra bảng I.17 căn cứ trọng lượng vật đúc = 267 kg ta nhận được Khoảng cách từ mặt trên mẫu tới mặt trên khu«n (h1)= 120mm Khoảng cách từ mặt dưới mẫu tới thành (h2) = 120mm Khoảng cách từ mẫu tới thành khu«n (a) = 70 mm Khoảng cách từ thành ống rót tới thành khu«n (c1) = 80 mm Khoảng cách từ rãnh lọc xỉ tới mẫu (b) = 70 mm Do đó ta có : H = h1 + p = 120 + 240 = 360 (mm) Từ đó lắp vào (2) ta tính được Hp = 360 – 02/(2.400) = 360 ( mm)=36 cm Thay thế các đại lượng vào (1) và do tính cả trọng lượng hệ thống rót ta được : Chiều cao ống rót : hô = hv + hd = L 1 tgα + hv (3) trong đó L1 là khoảng cách từ tâm ống rót tới điểm xa nhất trên vật đúc trên phương nằm ngang ,ở trên ta đã xác định được khoảng cách từ rãnh lọc xỉ tới mẫu là b = 70 mm Do đó L1 = b+ 600 = 670 mm và từ bảng I.19 ta xác định được giá trị của α = 70 Còn hv = p = 0 mm Thay vào (3) t a được : hô = 0 + 670 . tg70 = 82 ( mm) 3.Tính tổng diện tich lọc xỉ và tổng diện tích ống rót Vật đúc có trọng lượng 267 kg thuộc loại vừa nên ta chọn tỷ lệ Fdẫn : F lọc xỉ : F ống rót = 1 : 1,1 : 1,15 Do đó ta có Flọc xỉ = 1,1 Fdẫn = 1,1 .13 = 14,5 (cm2) F ống rót = 1,15 Fdẫn = 1,15.13 = 15 ( cm2 ) 4.Tính kích thước cụ thể của hệ thống rót 4.1 Ống rót Chiều cao ống đã chọn ở trên bằng 82 mm Đường kính d2 của ống rót được xác định : d2 = [ (4.Fống rót)/ Л]1/2 = [ (4.15)/ Л]1/2 = 4,4cm = 44 mm Do d2 > 40 mm nên ta chia rãnh dẫn thành hai phần với đường kính phần trên :d1 = 1,15 d2 = 51 (mm) 4.2 Rãnh lọc xỉ Do ta bố trí toàn bộ vật đúc vào một hòm khu«n nên ta dùng rãnh lọc xỉ hình thang cao như hình vẽ (tiết diện ngang ) Tra bảng I.19 với diện tích ngang là 16,5 cm2 ta được các kết quả : Đáy lớn a = 44mm,Đáy bé b = 29 mm,Chiều cao h = 44 mm 4.3 Rãnh dẫn Vật đúc có kích thước ngang khá lớn so với kích thướcđứng , để thực hiện đúc ít tổn thất nhiệt ,ít sinh ngót ta chọn rãnh dẫn hình thang dẹt với loại có h = 0,5.a Từ diện tích ngang bằng 17,3 cm2 ta có ( tra bảng I.20) Đáy lớn a = 46 mm.Đáy nhỏ b = 40 mm.Chiều cao h = 23 mm 4.4 Cốc rót Do không có ống rót nên cốc rót chỉ phụ thuộc trọng lượng vật đúc. Vật đúc có trọng lượng vừa,ta bố trí cốc rót có hai đường dẫn kim loại vào khu«n.Do đó tra bảng I.18b ta nhận được kích thước của cốc rót như sau: B = 210 mm , h= 147 mm , L = 273 mm 4.5.Đậu ngót-đậu hơi Do vật đúc có kích thước và trọng lượng không nhỏ,phần thành lại khá dày nên ta bố trí đậu ngót. Đậu ngót được đặt tại thành ngoài cùng với kích thước được xác định như sau : (thành nơi đặt đậu ngót dày 55mm) Chiều cao đậu ngót bố trí đúng bằng chiều cao hòm khu«n trên và chọn sơ bộ bằng 82mm; với thành đặt đậu ngót dày 55mm thì theo bảng I.22 phải chọn h≥ 56 mm nên ta chọn lại chiều cao đậu ngót và cũng đúng là của hòm khu«n trên bằng 82 mm..Lúc đó kích thước trên xác định được : d2 = 29 mm ,kích thước dưới d1 = 22 mm,bề rộng lỗ vào kim loại là d= 18 m , chiều đài nghiêng r = 2 mm V. Tính lực đè khuôn Khi đúc, lượng kim loại rót vào khu«n có khối lượng (đã xác định ở trên ): G = 268 kg Khối lượng khu«n trên ( phần gây ra lực đè khu«n) : GKhuon trên = VKhuon trên . γ cát Chọn hòm khu«n kiểu 1 ta được các kích thước của hòm khu«n (khu«n chọn gang). T=8mm ; b1 = 17mm ; h1 =8mm,h2=12 mm Với các kích thước sơ bộ đã chọn kết hợp với kích thước mẫu ta chọn khu«n hình chữ nhật với các kích thước  : chiều ngang khu«n bằng 600 + 80+ 70 = 750 mm Chiều cao phần hòm khu«n trên : h1 = 82 mm (bằng chiều cao đậu ngót) Chiều cao hòm khu«n dưới : h2 = 400 +120 =520 mm Do đó Vkhuon trên = 75.8,2.75= 46125 cm3 Vậy Gkhuon trên =46125 . 2,3 = 106088g=106 kg Lõi đứng lên không có lực đẩy. Như vậy Gkhuon trên < Gvật đúc Do đó ta phải tạo lực kẹp khu«n bằng cách đặt một tải trọng phụ đè phía hòm khu«n trên  : Gphụ ≥ 268 -106 = 162 kg VI. Vẽ và thuyết minh quá trình làm khuôn 1/Quá trình làm khuôn Phương pháp làm khu«n được áp dụng là phương pháp làm khu«n bằng tay với các bước : Giã khu«n: Vật đúc được bố trí nằm toàn bộ trong một hòm khu«n, mẫu đã được chuẩn bị (mẫu liền khối ).Từ đó ta chỉ việc bố trí hòm khu«n dưới ,phủ cát đệm ,đạt mẫu rồi dằm chặt. Hòm khu«n trên để tạo phần nhô trên được tạo khi đã có hòm khu«n dưới.Ở đây có bố trí them hệ thống rót và đậu ngót. ở vị trí hợp lý. Tạo hệ thống thoát khí sau khi đã có khu«n bằng cách dung que xiên nhiều lỗ nhỏ vào cả hai hòm khu«n. 2/Lắp khuôn Quá trình lắp khu«n được thể hiện như trong bản vẽ lắp khu«n PhÇn II : b¶n vÏ Môc lôc