Bản vẽ bài tập lớn công nghệ kim loại

LỜI GIỚI THIỆU Ngành chế tạo máy giữ vai trò quan trọng trong sự nghiệp xây dựng và phát triển của đất nước. Mặc dầu đã có nhiều tiến bộ trong khoa học ở khâu chế tạo phôi, song cho đến nay phần lớn chi tiết máy (khoảng 40 – 60%) vẫn được chế tạo bằng phương pháp đúc. Khi thiết kế một chi tiết đúc, phải thỏa mãn các yêu cầu về cơ tính và các tính chất làm việc khác đồng thời phải thỏa mãn tính dễ đúc. Ngược lại khi thiết kế một công nghệ đúc phải chú ý đến quá trình gia công cơ khí về sau này, nhất là trong sản xuất lớn. Tăng cường mối quan hệ giữ đúc và chế tạo cơ khí sẽ tạo điều kiện nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm. Việc làm bài tập lớn học phần “thiết kế đúc” của môn học “Công nghệ kim loại” giữ vai trò quan trọng việc giúp sinh viên nắm vững kiến thức, tăng khả năng vận dụng của sinh viên. Vì vậy đề tài của sinh viên đưa ra không yêu cầu phải quá khó, nhưng phải vận dụng nhiều kiến thức của bài giảng. Yêu cầu bài làm: Vật đúc phải có trong thực tế. Bản vẽ chi tiết. Thiết kế bản vẽ vật đúc. Bản vẽ mẫu và hộp lõi. Tính hệ thống rót để đúc sản phẩm. Tính lực đè khuôn. Vẽ bản vẽ lắp. Nêu phương pháp làm khuôn để đúc sản phẩm đó. Chọn đề tài: Búa tạ là một vật dụng quen thuộc và thông dụng. Nó là một dụng cụ không thể thiếu trong ngành cơ khí và trong rất nhiều ngành khác. Do đó vật tương đối đơn giản và cũng ít yêu cầu về kĩ thuật. Tuy bài làm có nhiều cố gắng nhưng là lần đầu và còn hạn chế về kiến thức, do đó mong được sự góp ý của giảng viên. Qua đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn giảng viên hướng dẫn Nguyễn Bá Thuận đã giúp tôi hoàn thành bài tập này. Sinh viên thực hiện: Vũ Đình Công THUYẾT MINH Phân tích bản vẽ chi tiết : Đây là một loại dụng cụ cơ khí được sử dụng nhiều trong phương pháp gia công bằng áp lực, có độ cứng rất cao, chịu mài mòn và va đập rất tốt. Và các yêu cầu khác được thể hiện trên hình vẽ : Chọn mặt phân khuôn:Do sản xuất đơn chiếc nên ta chọn phương pháp đúc khuôn cát mâu bằng gỗ. Chọn mặt phân khuôn theo nguyên tắc sau : -Đảm bảo công ghệ làm khuôn:chọn mặt phân khuôn rộng nhất , nông nhất,lõi nằm ngang -Đảm bảo độ chính xác của vật đúc: không chọn mặt phân khuôn tại tiết diện thay đổi. -Đảm bảo chất lượng hợp kim đúc: điền đầy long khuôn dễ,dễ bố trí khuôn rót độ ngót. Mặt phân khuôn được chọn theo chiều ngang của vật đúc ( như hình vẽ ) : Xác lượng dư gia công. Đây là chi tiết đúc nên không cần qua gia công. Xác định dung sai của vật dúc:(như hình vẽ trên ) Xác định bán kính góc lượn :là chổ góc tiệp giáp hai bề mặt giao nhau , nó để đạm bảo độ bền cho khuôn mẫu và tránh nứt nẻ. Xác định độ dốc rút mẫu: Vật mẫu có bề rộng giảm dần về hai phía nên không cần tăng thêm độ dốc rút mẫu. Lõi vật đúc: Lõi chính :(làm bằng cát) 8.Tai gối mẫu: tai gối mẫu lõi chính: 9.Thiết kế mẫu: Bộ mẫu: Là công cụ chính để tạo hình khuôn đúc. Bộ mẫu bao gồm: Mẫu chính, tấm mẫu, mẫu của hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót. Muốn chế tạo vật đúc phải căn cứ vào bản vẽ chi tiết để thiết kế bản vẽ vật đúc. Từ bản vẽ vật đúc ta vẽ bản vẽ mẫu. Căn cứ vào đó ta chế tạo vật mẫu.Từ bản vẽ vật đúc ta vẽ bản vẽ mẫu. Kích thước mẫu tương tư như bản vẽ vật đúc trừ phần tai gối và dung sai chế tạo mẫu. - Yêu cầu: Đảm bảo độ bóng, chính xác khi chế tạo mẫu. Cần bền, cứng, nhẹ, không bị co, trương, nứt, cong vênh trong khi tạo mẫu cũng như làm khuôn. Chịu được tác dụng cơ, hóa của hỗn hợp làm khuôn, ít bị ăn mòn hóa học, không bị rỉ, dễ kiếm. - Vật liệu: Vật liệu thường dùng: gỗ, kim loại, thạch cao, xi măng, chất dẻo. Thường dùng nhất là gỗ và kim loại. Ta chọn vật liệu làm mẫu là gỗ vì có ưu điểm là nhẹ,rẽ và dễ gia công. -Được ghi trên bản vẽ mẫu -Mẫu dung là gỗ phai chú ý : Khi mẫu được gia công xong phải sơn đẻ có độ bóng , chống thống nước 10.Thiết kế hộp lõi: Yêu cầu lòng hộp lõi có hình dạng giống lõi. -Chọn lõi hai nưa ghép cách ghép với nhau bằng chốt. -Hộp lõi làm bằng gỗ như mẫu. -Bản vẽ hộp lõi : 11.Tính toán hệ thống rót: Hệ thống rót là hệ thống dẫn kim loại từ thùng rót vào khuôn. Sự bố trí hệ thống rót quyết định chất lượng vật đúc và giảm hao phí kim loại vào hệ thống rót. Hao phí do hệ thống rót gây nên đạt đến 30% Yêu cầu đối với hệ thống rót - Toàn bộ lòng khuôn đều được điền đầy kim loại. - Dòng chảy kim loại phải êm, liên tục, không va đập đột ngột, không tạo dòng xoáy gây vở lòng khuôn, lõi. - Không dẫn xỉ, tạp chất, các loại khí… vào lòng khuôn. - Điền đầy nhanh, không hao phí nhiệt(không giảm tính chảy loãng). - Tiết kiệm kim loại, giảm tối thiểu hao phí kim loại cho hệ thống rót. - Hệ thống rót phải chắc chắn, không bị vỡ. - Điều hoà nhiệt độ trong lòng khuôn, tạo điều kiện cho hợp kim lỏng đông đặc theo hướng có lợi nhất, đồng thời bổ sung kim loại khi cần thiết. Chú ý thiết kế. - Không nên đặt máng dẫn nằm dưới ống rót vì như thế xỉ dễ đi vào lòng khuôn. - Không nên đặt máng dẫn nằm ở mép tận cùng của rãnh lọc xỉ vì kim loại sẽ bắn tung tóe làm hỏng khuôn và xỉ sẽ chảy vào lòng khuôn. - Không nên đặt máng dẫn nằm trên rãnh lọc xỉ vì như thế sẽ mất tác dụng của rãnh lọc xỉ. Chọn hệ thống rót bố trí hệ thống rót Cốc rót: Cốc rót có 3 tác dụng chủ yếu là giữ xỉ và tạp chất không cho xỉ chảy vào ống rót; đón kim loại lỏng từ thùng chứa vào khuôn, làm giảmluwcj xung kích của dòng kim loại lỏng, khống chế tốc của kim loại chảy vào khuôn, có các loại cốc rót sau: - Cốc rót hình phễu ( H.a ) - Cốc rót hình chậu: ( H.b ) + Cốc rót hình chậu có máng lọc ( H.c ) + Cốc rót hình chậu có màng ngăn ( H.d ) + Cốc rót hình chậu có nút đậy ( H.đ ) H6. Các loại cốc rót. Chọn cốc rót: Để đảm bảo chất lượng vật đúc và yêu cầu bài ra ta chọn cốc rót hình chậu. a/Xác tính diện tích rãnh dẫn, ống rót , ránh lọc xỉ a.1.Xác định khối lượng vật đúc : Thể tích phần V1: mm3 Thể tích phần V2: mm3 Thể tích phần V3: mm3 Thể tích toàn phần của búa là: mm3 = 0.512 dm3 Ta chọn vật liệu để làm búa là loại thép dụng cụ chuyên dùng để sản xuất các loại dụng cụ dùng trong cơ khí. Ta có khối lượng riêng của thép công cụ là : kg/dm3 Vậy từ thể tích và khối lượng riêng ta có công thức tính khối lượng như sau: Kg a.2.Xác định ()hệ số cảm thủy lực:((cho =0,42) a.3.Xác định thời gian rót (t) (s=0,4) Đối vói vật đúc bằng thép có khối lượng <450 kg, ta xác định theo công thức sau : (s) a.4.Xác định Hp (chiều cao cột áp ): Ta có Hp là chiều cao từ ống rót đến mặt thoáng mà vật liệu đi vào khuôn đúc. Trong quá trình chọn hộp khuôn đúc chúng ta cũng cần xét đến giá trị này để chế tạo khuôn đúc sao cho hợp lý và hiệu quả nhất. Ta có công thức sau: Trong đó : H-chiều cao cột kim loại lỏng, tính từ chổ dẫn kim loại vào khuôn dến mặt thoáng (cm) và H = 20 cm P-Chiều cao vật đúc ,tính từ chổ dẫn kim loại vào khuôn trở lên P = 1/2C (do hệ thống rót được bố trí ở giữa lòng khuôn) C-chiều cao vật đúc (cm) Ta có P = 1/2 C = 6 cm Vậy ta có : (cm) a.5. Tính kích thước ống rót. Tính tổng tiết diện rãnh dẫn. Khối lượng kim loại chảy qua rãnh dẫn bằng khối lượng vật đúc( kễ cả hệ thống rót, đậu ngót). ∑F.v.t. = G. Với: ∑F là tổng tiết diện rãnh dẫn (cm²) V là vận tốc kim loại qua hệ thóng rót (cm/s) t là thời gian kim loại chảy qua hệ thống rót = 0,8 (s) là khối lượng riêng của kim loại = 7,9 kg/dm3 G là khối lượng vật đúc( kể cả đậu ngót, hệ thống rót). Ta có : = (cm2) (1) Cần tính :G, V - Tính G : Ta có khối lượng vật đúc Gvđ = 4,0448 kg Mà G =Gvđ . 1,2 = 4,0448 . 1,2 =4,8538 (kg) - Tính V : Theo công thức Becnuli trong thủy động học : Trong đó : là hệ số cản thủy lực, chọn = 0,42 g là gia tốc trọng trường, g = 9,8 (m/s) H là chiều cao trung bình tính toán của áp suất = 18,5 cm Suy ra V = 0,7997 m/s Thay vào (1) ta có: Tính tiết dện của các bộ phận còn lại của hệ thống rót. Từ kết cấu của hệ thống rót, cũng như khối lượng vật đúc nhỏ nên ta có tỉ lệ: SF : F : F = 1: 1,06 : 1,11 Trong đó: F là diện tích rãnh lọc xỉ F là diện tích ống rót. Ta có: F = 4,3591.1,06 = 4,6206 (cm) F = 4,3591.1,11 = 4,8386 (cm) Đường kính của ống rót phần dưới được tính: d2 = = 2,4821 cm Đường kính của ống rót phần trên sẽ được tính là: d1 = d2 . 1,15 = 2,4821 . 1,15 = 2,8544 cm a6. Đậu hơi, đậu ngót. Đậu hơi dùng để thoát khí trong lòng khuôn ra ngoài, trong một số trường hợp nó còn bổ sung kim loại cho vật đúc. Có 2 loại đậu hơi: - Đậu hơi báo hiệu - Đậu hơi bổ sung Chúng thường được đặt ở vị trí cao nhất của vật đúc. Đậu hơi thường có dạng hình trụ côn trên to dưới nhỏ hoặc hoặc có tiết diện hình chữ nhật. a7. R·nh läc xØ : R·nh läc xØ ®­îc bè trÝ n»m ngang ®Ó chÆn xØ ®i vµo lßng khu«n. Nã ®­îc bè trÝ trªn r·nh dÉn, nh»m tù cho xØ nhÑ næi lªn trªn vµ ë l¹i trong r·nh läc xØ, cßn kim lo¹i s¹ch theo r·nh dÉn vµo khu«n. R·nh xØ ®­îc thiÕt kÕ cã tiÕt diÖn h×nh thang v× nã Ýt mÊt nhiÖt vµ dÔ næi xØ H×nh7. R·nh läc xØ a8. R·nh dÉn : R·nh dÉn dïng ®Ó dÉn kim lo¹i láng tõ r·nh läc xØ vµo lßng khu«n. NhiÖm vô cña r·nh dÉn lµ khèng chÕ tèc ®é vµ h­íng cña dßng kim lo¹i ch¶y vµo khu«n. H×nh d¸ng vµ sè l­îng cña r·nh dÉn cã ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn chÊt l­îng vËt ®óc. Chän tiÕt diÖn cña r·nh dÉn lµ h×nh thang dÑt v× ­u ®iÓm cña r·nh dÉn nµy lµ dÔ næi xØ, dÔ c¾t r·nh dÉn khái vËt ®óc, gi¶m khuynh h­íng t¹o thµnh xèp co ë chç dÉn kim lo¹i vµo lßng khu«n. Chän chç dÉn kim lo¹i vµo khu«n hîp lý b¶o ®¶m ®­îc sù ®iÒn ®Çy lßng khu«n ®Òu ®Æn, tr¸nh ®­îc nh÷ng øng suÊt bªn trong vµ rç co tao ra trong vËt ®óc. Ta cã quy t¾c : Khèi l­îng b¸nh ®µ m < 1,5 tÊn vµ chiÒu dµi l < 3m th× dÉn kim lo¹i theo mét phÝa. §óc gang th× ta nªn dÉn kim lo¹i vµo chç máng nhÊt nh»m b¶o ®¶m tèc ®é nguéi ë c¸c chç cña vËt ®óc ®ång ®Òu. b/ Chọn hòm khuôn. Vì vật đúc được bố trí cân đối giữa hòm khuôn trên và hòm khuôn dưới nên ta có kích thước giữa hòm khuôn trên và hòm khuôn dưới là như nhau. Ta xác định kích thước cơ bản của hòm khuôn trên và hòm khuôn dưới là: Chiều dài của hòm L = 200 mm Chiều rộng của hòm B = 175 mm Chiều cao của hòm H = 200 mm c/ Xác định lực đè khuôn Ta xác định lực đè khuôn theo phương pháp thuỷ lực + Khi đổ kim loại có lực acsimet tác dụng lên khuôn trên Trong đó V là thể tích lòng khuôn = 0.512.10-3 m3 là khối lượng riêng của thép = 7900 kg/m3 Suy ra N + Xác định trọng lượng của khuôn trên Ta có GT = VT. Trong đó VT = L.B.H - 1/2V = 6,488.10-3 m3 = 6800 kg/m3 Suy ra GT = 44,1184 kg d/ Quá trình làm khuôn ( khuôn cát ) + Làm hòm khuôn dưới : Ta đặt mẫu vào hòm khuôn ở dưới nền rồi cho cát vào đầm thật chặt. Sau đó lật 180o. Vẫn để nguyên vật mẫu ở hòm khuôn dưới như vậy. + Làm hòm khuôn trên : Đặt nữa mẫu còn lại lên mẫu đang nằm trong hòm khuôn dưới sao cho trùng khít lên nhau. Sau đó đặt hộp hòm khuôn trên lên, rắc bột mịn để tách hai hòm khuôn, đặt hệ thống rót, hệ thống đậu hơi đậu ngót rồi cho cát vào đầm thật chặt. + Sau khi đầm chặt cả hai hòm khuôn ta vít chặt hai hòm khuôn lại với nhau, đánh dấu giữa hai hòm khuôn. + Tháo hòm khuôn ra, rút mẫu, rút hệ thống rót + Đặt lõi lên hòm khuôn dưới, đặt hòm khuôn trên lên, vít chặt theo dấu đã vạch từ trước. Khuôn đúc được hoàn thành. e/ Lắp khuôn Ta có bản vẽ lắp khuôn như sau: B - BẢN VẼ Bản vẽ chi tiết A4 Bản vẽ lòng phôi A4 Bản vẽ khuôn đúc đang chờ rót A4 Các bản vẽ khác có liên quan A4