THIẾT kế KHUÔN với sự TRỢ GIÚP của máy TÍNH CHI TIẾT BÁNH ĐAI

Qua quá trình tìm hiểu thì chi tiết đúc là pulley trong máy nén khí, chức năng làm bánh đai truyền động; có các cánh làm xiên đóng vai trò như cánh quạt gió nhằm làm mát động cơ. Điều kiện làm việc: làm việc trong môi trường bình thường, chịu tải trọng thấp. mài mòn không cao, chi tiết làm việc chuyển động tròn với tốc độ cao.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

- -

BÁO CÁO:

Chi tiết : BÁNH ĐAI

GVHD: ThS Lê Quốc Phong

Mục lục Trang

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU CHI TIẾT VÀ CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐÚC 2

CHƯƠNG 2: LẬP BẢN VẼ VẬT ĐÚC 6

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BẢN VẼ CÔNG NGHỆ ĐÚC 12

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TẤM MẪU 21

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỘP RUỘT 24

CHƯƠNG 6: CHỌN HÒM KHUÔN 26

CHƯƠNG 7: CHỌN HỖN HỢP LÀM KHUÔN VÀ RUỘT 28

CHƯƠNG 8: LẬP QTCN NẤU LUYỆN HỢP KIM ĐÚC 29

CHƯƠNG 9: TÍNH TOÁN, ƯỚC LƯỢNG GIÁ THÀNH SẢN PHẨM 33

 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 37

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU CHI TIẾT VÀ CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐÚC 1.1 Đọc bản vẽ chi tiết đúc:

 Xác định được các bề mặt cần gia công

 Độ nhám bề mặt gia công

 Bề mặt chọn làm gia công thô, gia công tinh

 Thay đổi kết cấu vật đúc

 Vẽ lại bản vẽ 2D

1.2 Nghiên cứu điều kiện làm việc của chi tiết đúc

Qua quá trình tìm hiểu thì chi tiết đúc là pulley trong máy nén khí, chức năng làm bánh đai truyền động c các cánh làm xi n đ ng vai tr như cánh quạt gi nh m làm mát động cơ

Điều kiện làm việc: làm việc trong môi trường bình thường, chịu tải trọng thấp mài mòn không cao, chi tiết làm việc chuyển động tròn với tốc độ cao

1.3 Nghiên cứu vật liệu, yêu cầu cơ, lý, hóa tính của chi tiết

Do chi tiết làm việc trong môi trường bình thường nên yêu cầu về cơ, lý, h a tính của chi tiết cũng không đ i hỏi phải quá cao Đặc biệt yêu cầu bề mặt lắp dây đai phải bóng tránh rỗ khí tránh các khuyết tật trên bề mặt này để tránh gây m n dây đai

ỗ lắp trục không c y u cầu về chất lượng bề mặt vì khi lắp trục đ c then để cố định tuy nhi n, lỗ lắp trục và vành ngoài y u cầu c độ đ ng tâm c dung sai cho phép là mm, vì chi tiết này hoạt động ở tốc độ cao

ai bề mặt b n của moay ơ y u cầu về độ song song, dung sai cho phép là , mm

y u cầu vuông g c với mặt với dung sai cho phép là mm ặt trong của vành y u cầu về độ b ng bề mặt tương t như bề mặt lắp đai ác bề mặt c n lại không c y u cầu

 Vật liệu đúc chi tiết có thể chọn gang xám vì môi trường làm việc không phải là môi trường c tính ăn m n hoá học cao, cơ lý tính không quá khắt khe ơn nữa, gang xám c giá thành rẻ và khá dễ nấu luyện, có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn thép °C) và

không đ i hỏi khắt khe về tạp chất Gang xám c tính đúc tốt và khả năng tắt âm cao, do

tổ chức xốp n n cũng là ưu điểm cho các vật liệu cần bôi trơn c chứa dầu nhớt Tuy vậy, gang xám dòn, khả năng chống uốn kém, không thể rèn được Khi làm nguội nhanh trong khuôn, gang bị biến trắng, đặc biệt là ở những vị trí c thành mỏng, gây gi n, rất khó gia công cơ khí

Gang xám dễ đúc thể hiện ở các điểm sau:

 Chảy loãng tốt, hình dáng chi tiết đúc c thể phức tạp

 Khi đông đặc co ngót ít do có s graphit hóa khi kết tinh, vì thế đúc gang xám không hay dùng đậu ngót

 o sau khi đông đặc cũng nhỏ nên ít gây ứng suất, nứt; phần lớn đúc xong không cần ủ khử ứng suất, kích thước tương đối ổn định

Khối lượng chi tiết kg 13,04

1.4 Nghiên cứu cách gia công, vị trí lắp gá gia công chi tiết  chọn chuẩn gia công

Qua quá trình tìm hiểu về chi tiết rút ra được chi tiết cần gia công :

- Bề mặt lắp dây đai, bề mặt trong của vành lắp đai cần gia công mài với độ nhám Rz μm

- ề mặt b n của moay ơ y u cầu được gia công với độ nhám z 6 μm

- ỗ được gia công b ng phương pháp doa lỗ

- nh then được gia công b ng phương pháp xọc r nh then

Chọn bề mặt chuẩn gia công:

Ở đây ta c chi tiết bánh đai yêu cầu điều kiện làm việc lúc quay là phải ổn định, cụ thể là cân b ng động cao Do đ độ đ ng tâm là rất lớn Ta chọn bề mặt chuẩn gia công như sau

Chọn vậy để cố định mặt ngoài trục giữa r i tiến hành gia công đ ng tâm trục bên trong

và vành biên bên ngoài Sau đ chọn mặt gia công tinh (trục b n trong để gia công các bề

mặt tiếp xúc với dây đai Vì y u cầu làm việc của bánh đai cần độ đ ng tâm cao và bề mặt tiếp xúc với dây đai c độ nhẵn bóng lớn

1.5 Xác định loại hình sản xuất đúc:

Sản xuất hàng loạt khối sản phẩm năm

1.6 Điều chỉnh kết cấu vật đúc và lựa chọn phương pháp đúc

Ưu điểm:

- Giúp chi tiết nh , ổn định hơn trong quá trình làm việc

- Giảm bớt nguyên vật liệu

- Giảm được ứng suất khi đúc

Do sản lượng đúc không lớn nên chọn phương pháp đúc trong khuôn cát sét, làm khuôn

tr n máy, sử dụng tấm m u để làm khuôn, ruột gỗ,

CHƯƠNG 2: LẬP BẢN VẼ VẬT ĐÚC

2.1 Lựa chọn hướng vật đúc trong khuôn

- Khi l a chọn hướng vật đúc trong khuôn cần d a vào các tiêu chí sau :

+ Những phần quan trọng của chi tiết cần sít chặt, những bề mặt gia công quan trọng, lớn

n n đặt ở phần dưới của khuôn (ví dụ phần sống trượt của thân máy tiện, các bề mặt răng của bánh răng

+ Nếu không thể th c hiện được điều n u tr n thì đặt các mặt này d ng đứng hoặc nghi ng để tránh khuyết tật rỗ xỉ, rỗ khí

+ Nếu vì nguy n nhân nào đ những mặt gia công quan trọng bắt buộc phải đặt quay về phía trên thì phải tạo mọi điều kiện để những khuyết tật đúc rỗ co, rỗ xỉ, rỗ khí ) chỉ sinh ra ở những phần của vật đúc mà sau khi đúc c thể cắt bỏ đi đậu hơi, đậu ngót, phần gia công cơ khí

+ Những vật đúc b ng hợp kim c độ co lớn khi đông nguội thì khi rót phải đặt ở vị trí có thể đảm bảo cho hướng đông của kim loại trong khuôn về phía bổ ngót cho đậu ngót + Đặt những phần vật đúc c thành mỏng và rộng ở phía dưới của khuôn hoặc n m nghi ng lúc r t để tránh các khuyết tật như thiếu, khớp của vật đúc

- Do vật đúc tr n xoay c tính đối xứng nên chọn vật đúc n m ngang là tối ưu

Hình vẽ

2.2 Chọn mặt phân khuôn và mặt phân mẫu

- Thông thường để đơn giản trong quá trình làm khuôn và lấy m u thì nên chọn mặt phân khuôn trùng với mặt phân m u, đối với chi tiết này ta sử dụng m u nguy n

- ác phương án chọn mặt phân khuôn :

PA 1 :

Ưu Điểm:

 Dùng m u nguy n n n phương án làm m u dễ dàng và tránh các s cố có thể xảy ra trong quá trình làm khuôn với m u

 Hầu hết các mặt gia công đều n m phía h m khuôn dưới, bảo đảm tính công nghệ

 Vật đúc n m nguyên ở h m khuôn dưới, hòm khuôn thấp, dễ lấy m u, và tránh làm vỡ hay nứt khuôn trong khi thao tác

 Dễ đặt ruột vào khuôn và đặt vững chắc nhờ hai đầu gác ruột mà không cần đến chất dính hay gia cố thêm và không bị biến dạng do trọng lượng hay áp

l c của kim loại Ruột dễ thoát khí

 Tránh được rót thiếu và các khuyết tật do có thể dễ dàng đặt ống rót và hệ thống bù ngót trên khuôn

Ưu điểm phương án này :

2.3.1 Lượng dư gia công cơ khí:

- Sản lượng đúc là chi tiết năm, là loại hình sản xuất hàng loạt khối

- hương pháp làm khuôn là b ng máy, sử dụng tấm m u nhôm do đ , ta xác định

được cấp chính xác cho vật đúc này là cấp I

- Ta có các bề mặt cần gia công cơ khí

- Mặt bên của moay ơ

• Kích thước choán chỗ lớn nhất của vật đúc 46 mm

• Kích thước danh nghĩa n m trong khoảng lớn hơn mm nhỏ hơn 2 mm

• Tra bảng 19 - ượng dư cho gia công cơ của vật đúc b ng gang xám (theo TCVN

385 – 70) Ta có giá trị tương ứng với mặt phía trên của moay ơ trong khuôn là ,

mm, mặt phía dưới là 3 mm

- ặt b n của của vành lắp đai

• Kích thước choán chỗ lớn nhất của vật đúc 46 mm

• Kích thước danh nghĩa n m trong khoảng d 2 mm

• Tra bảng 19 - ượng dư cho gia công cơ của vật đúc b ng gang xám (theo TCVN

385 – 70) Ta có giá trị tương ứng với mặt phía trên của vành trong khuôn là 3,5

mm, mặt phía dưới là 3 mm

- Mặt nghiêng của rãnh lắp đai và mặt trong của vành lắp đai

• Kích thước choán chỗ lớn nhất của vật đúc 46 mm

• Kích thước danh nghĩa n m trong khoảng nhỏ hơn mm

• Tra bảng 19 - ượng dư cho gia công cơ của vật đúc b ng gang xám (theo TCVN

385 – 70) Ta có giá trị lượng dư tương ứng với mặt nghi ng là 2, mm mặt trong

2.3.2 ung ai đúc:

- Sai lệch kích thước của vật đúc

• ấp chính xác của vật đúc là , kích thước choán chỗ lớn nhất của vật đúc là 46

mm

• Kích thước danh nghĩa n m trong khoảng – 2 mm đối với thân moay ơ 26 –

mm đối với vành lắp đai

• Tra bảng – Sai lệch cho phép về kích thước đối với vật đúc b ng gang xám thoe T V - , mm lấy theo ГОСТ -55 và ГОСТ 2 9-55) Ta xác định được sai lệch đối với thân moay ơ là ,6 mm đối với vành lắp đai là mm

- Sai lệch về chiều dày thành và gân

• ấp chính xác của vật đúc là , kích thước choán chỗ lớn nhất của vật đúc là 46

mm

• hiều dày thành không gia công là mm, n m trong khoảng 6 – 10 mm

• Tra bảng 6 – Sai lệch cho phép về chiều dày thành và gân không gia công của vật đúc b ng gang xám theo T V – 70

• Ta xác định dược sai lệch kích thước chiều dày thành không gia công là , mm

- Sai lệch khối lượng của vật đúc

• Khối lượng danh nghĩa của vật đúc là , 4 kg

• ấp chính xác là Tra bảng – Sai lệch cho phép về khối lượng của vật đúc b ng gang xám theo T V – 70), ta xác định được sai lệch cho phép về khối lượng là %

2.3.3 Lượng t co:

 Vật đúc b ng gang xám nhỏ và trung bình c lượng co theo chiều dài của vật đúc

là 9 - Đối với vật đúc hình trụ tr n thì c độ co theo đường kính là , – , độ co theo chiều dài là , – 0,9 %

 Xét theo chiều song song với mặt phân khuôn thì moay ơ và vành lắp đai sẽ bị co , do s cản trở của ruột T đ tính ra được lượng dư bù co cho ruột moay ơ

là mm mỗi b n tương t lượng bù co cho cát làm khuôn vùng giữa vành và moay ơ là mm mỗi b n

 Xét theo chiều vuông g c với mặt phân khuôn,chi tiết co t do, với độ dày của moay ơ là mm, thì lượng dư bù co ở moay ơ là mm độ dày của vành là 6 mm, thì lượng dư bù co ở vành là mm

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BẢN VẼ CÔNG NGHỆ ĐÚC 3.1 Thiết kế ru t:

3.1.1 Yêu cầu đối với ruột

 Dễ phá vỡ sau khi kim loại đông đặc

 Làm ruột trên máy ép

 Ruột được thiết kế thành 2 phần để tiện tháo lắp

 Sấy kĩ trước khi sử dụng

3.1.3 Phương án đặt ruột vào khuôn

 Bố trí ruột đứng và ruột v ng n m ngang, cần bố trí đầu gác ruột vững chắc, tránh không bị biến dạng hoặc xê dịch trong khuôn dưới tác dụng của trọng l c cũng như áp suất của kim loại lỏng

 Phải giữ sao cho đầu gác ruột n m đúng vị trí trong ổ gác

Ta c kích thước của ruột và đầu gác ruột được thể hiện trong hình b n dưới Đối với ruột v ng tạo các r nh lắp đai

ình dạng và kích thước ruột và đầu gác ruột được thể hiện tr n hình

3.1.5 Kiểm t a kích thước ruột đ ng t o l :

F1 diện tích ruột chịu tác dụng l c = (

Để tăng khả năng điền đầy trong khuôn, ta sử dụng cốc r t và 2 r nh d n

Để đảm bảo dòng chảy êm, không xói mòn khuôn, ta thiết kế rãnh d n tiếp tuyến với vật đúc

Đối với vật đúc b ng gang có khối lượng dưới 1t chọn s = 1,4 – ,6 Trường hợp này

Ta cần điều chỉnh lại thời gian rót cho hợp lý để thỏa mãn điều kiện trên Để đảm bảo kim loại rót vào khuôn tránh các hiện tượng trên thì ta cần giảm thời gian rót xuống Cho v = 1 cm/s Có nghĩa là ta đ ng thời tăng chiều cao của vật đúc khi rót và điều chình thời gian rót

Ta cần điều chỉnh lại thời gian rót cho hợp lý để thỏa mãn điều kiện trên Để đảm bảo kim loại rót vào khuôn tránh các hiện tượng trên thì ta cần giảm thời gian rót xuống Cho v = 1 cm/s Có nghĩa là ta đ ng thời tăng chiều cao của vật đúc khi rót và điều chình thời gian rót

=> Ta chọn thời gian rót hợp lý là 9’’

Trong quá trình rót thì ta nâng chiều cao vật đúc lên b ng cách ta cho khuôn đúc nghiêng một góc khoảng 2 độ lúc đúc chiều cao của vật đúc sẽ là 8.65 cm hư vậy sẽ đảm bảo thời gian và s đông đặc của kim loại lỏng

htb là cột áp suất thủy tĩnh tính theo công thức (ta chọn cốc r t đặt phía ngoài hòm khuôn trên)

Fmin = tổng tiết diện các rảnh d n

Ta có Fd : Fx : Fr = 1 : 1,2 : 1,4

 Fx = 5,88 cm2 , Fr = 6,86 cm2 => dr 3 cm

Dung tích cốc rót đối với vật đúc b ng gang

Mức tiêu thụ kim loại = G/t = 2 kg/s

Bảng : Dung tích cốc rót đối với vật đúc b ng gang

Bảng kích thước cốc r t ống r t Đường

Xác định kích thước rảnh d n và rãnh lọc xỉ ta tra bảng 39 và nội suy thu được như sau

Rãnh lọc xỉ khi a b tra bảng sách thiết kế đúc r nh lọc xỉ

Tiết diện r nh lọc xỉ )

3.3 Tính toán đậu hơi

Ta c min cm tiết diện đầu hơi 4,9 cm2

 Kích thước đậu hơi

ố t í hệ thống t:

Hệ thống r t được bố trí như hình dưới đây, g m gốc r t c mạng lọc xỉ, r nh lọc

xỉ d n tới 2 r nh d n, 2 r nh d n đươc đặt song song, tiếp tuyến với hình dạng chi tiết trong khuôn ở giữa khuôn được bố trí ruột đứng đầu gác, xung quanh thì c ruột

v ng nối lại ác kích thước của hệ thống r t được mi u tả trong bản vẽ công nghệ

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TẤM MẪU

Máy làm khuôn FD-4A

hi tiết này được làm khuôn tr n máy làm khuôn D-4A

Thông số kỹ thuật như sau

Kích thước bàn làm việc, mm 800 x 950

Do đ , ta chọn được kích thước sơ bộ h m khuôn được mô tả như trong hình dưới

T kích thước h m khuôn, bắt đầu thiết kế tấm m u Trong bài này, tấm m u này sẽ

g m tấm đỡ m u b ng nhôm, và các m u kim loại được gắn l n đ u kim loại sẽ tạo

n n bi n dạng của vành b n ngoài, c n bi n dạng b n trong chi tiết sẽ được tạo hình tr n tấm m u b ng phương pháp gia công tr n máy

ình dạng và kích thước tấm m u được mô tả trong bản vẽ đính kèm

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỘP RUỘT

Kết cấu hộp ruột do 2 yếu tố quyết định

- ình dáng và kích thước ruột

- ông nghệ chế tạo ruột

Trong bài này, ruột được thiết kế là ruột cát nh a uran được chế tạo b ng công nghệ otbox ông nghệ này c thể mô tả như sau, ruột cát sau khi được cấp vào hộp ruột đ được gia nhiệt l n đến khoảng 2 sẽ hình thành dần dần lớp vỏ ruột, lớp vỏ này sẽ

đ ng rắn lại và tạo thành hình cho ruột Khi rót kim loại lỏng vào khuôn, lớp vỏ này sẽ tiếp xúc với kim loại lỏng có nhiệt độ cao và phân huỷ, hình thành lớp khí mỏng trên bề mặt làm việc của ruột, bảo vệ vật đúc khỏi bị cháy dính cát

Ruột cát được chế tạo b ng máy làm ruột HotBox Z8612 của hãng MGM Germany

Thông số kỹ thuật của máy như sau

Khối lượng ruột tối đa, kg 12,5

Kích thước hộp ruột đứng), mm 400x350x510

Kích thước hộp ruột (ngang), mm 500x450x350

Dung tích phễu chứa cát, lít 80

Kích thước tấm ép gia nhiệt, mm 350x320

ùng với thiết kế ruột ở mục , chương , ta xác định được hình dáng và kích thước hộp ruột đứng như trong hình ộp ruột bổ đứng n m dọc ố trí 2 ruột trong một hộp ruột

khối lượng ri ng của kim loại, 71,1 N/dm3

V thể tích tính t điểm tiếp xúc kim loại lỏng cho đến mặt thoáng của kim loại lỏng trong cốc r t thể tích phần chất lỏng bị chiếm chỗ , dm3

c đè khuôn cần thiết là

Với l c đè khuôn cần thiết,

CHƯƠNG 7: CHỌN HỖN HỢP LÀM KHUÔN VÀ RUỘT

Vật liệu làm khuôn

 Tốc độ đông đặc của vật đúc, cũng như chất lượng của chi tiết, được quyết đinh bởi chất lượng của khuôn đúc, mà trong đ chủ yếu bởi hỗn hợp làm khuôn và hỗn hợp làm ruột.chính tính lý nhiệt của hỗn hợp làm khuôn ảnh hưởng rất lớn tới s đông đặc của vật đúc

 Độ bền của hỗn hợp phụ thuộc vào kích thước hạt cát, bề mặt chi tiết phụ thuộc vào độ hạt cũng như độ sạch của hạt

 át c độ hạt lớn, tập trung, mặt nhẵn cho hỗn hợp c độ thông khí cao, tính chảy cao

 át chọn cát thạch anh

Thành phần khoáng

Thạch anh, fenspat, mica, oxit sắt, cacbonat,đất sét

Do khối lượng vật đúc 2 -2 kg đúc trong khuôn cát sét tươi

họn cát thạch anh cỡ hạt v a

Tên cát h m hạt cát Kích thước nh m hạt cơ bản

Ký hiệu cũ Ký hiệu mới

họn hỗn hợp làm khuôn

àm khuôn cát sét tươi do khối lượng trong khoảng 2 -2 , tra bảng thành phần hỗn hợp cát áo khuôn tuơi đúc gang