Chương 2

1. Chương 2 THIẾT KẾ ĐÚC

2. CHƯƠNG 2THIẾT KẾ ĐÚC Mục tiêu bài học Sau bài học này sinh viên có khả năng sau: - Phân tích được kết cấu chi tiết. - Thiết kế đúc cho chi tiết gia công đơn giản. - Thiết kế tính toán hệ thống rót. - Nêu được các tác dụng của mẫu, khuôn đúc, lõi, hộp lõi.

3. THIẾT KẾ ĐÚC 2.1 Thành lập bản vẽ đúc. 2.2 Thiết kế mẫu và hộp lõi. 2.3 Thiết kế hệ thống rót và đậu hơi, đậu ngót.

4. 2.1 Thành lập bản vẽ đúc 2.1.1 Phân tích kết cấu. 2.1.2 Xác định mặt phân khuôn. 2.1.3 Xác định các đại lượng của bản vẽ vật đúc. 2.1.4 Xác định lõi và gối lõi.

5. 2.1.1 Phân tích kết cấu. Đọc và hiểu kỹ bản vẽ, những điều kiện kỹ thuật, vật liệu chế tạo. Loại hình sản xuất đúc: tra bảng sổ tay công nghệ chế tạo máy I. Dự kiến trước sơ bộ quy trình gia công cắt gọt chi tiết đó trên các loại máy công cụ. Xác định những phần bề mặt phải gia công, những mặt chuẩn công nghệ... - Đơn giản hóa kết cấu để dể đúc hơn.

6. 2.1.2.Xác định mặt phân khuôn. - Mặt phân khuôn là bề mặt tiếp xúc của các nửa khuôn với nhau. - Mặt phân khuôn xác định vị trí vật đúc trong khuôn. - Ký hiệu bằng gạch xanh, mũi tên T chỉ phần vật đúc thuộc khuôn trên, còn D thuộc về khuôn dưới.

7. Các nguyên tắc chọn mặt phân khuôn a. Chọn mặt phân khuôn dựa vào công nghệ làm khuôn. b. Chọn mặt phân khuôn dựa vào độ chính xác của lòng khuôn. c. Chọn mặt phân khuôn dựa vào chất lượng hợp kim đúc.

8. B B a) b) A A a. Chọn mặt phân khuôn dựa vào công nghệ làm khuôn. Chọn mặt phân khuôn qua tiết diện có diện tích lớn nhất. Chọn mặt phân khuôn làm sao cho lòng khuôn là nông nhất.Ví dụ:

9. T D A B T D Hình 1-18 - Những kết cấu có lòng khuôn phân bố ở cả khuôn trên và khuôn dưới, nên chọn lòng khuôn trên nông hơn (hình 1-18).

10. B A Hình 1-19 - Mặt phân khuôn nên chọn mặt phẳng. Hình 1-19 chọn theo phương án A tốt hơn B.

11. b. Chọn mặt phân khuôn dựa vào độ chính xác của lòng khuôn. - Lòng khuôn tốt nhất là chỉ phân bố trong một hòm khuôn. - Những vật đúc có nhiều tiết diện khác nhau nếu yêu cầu đồng tâm cao người ta có thể dùng phần đất phụ để đặt toàn bộ vật đúc trong một hòm khuôn (hình 1-20 a). - Những vật đúc có lõi, nên bố trí sao cho vị trí của lõi là thẳng đứng (hình 1-20 b). - Không chọn mặt phân khuôn qua chỗ có tiết diện thay đổi. Hình 1-20 b nên chọn phương án A (phương án B không hợp lý).

12. Miếng đất phụ T T A D B D D T a) b) Hình 1-20 C

13. T G G D Hình 1-21 Số lượng mặt phân khuôn càng ít càng bảo đảm chính xác.Hình 1-21 nên cho toàn bộ vật đúc ở khuôn giữa.

14. c. Chọn mặt phân khuôn dựa vào chất lượng hợp kim đúc. - Những bề mặt quan trọng cần chất lượng cao hoặc bố trí ở dưới hoặc ở hai bên. - Chọn mặt phân khuôn sao cho hướng kết tinh từ xa chuyển dần về chân đậu ngót hoặc hệ thống rót. - Chọn mặt phân khuôn phải tính đến vị trí đặt hệ thống rót.

15. 2.1.3 Xác định các đại lượng của bản vẽ vật đúc. a. Lượng dư gia công cắt gọt. b. Độ dốc rút mẫu (góc thoát khuôn). c. Góc đúc. d. Dung sai vật đúc.

16. a. Lượng dư gia công cắt gọt. - Là phần kim loại dôi ra trên vật đúc để khi cắt bỏ đi sẽ có độchính xác kích thước và độ bóng bề mặt. - Lượng dư gia công đặt trên vật đúc phụ thuộc vào kích thước vật đúc, vị trí các bề mặt vật đúc trong khuôn, độ chính xác đúc và dạng sản xuất. - Lượng dư đặt trên các mặt trên của vật đúc có giá trị lớn hơn mặt bên và dưới. - Dựa vào cấp chính xác của vật đúc, kích thước bề mặt cần gia công.

17. h  h/2   b. Độ dốc rút mẫu (góc thoát khuôn).- Trên các thành đứng (vuông góc với mặt phân khuôn) cần có độ dốc rút mẫu gọi là độ dốc đúc. h

18. b R r a Hình 1-23 Góc đúc c. Góc đúc. - Là góc tiếp giáp giữa hai bề mặt giao nhau của vật đúc. (hình 1-23). - Góc đúc đảm bảo cho khuôn không bị vỡ khi rút mẫu và vật đúc không bị nứt khi đông đặc trong khuôn. - Góc đúc cũng giúp cho mẫu nâng cao độ bền, dễ rút mẫu.

19. d. Dung sai vật đúc: Là sai số của kích thước vật đúc cho phép so với kích thước danh nghĩa. - Dung sai của vật đúc phụ thuộc vào nhiều yếu tố: phương pháp đúc, loại khuôn đúc .v.v. - Dung sai thành phần trên các khâu kích thước phải phù hợp với dung sai khâu khép kín. - Tra bảng sổ tay công nghệ chế tạo máy I.

20. 2.1.4. Xác định lõi và gối lõi. a. Lõi : dùng để tạo lỗ hoặc phần lõm trong vật đúc. Để xác định số lượng lõi cần tuân theo các qui định sau đây: - Những lỗ cần gia công cắt gọt, tùy theo dạng sản xuất, nếu kích thước nhỏ có thể không cần đặt lõi mà đúc liền. - Các bậc dày hơn 25 mm và các rãnh có chiều sâu  6 mm trên các vật đúc nhỏ và vừa đều được tạo nên ngay từ khi đúc. - Những lỗ không cần gia công cắt gọt cần phải đặt lõi. - Số lượng lõi càng ít càng tốt.

21. D H c) b) a) Hình 1-24 Phần nhô khuôn Nếu D/H  0,85 có thể thay lõi bằng phần nhô của khuôn dưới(hình 1-24 b). Nếu D/H > 3 có thể thay lõi bằng phần nhô của khuôn trên (hình1-24 c).

22. b. Thiết kế gối lõi - Gối lõi là bộ phận để định vị lõi trong khuôn đúc. - Căn cứ vào vị trí của lõi trong khuôn, người ta chia ra hai loại cơ bản: lõi đứng và lõi ngang.

23. S1  S2 h1 S3 h  Hình 1-25 Gối lõi đứng hình côn. - Lõi đứng: Gối lõi được định vị theo hướng vuông góc với mặt phân khuôn nằm ngang. Thường làm gối lõi hình côn (hình 1-25) có kích thước đảm bảo: h h1,  .

24. - Lõi ngang: Gối lõi phân bố cả ở khuôn trên và khuôn dưới ở chỗ mặt phân khuôn. - Để dễ lắp ráp và tránh vỡ khuôn, lõi, giữa lõi và khuôn cũng có khe hở S1, S2, S3. - Kích thước, góc độ gối lõi cũng phải bảo đảm như lõi đứng, nghĩa là: h h1, .

25. S1 T S2 h1 h D Hình 1-27 Gối lõi ngang hình trụ

26. (0,5  0,8) D D a) Hình 1-29 Gối lõi có khóa. a) Khóa chống xoay. b) Khóa chống dịch dọc. b)

27. Ví dụ: Vẽ thiết kế đúc chi tiết sau: Hình 1- 30 Bản vẽ chi tiết: Gối đỡ: GX 15-32

28. 100 25 6 6 T 80 1,5 60 1,5 D 4 40 4 70 1030 15 115  1,5  60 1,5  32 1,5 70  1,5 37  1 130  1,5 Hình 1-31 Bản vẽ thiết kế đúc.

29. 80 RZ20 RZ20 120 RZ20 60 90 60 210 110 R20 20 50 25 R8 90 RZ20 80 250 180 Bản vẽ chi tiết GỐI ĐỠ Vật liệu: GX15-32. Loại hình sản xuất hàng loạt. R40 Bài tập: Vẽ bản vẽ thiết kế đúc, khuôn đúc của chi tiết sau:

30. 2.2 Thiết kế mẫu và hộp lõi. 2.2.1 Thiết kế mẫu . 2.2.2 Thiết kế lõi và hộp lõi . 2.2.3 Vật liệu làm mẫu và hộp lõi .

31. 2.2.1 Thiết kế mẫu. - Mẫu là bộ phận cơ bản trong bộ mẫu. Một bộ mẫu bao gồm: mẫu (hình 1-32), mẫu hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót và tấm mẫu. - Mẫu là bộ phận tạo ra lòng khuôn đúc khi làm khuôn.

32. Bản vẽ mẫu: Căn cứ vào bản vẽ đúc để thành lập bản vẽ của mẫu. - Mặt phân khuôn. - Hình dáng và kích thước mặt ngoài của vật đúc. - Hình dạng và kích thước của gối lõi nếu có. - Vật liệu dự định để chế tạo mẫu.

33. Trình tự các bước để vẽ bản vẽ mẫu như sau: + Xác định mặt phân mẫu. + Xác định hình dạng và kích thước tai mẫu. + Kích thước và dung sai kích thước mẫu. + Cấu tạo của mẫu. + Phần định vị khi ghép mẫu.

34. + Xác định mặt phân mẫu. Đa số mẫu đúc có mặt phân mẫu trùng với mặt phân khuôn. Trường hợp đặc biệt mẫu có thể chế tạo dưới dạng nhiều phần tháo rời. + Xác định hình dạng và kích thước tai mẫu. Tai mẫu sẽ in hình trong khuôn để tạo ra chỗ tựa cho gối lõi. Phải dựa vào hình dạng gối lõi, khe hở giữa lõi và khuôn và quá trình lắp ráp khuôn để thiết kế tai mẫu. Sai số kích thước tai mẫu sẽ dẫn đến sai số kích thước của lòng khuôn đúc.

35. + Kích thước và dung sai kích thước mẫu. Kích thước mẫu = Kích thước vật đúc + độ co kim loại. Dung sai kích thước mẫu có dấu ( + ).

36. Ví dụ: Mẫu 10o 25+0,50 60+0,74 T 90+0,87 40+0,74 a) 32+0,60 32+50 60+0,74 7o 150+0,87 15+0,50 b) Hình 1-32 a) Mẫu gỗ b) Mẫu có 1 chốt định vị c) Mẫu có 2 chốt . c)

37. 3 1 2 • Hình 1-33 Cấu tạo lõi cát. • Xương kim loại 2.Hỗn hợp cát • 3. Rãnh thoát khí 2.2.2 Thiết kế lõi và hộp lõi . Lõi là một bộ phận của khuôn đúc để tạo ra phần lỗ hoặc phần lõm cần có trong vật đúc. Trên hình vẽ 1-33 giới thiệu cấu tạo một lõi cát đơn giản.

38. 2.2.2 Thiết kế lõi và hộp lõi . Người ta thường thiết kế ba loại hộp lõi: Hộp lõi nguyên để tạo lõi đơn giản, dạng côn. Hộp lõi hai nửa để tạo lõi hình trụ, có chiều dài tùy ý. Hộp lõi lắp ghép để chế tạo lõi phức tạp, có thể tích lớn (xem phần làm lõi).

39. 2.2.2 Thiết kế lõi và hộp lõi . + Thành lập bản vẽ hộp lõi. Bản vẽ hộp lõi cũng là bản vẽ chế tạo nên phải đáp ứng đầy đủ các qui ước vẽ kỹ thuật về bản vẽ chế tạo. - Xác định mặt phân hộp lõi. - Kích thước và dung sai kích thước hộp lõi ( dấu - ).

40. Hình 1-34 Hộp lõi gỗ. 2.2.2 Thiết kế lõi và hộp lõi . Hình 1-34 giới thiệu bản vẽ hộp lõi gỗ cho chi tiết đúc 1-30

41. 2.2.3 Vật liệu làm mẫu và hộp lõi . Chọn vật liệu thường dựa vào : - Dạng sản xuất. - Yêu cầu chất lượng, kích thước. - Khối lượng và thực tế của nơi sản xuất. Thường dùng : gỗ, kim loại ( các hợp kim silumin), polime, thạch cao …

42. 2.3 Thiết kế hệ thống rót và đậu hơi, đậu ngót. 2.3.1 Hệ thống rót. 2.3.2 Đậu hơi và đậu ngót.

43. 2.3.1 Hệ thống rót. a) Hình 1-36 a) Hệ thống rót. b) Vật đúc và hệ thống rót. 1. Cốc rót 2. Ống rót 3. Rãnh lọc xỉ 4. Rãnh dẫn 5. Đậu hơi 6. Vật đúc.

44. 2.3.1 Hệ thống rót. a. Yêu cầu của hệ thống rót. b. Cấu tạo hệ thống rót. c. Tính toán hệ thống rót.

45. a. Yêu cầu của hệ thống rót. - Dòng chảy của kim loại phải êm, không gây va đập, bắn toé, không tạo xoáy và phải liên tục. - Không dẫn xỉ, khí hoặc các tạp chất vào lòng khuôn. - Điền đầy khuôn nhanh, không làm hao phí nhiệt. - Điều hòa được nhiệt trong toàn bộ lòng khuôn. - Không hao phí nhiều kim loại cho hệ thống rót. - Rót trực tiếp ít dùng, mặt dù cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo. - Rót kiểu xi phông : dòng chảy êm, bổ sung kim loại cho vùng dưới của vật đúc nhưng khó chế tạo. - Loại rót bên hông (rót ngang) thông dụng hơn cả.

46. b. Cấu tạo hệ thống rót. 2 1 Mặt thoáng kim lọại lỏng Hình 1-37 Hệ thống rót tiêu chuẩn. 1.Cốc rót. 2.Ống dẫn. 3.Rãnh lọc xỉ. 4. Các rãnh dẫn. 3 4 Lòng khuôn

47. D D1 b) a) Hình 1-38 Loại cốc rót thường. L - Cốc rót Có tác dụng chứa phần kim loại lỏng khi chảy tiếp vào bộ phận dưới nhằm loại bỏ một phần tạp chất, xỉ nổi trên mặt. Cốc rót còn hứng dòng chảy kim loại lỏng từ thùng rót.

48. . Màng ngăn a) b) Màng lọc bằng vật liệu chịu lửa Nút đậy c) d) Hình 1-39. Các loại cốc đặc biệt. a.Cốc có màng lọc; b.Cốc có màng ngăn; c.Cốc có nút; d.Cốc li tâm.

49. Ống rót - Là phần nối tiếp từ cốc rót xuống dưới. - Ống rót có độ côn rút mẫu khí vào lòng khuôn. a) • Hình 1- 40 • Ống rót trụ côn b) Ống rót có bậc c) Ống hình sin

50. b. Cấu tạo hệ thống rót. - Rãnh lọc xỉ : Là một phần của hệ thống rót nằm dưới chân ống rót, ở khuôn trên và sát mặt phân khuôn. Phần xỉ lỏng nếu lọt qua ống rót sẽ được giữ lại ở rãnh lọc xỉ. Tiết diện ngang hợp lí, tốt độ dòng càng nhỏ, xỉ nổi lên càng triệt để. Ngoài ra rãnh lọc xỉ cũng tạo điều kiện để bố trí các rãnh dẫn.