Tên đề tài:
Nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o bé khu«n
®óc th©n b¬m BRA50 dïng trªn m¸y ®óc
¸p lùc 420T CƠ QUAN CHỦ QUẢN: BỘ CÔNG THƯƠNG
CƠ QUAN CHỦ TRÌ: VIỆN CÔNG NGHỆ
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: Th.S NGUYỄN TIẾN TÀI
7103
16/02/2009 Hà Nội, 1 - 2009
BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP
VIỆN CÔNG NGHỆ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI - KHCN
Mã số: 237.08/RD/HĐ-KHCN
7 Võ Thanh Sơn ViÖn C«ng nghÖ
8 Lê Văn Trị ViÖn C«ng nghÖ
Mục lục
Trang
Chương 1. TỔNG QUAN
1
1.1. Tình hình thiết kế khuôn mẫu trên thế giới
1.2. Nhu cầu về sản phẩm đúc, khuôn đúc áp lực cao ở Việt Nam
1.3. Các dạng sản phẩm đúc áp lực cao và các sản phẩm tiêu biểu
2
1.4. Mục tiêu của đề tài
4
Chương
2:
LỰA CHỌN VẬT LIỆU, XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẾ TẠO KHUÔN
THÂN BƠM BRA 50
5
2.1. Phân loại vật liệu chế tạo khuôn đúc áp lực
2.2. Điều kiện làm việc, lựa chọn vật liệu để chế tạo khuôn đúc thân
bơm BRA50
7
2.3. Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo bộ khuôn đúc áp lực BRA50
9
Chương
3.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC
ÁP LỰC THÂN BƠM BRA50
23
3.3.2.3. Lựa chọn vị trí rãnh dẫn, rãnh h
ơi
24
Chương
4.
THIẾT KẾ VÀ
GIA CÔNG CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC THÂN
BƠM BRA50
26
4.1. Dựng bản vẽ chi tiết phôi thân bơm BRA 50 3D.
4.2. Thiết kế hoàn chỉnh bộ bản vẽ khuôn đúc áp lực thân bơm BRA 50
28
4.2.1. Các cụm kết cấu chính trong bộ khuôn đúc áp lực cao
4.2.2. Các bản vẽ chi tiết trong bộ khuôn thân bơm BRA 50
4.3. Gia công bộ khuôn đúc áp lực thân bơm BRA50
29
4.3.1. Gia công các chi tiết bộ khuôn thân bơm BRA50
4.3.2. Bộ khuôn đúc thân bơm BRA50 hoàn chỉnh
30
Chương
5.
ĐÚC THÂN BƠM BRA50 VÀ HIỆU CHỈNH KHUÔN
31
5.1. Đúc thân bơm BRA50 trên máy đúc áp lực ZITAI ZDC420TPS
bằng bộ khuôn đã thiết kế
nghiệp đầu tư lắp ráp máy cần có nhà cung cấp tại chỗ để giảm chi phí vận chuyển.
Mặt khác, theo chỉ thị nội địa hoá các loại máy, thiết bị đơ
n giản như: xe máy, động
cơ Diezen, máy nông nghiệp, máy phát điện, thiết bị dân dụng,… đã mở ra một nhu
cầu mới về sản phẩm đúc áp lực với số lượng lớn.
Với trình độ, thiết bị ở trong nước hiện nay chỉ đáp ứng phần nhỏ các sản
phẩm có yêu cầu thấp và trung bình về chất lượng. Vì vậy, để phát triển sản phẩm
đúc áp lực nói chung, lĩnh vực chế tạo máy nói riêng, chúng ta phải nâng cao cả về
chất lượng và số lượng để đáp ứng nhu cầu và tăng khả năng cạnh tranh với các
nước trong khu vực. Đặc biệt, lĩnh vực quan tâm nhất hiện nay là các chi tiết xe ôtô.
Cụ thể như các hãng xe máy LIFAN, SYM, YAMAHA, SUZUKI,... riêng
công ty HONDA Việt Nam trong năm 2005 và 2006 mỗi năm đã sản xuất 1 triệu
chiếc xe máy các loại, năm 2007 tăng lên 1,2 triệu chiế
c. Trong năm 2008, công ty
có kế hoạch sản xuất tăng lên 1,5 triệu chiếc. Trong mỗi chiếc xe máy có khoảng 10
chi tiết được chế tạo bằng phương pháp đúc áp lực. Như vậy, mỗi năm hãng xe
HONDA Việt Nam cần đến hơn 10 triệu chi tiết đúc áp lực. Hiện tại, chưa có nhà
cung cấp Việt Nam nào có thể đáp ứng được nhu cầu này. Trong miền Nam, các
công ty sản xuất và lắp ráp động cơ Diezen như
: VIKYNO, VINAPPRO, CƠ KHÍ
AN GIANG,… với sản lượng các loại mỗi năm khoảng 60.000 máy (trong đó xuất
khẩu chiếm khoảng 60%) và hàng năm đang có chiều hướng gia tăng. Nhu cầu về
sản phẩm đúc áp lực của các công ty này cũng rất lớn. Ngoài ra, còn có các sản
2
phẩm phục vụ trong ngành điện, gia dụng, ôtô, xe máy,... Hiện nay, lĩnh vực đang
được quan tâm hướng đến là ôtô.
Với việc gia tăng số lượng sản phẩm đúc áp lực ở Việt Nam như hiện nay, nhu
cầu về thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực cũng tăng theo. Để nâng cao chất lượng và
ổn định sản xuất, các doanh nghiệp trong nước thường đặt chế tạo và nh
b. Các sản phẩm dạng thanh, dạng càng.
c. Các sản phẩm dạng trụ, dạng đĩa.
Các sản phẩm này có yêu cầu cao về độ bóng bề mặt, thành mỏng đều để giảm
tiêu hao nguyên vật liệu và giảm khối lượng sản phẩm. Đặc biệt trong các chi tiết
máy còn đòi hỏi độ bề
n cho tính năng sử dụng. Phương pháp đúc áp lực cao sẽ
mang lại hiệu quả cao, đáp ứng được những yêu cầu nêu trên.
Hình 1.2. Sản phẩm nắp hông động cơ Diezen
2
Trọng lượng phôi đúc: 2,9 kg
Tổng diện tích hình chiếu bề mặt (tính cho nửa khuôn cối): 260 cm
2
.
Kích thước bao lớn nhất của phôi đúc: 147x115.
Hình 1.4. Sản phẩm dùng trong chi tiết máy
5
Kích thước bao lớn nhất dự kiến của khuôn: 500x500
Các thông số kỹ thuật của máy đúc áp lực ZITAI ZDC420TPS
Lực khóa khuôn: 420 Tấn
Kích thước mép trục dẫn: 650x650mm
Trọng lượng đúc tối đa: 5,05kg
Khoảng cách 2 mặt kẹp khuôn 300 ~ 1000mm
Áp lực bắn tối đa: 210kg/cm
2
.
Tiết diện bề mặt vật đúc lớn nhất: 760 cm
2
.
Trên cơ sở các thông số kỹ thuật của sản phẩm thân bơm BRA50 và các thông
số kỹ thuật của máy đúc áp lực 420 tấn, nhận thấy khuôn đúc áp lực thân bơm
BRA50 được thiết kế để đúc trên máy đúc ZITAI ZDC420TPS hoàn toàn đảm bảo
và đáp ứng về mặt kỹ thuật.
6
Chương 2: LỰA CHỌN VẬT LIỆU, XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẾ TẠO
KHUÔN THÂN BƠM BRA 50
2,0 ~ 3,0
−
5,0 ~ 6,0 0,3 ~ 0,5
⎯
SKD5 0,25 ~ 0,35
≤ 0,40 ≤ 0,60
2,0 ~ 3,0
−
9,0 ~ 10,0 0,3 ~ 0,5
⎯
SKD6 0,32 ~ 0,42 0,8 ~ 1,2
≤ 0,50
4,5 ~ 5,5 1,0 ~ 1,5
⎯
0,3 ~ 0,5
⎯
SKD61 0,32 ~ 0,42 0,8 ~ 1,2
≤ 0,50
4,5 ~ 5,5 1,0 ~ 1,5
⎯
0,8 ~ 1,2
⎯
SKD62 0,32 ~ 0,42 0,8 ~ 1,2
≤ 0,50
4,5 ~ 5,5 1,0 ~ 1,5 1,0 ~ 1,5 0,2 ~ 0,6
⎯
SKD7 0,28 ~ 0,38
≤ 0,50 ≤ 0,60
2,5 ~ 3,5 2,5 ~ 3,0
⎯
Nga
ΓOCT
Thuỵ điển
SS
Anh
BS
ASTM UNS
1 30WCrV5 SKD4
⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯
2 30WCrV9 SKD5
3X2B8Φ
2730 BH12 H10 T20821
3 35CrMoV5 SKD6
4X5MΦC ⎯
BH11 H11 T20810
4 40CrMoV5 SKD61
4X5MΦΙC ⎯
BH13 H13 T20813
5
⎯
SKD62
⎯ ⎯
BH12 H12 T20812
6
⎯
SKD7
⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯
7
⎯
SKD8
cấu khuôn tạo hình sản phẩm, là phần kết cấu chịu ảnh hưởng trực tiếp của dòng
kim loại lỏng nhiệt độ cao, vận tốc trượt trên bề m
ặt khuôn rất cao và dưới áp lực ép
lớn.
Với mác vật liệu AЛ9, nhiệt độ rót vào khoảng 670-700
o
C. Áp lực bắn trung
bình trên bề mặt chi tiết là từ 553-983kg/cm
2
. Như vậy, với vận tốc trượt trên bề
mặt khuôn rất lớn cùng với nhiệt độ rót vật liệu đúc khoảng 680
o
C và áp lực lên bề
mặt khuôn lớn nhất có thể lên đến 983kg/cm
2
, nên phải lựa chọn vật liệu có độ chịu
mài mòn bề mặt lớn, chịu tải trọng tĩnh lớn.
Như vậy, để bảo đảm phần ruột khuôn có các cơ tính tốt như: chịu mài mòn,
chịu nhiệt, chịu va đập, đề tài chọn vật liệu là SKD61 (theo tiêu chuẩn JIS Nhật
Bản) có thành phần hóa học như bảng 2.1 và bảng 2.2.
9
2.3. Xây dựng lưu trình công nghệ chế tạo bộ khuôn đúc áp lực BRA50
- Dụng cụ đo
- Thiết bị số hoá 3 chiều
- Lựa chọn vật liệu vùng tiếp giáp với hợp ki
m
- Lựa chọn vùng làm việc không tiếp giáp
với hợp kim
- Chọn vật liệu làm chốt đẩy
Vẽ bản vẽ chi tiết sản phẩm
Thiết kế công nghệ
- Tính toán thiết kế công nghệ cho khuôn
- Vẽ thiết kế công nghệ 2D
- Vẽ thiết kế công nghệ 3D
Lựa chọn vật liệu chế tạo khuôn
- Các máy gia công chuyên dùng
- Lắp ráp hoàn chỉnh bộ khuôn
- Đúc trên máy đúc áp lực 420Tấn
- Đúc 20 ÷ 40 sản phẩm
-Kiể
công nghệ rồi thì tiến hành tính toán các thông số kỹ thuật cho bộ khuôn như: hệ
thống rót, h
ệ thống hơi…
Trên cơ sở các thông số tính toán được vẽ thiết kế, lựa chọn hợp lý toàn bộ hệ
thống khuôn. Kết hợp các bản vẽ dự kiến 2D, 3D để đưa ra bản lắp sơ bộ. Sau khi
có bản lắp sơ bộ hiệu chỉnh các kích thước của các chi tiết sao cho hợp lý đối với
sản phẩm cũng như kết cấu bộ khuôn. Hoàn chỉnh các kích thướ
c bản lắp sau đó vẽ
tách các chi tiết của bộ khuôn đúc. Khi đó phôi đúc đã tính co, dốc đúc thoát khuôn,
ruột và cộng lượng dư các vị trí gia công, được dựng phôi đúc 3D. Từ phôi đúc 3D
tạo ruột và khuôn chày, khuôn cối. Các bản vẽ 3D khuôn chày, khuôn cối và ruột là
cơ sở dữ liệu tích hợp với các máy gia công CNC để chế tạo khuôn.
Khi gia công xong các chi tiết, lắp ráp khuôn hoàn chỉnh đưa lên máy đúc thử
khoảng 20÷40 sả
n phẩm trên máy đúc áp lực. Sau đó đo kiểm sản phẩm phôi đã đúc
được, hiệu chỉnh các kích thước chưa đạt cũng như độ bóng bề mặt sản phẩm.
Khuôn sau khi hiệu chỉnh được đúc thử 20÷40 sản phẩm đạt chất lượng ổn
định thì tháo các chi tiết vật liệu SKD61 đưa đi nhiệt luyện chân không.
Cuối cùng các chi tiết sau khi nhiệt luyện được làm sạch, đánh bóng b
ề mặt và
được lắp vào khuôn.
11
Chương 3.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN
ĐÚC ÁP LỰC THÂN BƠM BRA50
3.1. Cơ sở lý thuyết tính toán hệ thống rót [2]
3.1.1. Tốc độ nạp và tốc độ rót
đúc
Kẽm Magiê
Lỏng Bán lỏng Lỏng Bán lỏng
5 ÷ 10
Đơn giản
Phức tạp
30-40
40-60
-
-
0.5-1.0
-
2-5
5-7
-
-
2-5
3-5
3 ÷ 6
Đơn giản
Phức tạp
30-60
60-80
30-40
40-50
25-30
30-40
5-8
8-12
10-12
-
-
-
-
-
Tốc độ nạp kim loại phụ thuộc vào chế độ điền đầy khuôn đã chọn trước:
Chế độ phân tán, chế độ phân tán - rối tuần tự hoặc chế độ chảy tầng. Giá trị tới hạn
của tốc độ nạp v
n
tính theo công thức 3.2: Trong đó: υ – độ nhớt động học; Re – tiêu chuẩn Reynold; δ
vd
– chiều dày
thành vật đúc; δ – chiều dày rãnh dẫn.
Đối với chế độ chảy phân tán và theo công thức 3.3 với chế độ chảy tầng.
Giá trị tối ưu của tốc độ nạp đối với các loại vật đúc bằng các hợp kim có hình dáng
khác nhau thì cũng rất khác nhau (bảng 3.1).
)2.3(
)(2
.Re
δδ
υ
−
=
vd
th
0.015-0.02 đối với hợp kim nhôm; 0.018-0.035 với hợp kim magiê và 0.02-
0.03 với hợp kim đồng;
- n: Số vị trí quay dòng trong hốc khuôn
Trong công thức (3.4), thường phải tính giá trị tốc độ nạp v
n
trung bình trong
toàn bộ khoảng thời gian nạp. Sau khi thay thế giá trị này vào phương trình liên tục
(3.1) sẽ xác định được tốc độ ép v
e
khi đã biết đường kính buồng ép D
e
và diện tích
rãnh dẫn f
n
:
2
4
**
*
enn
e
vvf
D
π
=
Giá trị tốc độ ép tính toán trên mới chỉ tính đến tác động của các điều kiện
thuỷ động học quá trình điền đầy mà chưa kể đến chế độ nhiệt của quá trình, tức là
chưa kể đến thời gian điền đầy t
đ
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
δ
δ
Copyright: Tài liệu đại học ©