Kỹ thuật chế tạo máy - Hướng dẫn thiết kế công nghệ đúc

Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
Lời nói đầu 
Nằm trong ch−ơng trình đào tạo đại học ngành cơ khí của tr−ờng đại học kỹ 
thuật công nghiệp. Kỹ thuật chế tạo máy là môn học kỹ thuật cơ sở giới thiệu các 
ph−ơng pháp chế tạo phôi và các chi tiết máy dùng trong ngành chế tạo máy và 
nhiều ngành khác của nền kinh tế quốc dân. Môn học cung cấp những kiến thức cơ 
bản về các quá trình sản xuất đúc, hàn và rèn dập, h−ớng dẫn cách thiết kế công 
nghệ và chọn dụng cụ, thiết bị để thực hiện các quá trình công nghệ đó. 
Để thực hiện đ−ợc mục tiêu nêu trên của môn học, gắn học với hành, cùng với 
việc tiếp nhận các kiến thức qua ch−ơng trình học học tập lý thuyết theo các giáo 
trình môn học, ng−ời học còn phải thực hiện các bài thí nghiệm và các bài tập thực 
hành. Tài liệu bài tập môn học kỹ thuật chế tạo máy này giúp cho ng−ời học có cơ 
sở và điều kiện thuận lợi để thực hiện đ−ợc các bài tập môn học đ−ợc giao trong 
quá trình học tập, giúp ng−ời học làm quen và có khả năng thiết kế công nghệ chế 
tạo các loại phôi và chi tiết máy có kết cấu t−ơng đối đơn giản. 
Tài liệu đ−ợc một tập thể giảng viên của bộ môn Công nghệ kim loại biên 
soạn, do PTS Lê Cao Thăng làm chủ biên. Phân công biên soạn nh− sau: 
Phần I: H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
 Mục A, B và C – PTS Lê Cao Thăng 
 Mục D – GV Bùi Ngọc Trân 
Phần II: H−ớng dẫn thiết kế công nghệ rèn tự do 
 GV Vũ Đình Trung 
Phần III: H−ớng dẫn thiết kế công nghệ dập thể tích trên máy búa 
 PTS Lê Cao Thăng 
Phần IV: H−ớng dẫn thiết kế công nghệ hàn nóng chảy 
 GV Phạm Việt Bình 
Để thuận tiện cho việc sử dụng, mỗi phần đ−ợc in thành một tập riêng. 
Các tác giả mong những tập tài liệu này sẽ giúp ích cho sinh viên trong quá 
trình học tập tại tr−ờng. Tài liệu cũng có thể dùng để tham khảo cho các bạn đồng 
nghiệp, các kỹ s− trong công tác kỹ thuật. 
Những ý kiến đóng góp để hiệu chỉnh, bổ sung nâng cao chất l−ợng cho 
những lần xuất bản sau xin gửi về địa chỉ: 
Bộ môn Công nghệ kim loại, khoa Cơ khí, tr−ờng Đại học kỹ thuật công 
nghiệp Thái Nguyên. 
 1 
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
Phần I - h−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
Đề bài: 
Thiết kế công nghệ đúc chi tiết... (đ−ợc chỉ định theo bản vẽ đề bài số...) với 
các điều kiện sản xuất nhỏ, mẫu gỗ, làm khuôn cát bằng tay. Vật liệu chi tiết và vật 
liệu mẻ kim loại đ−ợc chỉ định theo số đầu đề bài tập. 
Nhiệm vụ cụ thể: 
1) Phần bản vẽ: 
a) Bản vẽ công nghệ đúc (bản vẽ vật đúc) (A2) 
b) Bản vẽ mẫu, hộp lõi (A1) 
2) Phần thuyết minh: 
a) Phân tích tính công nghệ của kết cấu vật đúc 
b) Cách chọn mặt phân khuôn 
c) Thuyết minh quá trình làm khuôn 
d) Các tính toán: Hệ thống rót, ngót, hơi, mẻ liệu kim loại, lực kẹp giứ 
hai nửa khuôn 
a. H−ớng dẫn thực hiện bài tập thiết kế 
công nghệ đúc 
D−ới đây h−ớng dẫn trình tự các b−ớc tiến hành để làm một bài tập thiết kế 
công nghệ đúc, chủ yếu dùcho ph−ơng pháp làm khuôn bằng tay để đúc vật đúc 
gang xám 
I. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết đúc, phân tích tính công nghệ 
của nó, đề xuất những kiến nghị sửa đổi hình dạng, kết cấu 
cho phù hợp với khả năng của sản xuất đúc 
Khi thiết kế công nghệ một chi tiết đúc ta phải nghiên cứu bản vẽ chi tiết đúc 
để hiểu hình dáng, kích th−ớc, điều kiện làm việc, vị trí của chi tiết trong máy, đặc 
điểm của vật liệu chế tạo chi tiết cũng nh− yêu cầu về cơ lý tính của toàn bộ chi 
tiết, của từng phần chi tiết, cách gia công chi tiết sau này v.v... Tìm hiểu càng đầy 
đủ thì bản thiết kế công nghệ càng có chất l−ợng tốt, sản phẩm đúc ra sẽ đạt đ−ợc 
hiệu quả kinh tế cao, vật đúc ít bị h− hỏng. 
1. Đọc bản vẽ chi tiết đúc: 
Muốn hình dung đ−ợc chi tiết phải đọc kỹ bản vẽ. Đó là đòi hỏi tr−ớc tiên đối 
với ng−ời thiết kế công nghệ đúc. Khi hình dung đ−ợc chi tiết đúc một cách đầy đủ 
mới có điều kiện để chọn mặt phân khuôn, ráp khuôn, thiết kế lõi, đậu ngót và hệ 
thống rót, vật làm nguội, l−ợng d− gia công và l−ợng d− công nghệ một cách thích 
hợp nhất đối với quy mô sản xuất và trang thiết bị hiện có của phân x−ởng. 
2. tìm hiểu điều kiện làm việc của chi tiết : 
Nghiên cứu điều kiện làm việc của chi tiết đúc để có thể đề ra các biện pháp 
thích hợp trong quá trình chế tạo vật đúc. Ví dụ khi đúc các thân máy công cụ, các 
 2 
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
sống tr−ợt là bộ phận rất quan trọng không cho phép có khuyết tật đúc thì phải đặt 
phần này nằm ở khuôn d−ới v.v... 
3. nghiên cứu đặc điểm của vật liệu chế tạo và yêu cầu 
về cơ lý tính của chi tiết : 
Mỗi hợp kim đúc đều có đặc điểm riêng về tính đúc, do đó khi thiết kế công 
nghệ cần phải chú ý để có biện phám công nghệ thích ứng (ví dụ để l−ợng trừ co ở 
mẫu khác nhau t−ơng ứng với mỗi hợp kim đúc; Chú ý thiết kế hệ thống rót có khả 
năng điền đầy vật đúc đối với các hợp kim có độ chảy loãng kém; Có biện pháp 
chống nứt vật đúc đối với các hợp kim truyền nhiệt kém). Dùng ph−ơng pháp đúc 
đạt độ chính xác cao để đảm bảo kích th−ớc của chi tiết đúc ra đáp ứng đ−ợc đúng 
yêu cầu của bản vẽ mà không cần gia công cơ khí với các hợp kim khó gia công cơ 
khí nh− thép chịu mài mòn (thép mangan cao), thép chịu axit (thép silic)... 
4. tìm hiểu cách gia công chi tiết, vị trí gá lắp 
của chi tiết trong khi gia công cơ khí 
Những hiểu biết về cách gia công, vị trí gá lắp chi tiết khi gia công cơ khí sẽ 
giúp cho ng−ời thiết kế công nghệ đúc trong việc chon mặt phân mẫu, ráp khuôn, 
quy định các l−ợng d− công nghệ... đ−ợc hợp lý, chính xác, cũng nh− tạo điều kiện 
cho việc gia công cơ khí đ−ợc thuận lợi, chi phí gia công ít và ít bị sai hỏng. 
5. Đề xuất ý kiến để sửa đổi hình dáng, kết cấu chi tiết đúc 
Sau khi đã đọc bản vẽ chi tiết đúc, tìm hiểu điều kiện làm việc, đặc điểm của 
vật liệu, cách gia công cơ khí sau khi đúc nếu thấy có phần nào của chi tiết có hình 
dang và kết cấu không hợp lý (không đảm bảo cho quá trình đúc và quá trình gia 
công cơ khí tiếp theo đ−ợc thuận lợi, hoặc không đảm bảo đ−ợc chất l−ợng vật 
đúc... ) thì ng−ời thiết kế công nghệ đúc cần thảo luận và đề xuất với ng−ời thiết kế 
chi tiết đúc và ng−ời thiết kế gá lắp gia công cơ khí (trong phạm vi sinh viên thực 
hiện bài tập đúc thì đó là sự thảo luận và đề xuất ý kiến của sinh viên với giáo viên 
h−ớng dẫn) sự thay đổi hình dáng và kết cấu của chi tiết đúc cho phù hợp với khả 
năng sản xuất. Mọi sự thay đổi hình dáng và kết cấu chi tiết đúc cho phù hợp với 
công nghệ đúc không đ−ợc làm ảnh h−ởng tới khả năng làm việc của nó. 
II. Thiết kế vật đúc 
1. Chọn vị trí vật đúc trong khuôn rót: 
Vị trí của vật đúc trong khuôn lúc rót th−ờng chọn theo ph−ơng pháp làm 
khuôn, cách bố trí hệ thống rót, l−ợng d− gia công cơ khí và l−ợng d− công nghệ, 
kích th−ớc của hòm khuôn... Khi chọn vị trí vật đúc trong khuôn khi rót cần chú ý: 
- Những phần quan trọng của chi tiết cần sít chặt, những bề mặt gia công 
quan trọng, lớn nên đặt ở phần d−ới của khuôn (ví dụ phần sống tr−ợt của 
thân máy tiện, các bề mặt răng của bánh răng... ). 
- Nếu không thể thực hiện đ−ợc điều nêu trên thì đặt các mặt này dựng đứng 
hoặc nghiêng để tránh khuyết tật rỗ xỉ, rỗ khí... 
 3 
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
- Nếu vì nguyên nhân nào đó 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 khi đúc có thể 
cắt bỏ đi (đậu hơi, đậu ngót, phần gia công cơ khí... ) 
- Những vật đúc bằng hợp kim có độ co lớn khi đông nguội thì khi rót phải 
đặt ở vị trí có thể đảm bảo cho h−ớng đông của kim loại trong khuôn về 
phía bổ ngót cho đậu ngót. 
- Đặt những phần vật đúc có thành mỏng và rộng ở phía d−ới của khuôn hoặc 
nằm nghiêng lúc rót để tránh các khuyết tật nh− thiếu, khớp... của vật đúc. 
2. chọn vị trí của mẫu khi làm khuôn, chọn mặt 
ráp khuôn và mặt phân mẫu: 
Việc chọn vị trí của mẫu khi làm khuôn cũng nh− mặt ráp khuôn có ảnh 
h−ởng lớn đến quá trình kỹ thuật làm khuôn và độ chính xác của vật đúc. Chọn 
mặt ráp khuôn nên căn cứ vào các chỉ dẫn sau đây: 
- Đảm bảo cho quá trình làm khuôn đ−ợc dễ dàng, thuận lợi (rút đ−ợc mẫu 
ra khỏi khuôn dễ dàng sau khi làm khuôn đảm bảo cho việc sửa khuôn 
đ−ợc thuận tiện, việc thao tác khi làm khuôn và khi lắp đ−ợc dễ dàng... ). 
Muốn vậy nên chọn mặt ráp khuôn qua tiết diện lớn nhất; chọn sao cho 
lòng khuôn rộng và lòng khuôn trên nên chọn nông hơn lòng khuôn d−ới 
để giảm chiều cao và trọng l−ợng của nửa khuôn trên. 
- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao cho kết của 
mẫu đơn giản, càng ít phần lắp rời càng tốt để giảm chi phí chế tạo mẫu và 
khuôn, đảm bảo độ bền và cứng vững của mẫu. 
- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao cho khuôn chỉ 
có một mặt ráp khuôn và mặt ráp khuôn này đồng thời là mặt phân mẫu, 
điều đó làm cho cấu tạo khuôc đúc đơn giản, cho phép làm khuôn cả trên 
máy và vật đúc đạt độ chính xác. Để thực hiện chỉ dẫn này có tr−ờng hợp 
ng−ời ta dùng thêm các lõi để tạo hình bề mặt bên phức tạp của vật đúc 
(Hình 1). 
- Mặt ráp khuôn nên là mặt phẳng. Nếu phải dùng đến ụ cát thì ụ cát nên 
nằm ở khuôn d−ới (Hình 2). 
- Mặt ráp khuôn cũng nh− vị trí của mẫu khi làm khuôn nên chọn sao cho số 
lõi là ít nhất, nếu có thể đ−ợc nên dùng thêm ụ cát thay cho lõi. Điều đó 
làm giảm thời gian chế tạo và lắp ráp lõi, nâng cao độ chính xác của vật 
đúc, giảm bavia ở chỗ mối ráp khuôn và lõi (Hình 3). Chiều cao của ụ cát 
nằm ở phần khuôn d−ới Hd ≤ D, còn ụ cát nằm ở phần khuôn trên Htr≤ 0,3D 
(D là đ−ờng kính của ụ cát) đối với tr−ờng hợp làm khuôn cát t−ơi trên 
máy. Khi làm khuôn bằng tay có thể giảm các trị số này đi gần một nửa. 
- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu khi làm khuôn nên chọn sao cho chiều cao 
chung của khuôn là bé nhất, vì nếu phải dùng mẫu có chiều cao lớn để làm 
khuôn thì vừa khó rút mẫu ra khỏi khuôn, khuôn dễ sứt vỡ, lại khó lắp đặt 
lõi vào khuôn, hình dạng vật đúc thay đổi nhiều do độ nghiêng thành vật 
 4 
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
đúc lớn. Ngoài ra khuôn đúc cao dễ bị phình, khuôn trên dễ bị nổi lên do 
áp suất của kim loại lỏng lớn, phải dùng các biện pháp đặc biệt để xử lý. 
Hình 1- Làm khuôn đế bàn xoay của máy 
a) Chi tiết; b) Khuôn 
Hình 2- Khuôn giá đỡ với mặt ráp khuôn gấp khúc 
a) Không đúng- ụ cát 1 treo ở nửa khuôn trên 
b) Đúng - ụ cát 2 nằm ở nửa khuôn d−ới 
- Mặt ráp khuôn nên chọn sao cho tất cả các lõi đều nằm ở phần khuôn d−ới 
để dễ lắp đặt lõi, dễ kiểm tra vị trí của lõi trong khuôn. 
- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao cho toàn bộ 
hoặc phần lớn các phần vật liệu đúc đòi hỏi độ chính xác và chất l−ợng 
đ−ợc nằm trong cùng một hòm khuôn và tốt nhất là cả vật đúc nằm ở 
khuôn d−ới. Các mặt không qua gia công cơ khí, lại không cho phép có độ 
nghiêng của vật đúc thì không đ−ợc bố trí nằm ở thành bên của khuôn đúc. 
- Với các vật đúc có khe hẹp hoặc thành mỏng mà chiều rộng hay chiều dày 
của khe hẹp hay thành cần đảm bảo kích th−ớc chính xác thì mặt ráp khuôn 
phải chọn sao cho những phần này cùng nằm trong một hòm khuôn để các 
 5 
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
kích th−ớc của các phần này không hoặc ít bi thay đổi nhất khi hòm khuôn 
bị xê dịch (Hình 4). 
Hình 3- Làm khuôn chân bệ máy 
a) Hình vẽ chân bệ ; b) Khuôn có lõi ; c) Khuôn có ụ cát 
Hình 4- Khuôn vành đ−ờng kính 3m dày 25mm làm d−ới nền 
a) Không đúng- có thể hỏng nếu lệch hòm; b) Đúng 
- Mặt ráp khuôn và vị trí của khuôn đ−ợc chọn sao cho mặt chuẩn gia công 
nên nằm trong một hòm khuôn, không có mặt ráp cắt ngang và tốt nhất là 
bố trí đ−ợc mặt chuẩn và các mặt gia công theo chuẩn đó trong cùng một 
hòm khuôn. 
Ngoài ra mặt ráp khuôn và vị trí mẫu trong khuôn cũng phải chú ý bảo đảm dễ 
lắp ráp khuôn, dễ sửa chữa, dễ kiểm tra và dễ sấy. 
3. thành vật đúc- thiết kế chuyển tiếp thành vật đúc 
Thành vật đúc nối liền các bộ phận làm việc cơ bản của vật đúc với nhau tạo 
nên một kết cấu vững chắc. Chiều dày thành vật đúc đ−ợc thiết kế không chỉ dựa 
vào yêu cầu làm việc của chúng mà còn phải đảm bảo đ−ợc khả năng có thể đúc 
đ−ợc. Dùng hợp kim có độ chảy loãng cao có thể đúc đ−ợc những vật đúc có thành 
mỏng. 
Khi thiết kế công nghệ đúc cần căn cứ vào bảng B1 để kiểm tra xem với chiều 
dày các thành của chi tiết cần đúc có đúc đ−ợc không. Nếu có thành nào của vật 
đúc quá mỏng không đúc đ−ợc thì phải sửa đổi kết cấu hoặc có những biện pháp 
công nghệ đặc biệt. 
 6 
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
Giữa các thành vật đúc có phần chuyển tiếp. Nếu các thành vật đúc có chiều 
dày gần bằng nhau thì sự chuyển tiếp đơn giản chỉ là những góc l−ợn với bán kính 
thích hợp để khuôn không bị vỡ khi rút mẫu và vật đúc không bị nứt khi hợp kim 
đúc kết tinh và đông đặc trong khuôn. trong tr−ờng hợp chiều dày các thành vật đúc 
khác nhau nhiều thì phải thiết kế phần chuyển tiếp (bảng B2). 
4. Sai lệch cho phép về kích th−ớc, khối l−ợng 
của vật đúc và l−ợng d−: 
4.1. sai lệch về kích th−ớc và khối l−ợng: 
Khi chế tạo vật đúc bao giờ cũng có sự sai lệch giữa kích th−ớc, khối l−ợng 
danh nghĩa và thực tế, sai lệch này phụ thuộc vào dạng sản xuất, trình độ công nhân 
mộc mẫu, làm khuôn, làm lõi và lắp ráp... 
- Bảng B3 giới thiệu các giá trị sai lệch cho phép về kích th−ớc đối với vật 
đúc bằng gang xám và bằng thép. 
- Bảng B4 – sai lệch cho phép về chiều dày thành và gân không gia công của 
vật đúc bằng gang xám. 
- Bảng B5 – sai lệch cho phép về khối l−ợng của vật đúc bằng gang xám. 
Để xác định đ−ợc sai lệch về kích th−ớc và khối l−ợng vật đúc tr−ớc hết cần 
xác định đ−ợc cấp chính xác vật đúc. Tuỳ theo độ chính xác yêu cầu, tất cả các vật 
đúc đ−ợc chia ra làm ba cấp chính xác. Độ chính xác cấp I dùng cho sản xuất hàng 
loạt lớn, sử dụng mẫu kim loại và máy để làm khuôn đúc. Độ chính xác cấp II dùng 
cho sản xuất hàng loạt vừa. Độ chính xác cấp III là sản xuất đơn chiếc, làm khuôn 
bằng tay với mẫu gỗ. 
Số l−ợng sản phẩm cần đúc là thông số quan trọng để đ−a vào đó mà định ra 
dạng sản xuất. Với các vật đúc cỡ nhỏ (khối l−ợng < 100 kg) và cỡ trung bình (khối 
l−ợng đến 500 kg) số l−ợng cần thiết để tổ chức sản xuất theo dạng sản xuất hàng 
loạt lớn là trên 1000 vật đúc, hàng loạt vừa là từ 100 đến 1000 vật đúc, sản xuất 
đơn chiếc và loạt nhỏ là d−ới 100 vật đúc. Với các vật đúc cỡ lớn (khối l−ợng trên 
500 kg) số l−ợng vật đúc cần thiết để tổ chức sản xuất theo các loại hình trên có thể 
lấy giảm đi 20 ữ 40 % so với tr−ờng hợp các vật đúc trung bình và nhỏ. 
Trong các bảng kể trên giới hạn sai lệch trên của vật đúc là độ sai khác giữa 
kích th−ớc (hay khối l−ợng) cho phép lớn nhất và kích th−ớc (hay khối l−ợng) danh 
nghĩa trên bản vẽ và đ−ợc ghi bằng dấu (+). Giới hạn sai lệch d−ới là độ sai khác 
giữa kích th−ớc (khối l−ợng) danh nghĩa với kích th−ớc (khối l−ợng) cho phép bé 
nhất và đ−ợc ghi bằ ... Khối l−ợng vật đúc, kg a b c d đ e 
<5 40 40 30 30 30 30 
6ữ10 50 50 40 40 40 30 
11ữ20 60 60 40 50 50 30 
21ữ50 70 70 50 50 60 40 
51ữ100 90 90 50 60 70 50 
101ữ250 100 100 60 70 100 60 
251ữ500 120 120 70 80 - 70 
501ữ1000 150 150 90 90 - 120 
1001ữ2000 200 200 100 100 - 150 
2001ữ3000 250 250 125 125 - 200 
3001ữ4000 275 275 150 150 - 225 
4001ữ5000 300 300 175 175 - 250 
5001ữ10000 350 350 200 200 - 250 
>10000 400 400 250 250 - 250 
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
 78
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
Bảng B.30- Hỗn hợp cát lõi cho đúc gang và thép 
Tính chất hỗn hợp Thành phần, % khối l−ợng 
Độ bền, N/cm2 Chất dính Loại 
lõi 
L−ợn
g đất 
sét 
Độ 
thông 
khí 
Độ 
ẩm, 
% 
Nén 
t−ơi 
Kéo 
khô 
Cát 
thạch 
anh 
Đất 
sét Cát cũ
Mùn 
c−a Nhóm 
dầu khô Nhựa
N−ớc 
giấy
I <2 130 1ữ3 0,3ữ0,6 100 1,0ữ1,5 
II 3ữ5 100 2ữ4 0,5ữ1,0 50ữ70 100ữ97 0ữ3 2,0ữ3,0 2ữ3 
III 3ữ6 100 3ữ4 1,0ữ1,6 35ữ60 100ữ96 0ữ4 3ữ6 1ữ3 
IV 5ữ7 70 4ữ5 1,5ữ2,5 20ữ30 93ữ59 7ữ1 0ữ40 0ữ2 2ữ3 
V 7ữ10 70 5ữ6 2,0ữ3,5 8ữ15 72ữ38 8ữ2 20ữ60 0ữ3 2ữ3 
Mức độ phức tạp của lõi đ−ợc giảm dần từ loại I xuống loại V. 
Bảng B.31- L−ợng than và đá vôi một mẻ (kg) 
Đ−ờng kính lò, 
D, mm 
Năng suất lò, 
kg/h 
L−ợng than cốc 
một mẻ liệu, kg 
L−ợng đá vôi, 
kg 
400 600 12 4 
450 1000 16 5 
500 1500 25 7 
550 1800 30 8 
600 2200 35 10 
650 2500 40 12 
700 2900 50 14 
750 3400 60 17 
800 3800 65 20 
850 4400 70 22 
900 4900 80 25 
950 5400 90 27 
1000 6000 110 30 
1100 7500 130 35 
1200 8600 150 45 
1300 10000 170 50 
Bảng B.32- Tỷ lệ giữa than và kim loại mẻ 
Tỷ lệ thép vụn trong mẻ liệu, % 50 
Tỷ lệ giữa than cốc và kim loại mẻ, % 10ữ12 12ữ13 14ữ15 16ữ17 18ữ20
 79
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
Bảng B.33- Thành phần hoá học của gang xám 
Mác gang C, % Si, % Mn, % P, % S, % 
1 2 3 4 5 6 
GX 12-28 0,4ữ0,7 < 0,3 < 0,15 
GX 15-32 3,5ữ3,7 2,0ữ2,4 0,5ữ0,8 < 0,3 < 0,15 
GX 18-36 3,4ữ3,6 1,7ữ2,1 0,5ữ0,8 < 0,3 < 0,15 
GX 21-40 3,3ữ3,5 1,4ữ1,7 0,6ữ0,9 < 0,3 < 0,15 
GX 22-44 3,2ữ3,4 1,4ữ1,7 0,6ữ0,9 < 0,3 < 0,15 
GX 28-48 3,1ữ3,4 1,2ữ1,5 0,6ữ0,9 < 0,3 < 0,15 
GX 32-52 3,0ữ3,2 1,0ữ1,3 0,7ữ0,9 < 0,3 < 0,12 
GX 36-56 2,9ữ3,0 1,0ữ1,1 0,9ữ1,0 < 0,3 < 0,12 
Bảng B.34- Thành phần hoá học của gang đúc 
Mn, % P, % S, % Mác 
gang C, % Si, % Nhóm 
I 
Nhóm 
II 
Nhóm 
III 
Cấp 
A 
Cấp 
B 
Cấp 
C 
Loại 
I 
Loại 
II 
Loại 
III 
GD 0 3,5ữ4,0 3,2ữ3,7 0,02 0,03 0,04
GD 1 3,6ữ4,1 2,7ữ3,2 0,02 0,03 0,04
GD 2 3,1ữ4,2 2,2ữ2,7 0,03 0,04 0,05
GD 3 3,8ữ4,3 1,7ữ2,2 0,03 0,04 0,05
GD 4 3,0ữ4,4 1,2ữ1,7 
Đến 
0,5 
0,51 
đến 
0,9 
0,91 
đến 
1,3 
Đến 
0,1
0,11 
đến 
0,3
0,31 
đến 
0,7 
0,04 0,05 0,06
Bảng B.35- Thành phần hoá học của gang máy cũ 
Loại gang C, % Si, % Mn, % P, % S, % 
Gang máy cũ loại III (vật đúc 
thành mỏng) 
3,0ữ4,0 2,3ữ2,8 0,3ữ0,5 0,12ữ0,15 >0,6 
Gang máy cũ loại II (trong máy 
công cụ, máy dệt... ) 
3,0ữ3,4 1,8ữ2,2 0,4ữ0,6 0,10ữ0,12 0,6 
Gang máy cũ loại I (trong ôtô, 
máy nổ, máy nén khí...) 
3,0ữ3,3 1,5ữ2,2 0,6ữ0,8 0,09ữ0,12 0,45 
Bảng B.36- Thành phần hoá học của sắt thép vụn 
Loại sắt, thép vụn C, % Si, % Mn, % P, % 
Thép hình, tôn 0,1ữ0,15 0,15 0,3ữ0,4 0,05 
Thép đ−ờng ray 0,45ữ0,60 0,25 0,5ữ1,0 0,03 
 80
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
 81
c. Thí dụ về thiết kế công nghệ đúc vật đúc trong 
khuôn cát 
 Đề bài: 
Thiết kế công nghệ đúc chi tiết có kết cấu nh− bản vẽ (xem hình vẽ H.59) với 
điều kiện sản xuất đơn chiếc, mẫu gỗ, làm khuôn cát t−ơi, vật liệu chi tiết đúc là 
GX15-32. Phối liệu từ các vật liệu GM2, GĐ2, sắt thép vụn không quá 10% và ferô 
các loại (nếu cần). Tỷ lệ cháy hao khi nấu trong lò φ600 là Sich = 15%; Mnch = 
20%. 
Hình 59- Bản vẽ chi tiết 
 Bài làm: 
I. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết, phân tích tính công nghệ, sửa 
đổi kết cấu cho phù hợp công nghệ đúc. 
- Theo bản vẽ chi tiết đúc trên hình H.59 ta thấy chi tiết có thành mỏng nhất là 
10mm. Đối chiếu với bảng B1 ta thấy với chiều dày chi tiết này có thể điền đầy 
khuôn đúc tốt khi rót. 
- Trên bản vẽ chi tiết đúc có thành dày tới 60mm nh−ng cũng có chỗ thành chỉ 
dày có 10mm. Sự chênh lệch chiều dày thành vật đúc nh− vậy là lớn, có khả năng 
gây ra ứng suất nhiệt do co ngót không đồng đều. Vì 2 lỗ φ60mm, cao 76mm chỉ 
có tác dụng giảm khối l−ợng chi tiết nên để giảm sự chênh lệch chiều dày thành vật 
đúc cần giảm kích th−ớc của thành dày. hình dáng của 2 lỗ sau khi sửa có hình 
dáng nh− trên hình vẽ H.59 - đ−ờng chấm gạch. 
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
- Sau khi sửa đổi kết cấu nh− trên và kiểm tra góc l−ợn đã khá đều đặn nên 
không cần chuyển tiếp chiều dày thành. 
II. thiết kế công nghệ đúc: 
1. Chọn mặt phân khuôn (ráp khuôn) và t− thế vật đúc khi rót: 
1.1. Có thể bố trí mặt phân khuôn theo các ph−ơng án: 
Ph−ơng án 1 (xem H.60 – bản vẽ vật đúc). Với ph−ơng án này có một phần vật 
đúc nằm ở hòm trên nên dễ bị lệch khi lắp ráp 2 nửa khuôn. Ưu điểm của ph−ơng 
án này là lõi có kết cấu đảm bảo đứng vững vàng trong khuôn, vì phần to của lõi 
đ−ợc bố trí ở phía d−ới, còn phần nhỏ ở phía trên. 
Ph−ơng án 2 (xem H.60 ). So với ph−ơng án 1, ph−ơng án này toàn bộ vật đúc 
đều nằm trong hòm khuôn d−ới nên đảm bảo độ chính xác đúc cao hơn, có thể 
dùng mẫu liền khối để chế tạo khuôn nên độ bền của mẫu cao hơn. Để khắc phục 
sự kém ổn định của lõi trong ph−ơng án này cần mở rộng đầu gác lõi ở phía d−ới. 
Ph−ơng án 2 có nhiều −u điểm hơn ph−ơng án 1, mặt nh−ợc điểm dễ khắc 
phục. Vì thế chọn ph−ơng án 2 để chế tạo vật đúc đã cho. 
1.2. T− thế vật đúc khi rót khuôn: 
T− thế vật đúc ứng với vị trí mặt phân khuôn khi làm khuôn cũng là t− thế của 
vật đúc khi rót khuôn. 
2. L−ợng d− gia công: 
Với điều kiện dạng sản xuất đơn chiếc, mẫu gỗ nên cấp chính xác của vật đúc 
đạt đ−ợc là cấp III. Theo các bảng B.7 và B.8 ta xác định đ−ợc l−ợng d− gia công 
đối với các bề mặt cần gia công cơ khí để đạt đ−ợc độ chính xác và độ bóng bề mặt 
sau khi đúc. L−ợng d− gia công đ−ợc biểu thị trên hình vẽ H.60. 
3. sai lệch các kích th−ớc: 
Theo bảng B.3 ta xác định đ−ợc các giá trị sai lệch kích th−ớc và biểu diễn sai 
lệch kích th−ớc trên H.60. 
4. Độ xiên thành vật đúc: 
Trong các thành bên của vật đúc thấy chỉ có thành ngoài cùng có kích th−ớc 
chiều cao 135mm (29 + 76 + 30) là cần tìm độ xiên. Vì thàn này k0 cần phải gia 
công cơ khí sau khi đúc, có chiều dày thành bằng 20mm nên theo bảng B.10 xác 
định đ−ợc góc xiên thành vật đúc là 0045’ và chọn ph−ơng án độ xiên “trừ”. 
5. thiết kế lõi: 
Vật đúc có 3 lỗ rỗng, nên cần có 3 lõi riêng biệt. Hai lõi nằm hai bên có hình 
dạng không đối xứng nên đầu gác d−ới của chúng phải thiết kế cơ cấu chống xoay, 
Lõi giữa có đầu gác d−ới đ−ợc mở rộng để giữ vững lõi trong khuôn. Kích th−ớc, 
góc nghiêng đầu gác lõi, khe hở giữa đầu gác lõi và ổ gác xác định đ−ợc theo các 
bảng B.15, B.17, B.18 và đ−ợc biểu diễn trên hình vẽ H.60. 
 82
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
6. thiết kế hệ thống rót: 
6.1. tính khối l−ợng vật đúc: 
Thể tích của vật đúc (tính theo các kích th−ớc ghi trên bản vẽ vật đúc) ≈ 
4,1dm3. Gang xám có khối l−ợng riêng 7kg/dm3 nên khối l−ợng của vật đúc là: 
 4 x 1 x 7,0 = 29,0 kg 
6.2. chọn kiểu hệ thống rót: 
Vì chiều sâu hốc khuôn nhỏ nên có thể sử dụng hệ thống rót bên hông. Theo 
bảng B.19 ta có: 
- Tiết diện của một rãnh dẫn là 0,85ữ1cm2 
- Chiều dài rãnh dẫn là 30ữ35mm. 
- Số l−ợng rãnh dẫn là 4 (vì chiều dày trung bình của thành là 10mm) 
Vậy tổng diện tích tiết diện rãnh dẫn ∑Frd bằng: 
Với tỷ lệ: 
∑ =ì= 24,385,04 cmFrd 
4,1:2,1:1:: =∑∑∑ ForFlxFrd 
∑∑ ForFlx, ( là tổng diện tích rãnh lọc xỉ và ống rót. 
Ta có: 
Chọn kiểu ống rót ở giữa chảy ra 2 nhánh lọc xỉ, ta có: 
Diện tích một rãnh lọc xỉ: 
208,44,32,12,1 cmForFlx =ì== ∑∑ 
2768,44,34,14,1 cmForFor =ì== ∑∑ 
204,22:08,42: cmFlxFlx === ∑ 
Theo bảng B.21 ta đ−ợc: 
- Kích th−ớc rãnh dẫn (hình thang): 
Đáy lớn a = 28, đáy nhỏ b = 25, chiều cao h = 3. 
- Đ−ờng kính ống rót : 
 25
14,3
47,44.4 ≈ì== π
Fordor 
- Kích th−ớc phễu rót (hình nón cụt): 
Đ−ờng kính đáy lớn D = 80, đ−ờng kính đáy nhỏ D1 = 60, chiều cao phễu 
H=80. 
7. hệ thống ngót, hơi: 
Vì vật đúc thành dày đều đặn, khối l−ợng trung bình nên không cần đặt đậu 
ngót, đậu hơi. 
8. bản vẽ công nghệ đúc: 
Bản vẽ công nghệ đúc (bản vẽ vật đúc) (xem hình vẽ H.60) đ−ợc vẽ theo các 
quy −ớc về ký hiệu nh− trình bày trên H.35. 
III. thiết kế mẫu và hộp lõi: 
1. chọn vật liệu làm bộ mẫu: 
Căn cứ vào số l−ợng vật cần đúc và đặc điểm kết cấu của vật đúc ta chọn vật 
liệu làm bộ mẫu là gỗ loại th−ờng (xem bảng B.26). 
 83
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
Hình 60- Bản vẽ công nghệ đúc
 84
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
 85
2. thiết kế mẫu: 
Mẫu đ−ợc thiết kế theo chỉ dẫn ở mục III.2 (phần A - H−ớng dẫn thực hiện bài 
tập thiết kế công nghệ đúc). Bản vẽ mẫu đ−ợc trình bày trên hình vẽ H.61. 
Hình 61- Bản vẽ mẫu 
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
 86
3. thiết kế hộp lõi: 
Chọn hộp để chế tạo lõi giữa là hộp bổ đôi hai nửa phân theo chiều cao của lõi 
(H.62), còn chọn hộp lõi hai nửa nh−ng có thêm bốn miếng rời (H.63) để chế tạo 
hai lõi bên. Khi lấy lõi ra khỏi hộp ta rút hai miếng rời lớn ra tr−ớc theo chiều mũi 
tên nh− trên bản vẽ. Hai miếng rời nhỏ ta lấy ra sau khi đã lấy đ−ợc lõi ra khỏi hộp 
lõi. 
Hình 61- Bản vẽ hộp lõi II 
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
 87
Hình 61- Bản vẽ hộp lõi I 
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
 88
iv. chọn hòm khuôn: 
Chọn loại hòm khuôn bằng gang đúc. Căn cứ vào bảng B.28 ta xác định đ−ợc 
các khoảng cách từ vật đúc và hệ thống rót ra thành hòm. Theo các ký hiệu của 
hình vẽ kèm theo bảng B.28 xác định đ−ợc: a = 70; b = 70; c = 50; d = 60; e = 40. 
Hòm khuôn có hình khối chữ nhật với các kích th−ớc đ−ợc xác định theo chiều dài 
Lvđ, chiều rộng Bvđ của vật đúc và chiều cao lõi h1: 
- Chiều dài: L = 2c + Lvđ = 2.50 + 400 = 500 
- Chiều rộng: B = e + d + c + Bvđ = 50 + 6 + 40 + 150 = 300 
- Chiều cao: Hòm khuôn trên: Htr = a + h1 = 70 + 30 = 100 
 Hòm khuôn d−ới: Hd = b + h1 + hvđ = 70 + 50 + 152 = 272 
Theo hình H.54 xác định đ−ợc các kích th−ớc hòm khuôn tiêu chuẩn để làm 
khuôn đúc: L = 500; B = 400; Htr = 100; Hd = 250; 
v. chọn hỗn hợp làm khuôn và lõi: 
1. chọn hỗn hợp làm khuôn: 
Theo bảng B.29 ta dùng hỗn hợp làm khuôn là loại cát áo khuôn t−ơi (để đúc 
các vật đúc gang có khối l−ợng < 200 kg) với các thành phần khối l−ợng (%): 
Cát cũ: 45 ữ 75%; hỗn hợp cát mới: 21 ữ 51% ; bột than : 3 ữ 5% ; với l−ợng 
đất sét làm chất dính kết : 8 ữ 10%. Hỗn hợp đ−ợc chọn có các tính chất: Cỡ hạt 
016; độ thông khí: 40 ữ 70; độ bền nén t−ơi đạt 4 ữ 5N/cm2
2. chọn hỗn hợp làm lõi: 
Theo bảng B.30 ta chọn đối với tr−ờng hợp lõi có kết cấu t−ơng đối đơn giản 
và kích th−ớc đủ lớn, hỗn hợp làm lõi loại IV. Các thành phần khối l−ợng (%) của 
hỗn hợp đ−ợc chọn trong các giới hạn: 
Cát thạch anh:93 ữ 59%; đất sét 7 ữ 1%; mùn c−a: 0 ữ 2%; n−ớc bã giấy: 2 ữ 
3%; với l−ợng đất sét: 5 ữ 7%; 
Các tính chất có thể đạt đ−ợc của loại hỗn hợp làm lõi đã chọn: Độ thông khí 
t−ơi: 70; độ ẩm: 4 ữ 5%; độ bền nén t−ơi: 1,5 ữ2,5N/cm2; độ bền kéo khô: 
20ữ30N/cm2. 
3. thuyết minh quá trình làm khuôn: 
Quá trình làm khuôn đ−ợc thực hiện theo quy trình sau đây: 
Nguyên 
công Hình vẽ Thuyết minh 
1 
 - Đặt nửa mẫu d−ới và hòm khuôn d−ới 
lên tấm đỡ. 
- Phủ lớp cát áo bao kín bề mặt mẫu, sau 
đó phủ cát đệm lên trên lớp cát áo và đầm 
chặt theo từng lớp 20ữ40mm. 
- Gạt phẳng, xiên lỗ thoát hơi. 
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
 89
2 
- Lật nửa hòm khuôn d−ới lên, lắp các 
phần trên của mẫu vào các phần d−ới. 
- Đặt hòm khuôn trên lên trên hòm khuôn 
d−ới và định vị hai hòm. 
- Lắp hệ thống rót, hơi, rắc cát vàng phân 
cách hai nửa khuôn. 
- Phủ cát áo, cát đệm, đầm chặt, gạt 
phẳng, xiên lỗ thoát hơi, rút mẫu ống rót, 
phễu rót ra. 
3 
- Lật hòm khuôn trên, lấy mẫu và các bộ 
phận mẫu của hệ thống rót ra khỏi 
khuôn, sửa lại lòng khuôn và mặt phân 
khuôn. 
- Lấy mẫu ra khỏi hòm khuôn d−ới, sửa 
lại lòng khuôn và mặt phân khuôn. 
4. thuyết minh quy trình làm lõi : 
Nguyên 
công Hình vẽ Thuyết minh 
1 
Lắp miếng rời vào hộp lõi, đổ hỗn hợp 
làm lõi vào hốc lõi đầm chặt, gạt phẳng 
làm đ−ờng thoát hơi cho lõi. 
2 
Quét n−ớc đất sét lên hai nửa lõi, dán hai 
nửa hộp lõi lại với nhau, gõ nhẹ vào hộp 
lõi cho hai nửa lõi dính chặt vào nhau. Để 
lõi khô. 
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
 90
- Tháo nửa hộp lõi trên ra. Tháo các 
miếng rời No1, No1. Lật úp lõi xuống 
khay đỡ lõi. 
- Gõ nhẹ rồi tháo nốt nửa hộp lõi d−ới ra. 
Tháo các miếng rời No1, No1. 
- Đ−a lõi đi và khay đỡ lõi đi sấy khô. 
3 
vi. tính phối liệu: 
1. Với lò có đ−ờng kính φ600mm, căn cứ vào bảng B.31 ta xác định đ−ợc 
l−ợng than cốc cho một mẻ liệu là 35kg và l−ợng đá vôi cho một mẻ liệu là 10kg. 
Trong tr−ờng hợp đã cho thì phối liệu không dùng quá 10% sắt thép vụn nên 
theo bảng B.32 chọn tỷ lệ than cốc/kim loại mẻ là 10%, nghĩa là khối l−ợng kim 
loại mẻ là 350kg. 
2. Mác gang cần đúc là GX15-32. Theo bảng B.34 thì GX15-32 có thành 
phần hóa học: 3,5ữ3,7% C; 2,0ữ2,4% Si; 0,5ữ0,8% Mn; <0,3% P và <0,15% S. Ta 
lấy trị số trung bình của các thành phần này để tính toán: 2,2% Si và 0,7% Mn. Với 
tỷ lệ cháy hao đã cho ta cần nấu ra loại gang từ phối liệu có thành phần nh− sau: 
%Si = 1,15 x 2,2 = 2,53 
%Mn = 1,20 x 0,7 = 0,84 
3. Tính tỷ lệ giữa GD2, GM2, sắt thép vụn trong một mẻ liệu kim loại. 
Căn cứ vào các bảng B.34, B.35 và B.36 ta biết đ−ợc thành phần hóa học của 
 GD2: 2,4 %Si; 1,1%Mn 
 GM2: 2,0 %Si; 0,5%Mn 
Sắt thép vụn: 0,3 %Si; 0,3%Mn 
Ký hiệu A là điểm ứng với thành phần Mn và Si của GD2: A(1,1; 2,4) 
 B là điểm ứng với thành phần Mn và Si của GM2: A(0,5; 2,0) 
 C là điểm ứng với thành phần Mn và Si của 
 sắt thép vụn: A(0,3; 0,3) 
Nối các điểm A, B, C đ−ợc tam giác ABC trên hệ tọa độ thành phần Si và Mn. 
Nừu gọi điểm M là điểm biểu diễn hàm l−ợng của phối liệu cần tính. Trên đồ 
thị ta thấy diểm M(0,84; 2,1) thuộc vùng 1, vì vậy để X, Y, X đều d−ơng ta phải 
dùng FeSi 45 để điều chỉnh cho M dịch chuyển về M(0,84; 2,53). 
Lập ph−ơng trình bậc nhất đối với X, Y, Z: 
X+ Y + Z = 0 
2,4X + 2,0Y + 0,3Z = 2,1 . 100 
1,1X + 0,5Y + 0,3Z = 0,84 . 100 
Giải hệ 3 ph−ơng trình trên sẽ thu đ−ợc kết quả: 
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 
X≈ 59; Y≈ 34; Z≈ 7; 
Vậy mẻ liệu kim loại sẽ bao gồm: 
Than cốc: 35kg 
Đá vôi: 10kg 
GD2 206
100
350.59 == kg 
GM 119
100
350.34 == kg 
Sắt thép vụn 25
100
350.7 == kg 
Ferô silic 45 7,2
100
350.15,1.
45
100).1,253,2( =−= kg 
 91