一種唇形密封圈制造方法及專(zhuān)用工裝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種唇形密封圈制造方法及專(zhuān)用工裝，尤其涉及一種高精密加工超低溫閥門(mén)用唇形非金屬密封圈的方法，屬于閥門(mén)密封件制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]唇形非金屬密封圈(如圖1所示)具有密封性好、不易變形和不易松動(dòng)脫落等優(yōu)點(diǎn)，因此在閥門(mén)產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。常溫下使用的唇形非金屬密封圈自身彈性好，通常不需要太高的尺寸精度便能滿足密封要求。但對(duì)于超低溫環(huán)境下(例如_196°C—-269°C)使用的超低溫LNG閥門(mén)來(lái)說(shuō)，即使所采用的是抗低溫的聚三氟氯乙烯材料制造的密封圈，也會(huì)發(fā)生硬化，從而使其彈性大幅度降低。這就需要此類(lèi)密封圈具有非常高的尺寸精度，以保證其在很小的彈性變形條件下便能滿足一定的密封比壓，達(dá)到所需的密封要求。另外，密封圈與閥體零件相配合的表面粗糙度也會(huì)顯著影響其相互之間的相對(duì)磨損，接觸面過(guò)于粗糙不僅會(huì)產(chǎn)生泄漏通道，并且還會(huì)加快密封圈的磨損。
[0003]因此，常規(guī)注塑方法得到的密封圈尺寸精度不能滿足要求，而采用機(jī)械加工提高尺寸精度又會(huì)遇到材料自身彈性大、難以?shī)A持固定，即使被夾持也會(huì)在刀具作用下產(chǎn)生彈性變形、無(wú)法使成品達(dá)到所需精度的難題。此外，由于上述密封材料具有熱漲冷縮的性質(zhì)，即使密封圈在室溫下經(jīng)機(jī)械加工達(dá)到了尺寸精度，也會(huì)出現(xiàn)在低溫下與閥門(mén)之間因收縮率不同而導(dǎo)致配合不夠嚴(yán)密的現(xiàn)象，從而影響使用環(huán)境下的密封性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的種種問(wèn)題，提出一種不僅可以達(dá)到所需的尺寸精度、而且可以解決低溫使用狀態(tài)下配合不嚴(yán)難題的唇形密封圈制造方法及專(zhuān)用工裝，從而消除安全隱患、確保氧氣輸送安全。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的唇形密封圈制造方法包括以下基本步驟:
第一步、將聚三氟氯乙烯模壓成各面均留有加工余量的U形槽截面初始環(huán)坯；
第二步、將初始環(huán)坯放入兩半圓模周向?qū)隙傻膬?nèi)鉗夾具中，以初始環(huán)坯截面的U形槽定位固定后，置于液氮中8-10小時(shí)深冷；
第三步、將夾持深冷初始環(huán)坯的內(nèi)鉗夾具裝夾在車(chē)床上，對(duì)裸露的內(nèi)圓及兩端面進(jìn)行精車(chē)，制成半成品環(huán)坯；
第四步、將半成品環(huán)坯連同內(nèi)鉗夾具一起放入液氮中3-5小時(shí)再次深冷后，取出裝夾到機(jī)床上對(duì)精車(chē)后的內(nèi)圓及兩端面進(jìn)行拋光；
第五步:將拋光后的半成品環(huán)坯從內(nèi)鉗夾具上卸下后，放入兩圓環(huán)模軸向?qū)隙傻耐鈸螉A具中，以半成品環(huán)坯的內(nèi)圓及兩端面定位固定后，置于液氮中8-10小時(shí)深冷；
第六步、將夾持深冷初始環(huán)坯的外撐夾具裝夾在車(chē)床上，對(duì)裸露的外圓及U形槽表面進(jìn)行精車(chē)，將U形槽加工成唇形凹槽，制成準(zhǔn)成品環(huán)坯；
第七步、將準(zhǔn)成品環(huán)坯連同外撐夾具一起放入液氮中3-5小時(shí)再次深冷后，取出裝夾到機(jī)床上對(duì)精車(chē)后的外圓及唇形凹槽表面進(jìn)行拋光。
[0006]為避免因升溫而影響加工精度，以上第三步、第四步以及第六步、第七步中分別對(duì)工件表面噴灑液氮進(jìn)行冷卻。
[0007]用于實(shí)現(xiàn)上述方法的專(zhuān)用工裝包括內(nèi)鉗夾具和外撐夾具；
所述內(nèi)鉗夾具由分別呈Ω狀半圓的左半模和右半模對(duì)合而成;所述左半模和右半模的對(duì)合處分別徑向延伸出具有定位銷(xiāo)孔和緊固件孔的邊緣;所述左半模和右半模的內(nèi)圓截面呈與留有加工余量高壓唇形密封圈初始環(huán)坯U形槽截面開(kāi)口寬度相配的實(shí)體U形;對(duì)合后，相對(duì)邊緣通過(guò)定位銷(xiāo)定位、并借助緊固件緊固；
所述外撐夾具由分別呈環(huán)形的上半模和下右半模對(duì)合而成，所述上半模和下半模的對(duì)合面外側(cè)分別具有與高壓唇形密封圈圓弧端面和平直端面以及內(nèi)徑相配的凹缺;對(duì)合后，通過(guò)穿過(guò)上半模和下半模對(duì)合面內(nèi)側(cè)定位孔的定位銷(xiāo)定位、并借助緊固件緊固。
[0008]本發(fā)明不僅進(jìn)行精加工時(shí)可有效防止材料彈性變形對(duì)尺寸精度的影響，而且加工時(shí)的溫度與使用時(shí)的溫度相當(dāng)，因此避免了熱脹冷縮效應(yīng)對(duì)使用狀態(tài)密封性能的不利影響。
【附圖說(shuō)明】
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0010]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的唇形非金屬密封圈成品結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為圖1實(shí)施例的唇形非金屬密封圈初始坯料。
[0012]圖3為圖1實(shí)施例內(nèi)嵌夾具夾持狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4為圖3的俯視圖。
[0014]圖5為圖1實(shí)施例外撐夾具夾持狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖6為圖5的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例一本實(shí)施例為一種內(nèi)徑dl、外徑d2的高壓唇形密封圈，如圖1所示，其截面呈開(kāi)口寬度為h的U形，該U形槽截面的內(nèi)部由相切過(guò)渡的圓弧底r I與兩圓弧側(cè)r2構(gòu)成，內(nèi)徑d I先以厚度t的兩平直端面徑向延伸，兩平直端面再分別與r3兩圓弧端面交接。制造時(shí)，按以下步驟進(jìn)行:第一步、將聚三氟氯乙烯模壓成如圖2所示，各面均留有加工余量的U形槽截面初始環(huán)坯。
[0017]第二步、將初始環(huán)坯放入兩半圓模周向?qū)隙傻膬?nèi)鉗夾具中，該內(nèi)鉗夾具如圖
3、4所示，由分別呈Ω狀半圓的左半模2和右半模3對(duì)合而成，左半模2和右半模3的對(duì)合處分別徑向延伸出具有定位銷(xiāo)孔和緊固件孔的邊緣，對(duì)合后，相對(duì)邊緣通過(guò)定位銷(xiāo)6定位、并借助螺栓4螺母5緊固；左半模2和右半模3的內(nèi)圓截面呈與留有加工余量高壓唇形密封圈初始環(huán)坯U形槽截面開(kāi)口寬度相配的實(shí)體U形，裝夾時(shí)以初始環(huán)坯I截面的U形槽定位固定后，置于液氮中9小時(shí)深冷。
[0018]第三步、將夾持深冷初始環(huán)坯的內(nèi)鉗夾具裝夾在車(chē)床上，對(duì)裸露的內(nèi)圓及兩平直端面和圓弧端面進(jìn)行精車(chē)，制成半成品環(huán)坯;為了防止室溫環(huán)境使工件溫度升高而軟化，在車(chē)削過(guò)程中不斷地向工件表面噴灑液氮進(jìn)行冷卻。
[0019]第四步、將半成品環(huán)坯連同內(nèi)鉗夾具一起放入液氮中4小時(shí)再次深冷后，取出裝夾到機(jī)床上對(duì)精車(chē)后的內(nèi)圓及兩端面進(jìn)行拋光，表面粗糙度達(dá)到0.3Ra以下;拋光過(guò)程中為避免溫升，也要向工件表面噴灑液氮進(jìn)行冷卻。
[0020]第五步:將拋光后的半成品環(huán)坯從內(nèi)鉗夾具上卸下后，放入兩圓環(huán)模軸向?qū)隙傻耐鈸螉A具中，外撐夾具如圖5、圖6所示，由分別呈環(huán)形的上半模7和下右半模8對(duì)合而成，上半模7和下半模8的對(duì)合面外側(cè)分別具有與高壓唇形密封圈圓弧端面和平直端面以及內(nèi)徑相配的凹缺，對(duì)合后，借助穿過(guò)上半模7和下半模8對(duì)合面內(nèi)側(cè)螺栓孔的緊固件9緊固連接;裝夾時(shí)以半成品環(huán)坯的內(nèi)圓及兩端面定位固定后，置于液氮中9小時(shí)深冷。
[0021]第六步、將夾持深冷初始環(huán)坯的外撐夾具裝夾在車(chē)床上，對(duì)裸露的外圓及U形槽開(kāi)口寬度及圓弧底和兩圓弧側(cè)表面進(jìn)行精車(chē)，將U形槽加工成唇形凹槽，制成準(zhǔn)成品環(huán)坯;為了防止室溫環(huán)境使工件溫度升高而軟化，在車(chē)削過(guò)程中不斷地向工件表面噴灑液氮進(jìn)行冷卻。
[0022]第七步、將準(zhǔn)成品環(huán)坯連同外撐夾具一起放入液氮中4小時(shí)再次深冷后，取出裝夾到機(jī)床上對(duì)精車(chē)后的外圓及唇形凹槽表面進(jìn)行拋光，表面粗糙度達(dá)到0.3Ra以下;拋光過(guò)程中為避免溫升，也要向工件表面噴灑液氮進(jìn)行冷卻，最終制成所需的高壓唇形密封圈。
[0023]本實(shí)施例與已有技術(shù)相比具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):
1)在深冷狀態(tài)下材料處于硬化狀態(tài)，不僅進(jìn)行精加工時(shí)可有效防止材料彈性變形對(duì)尺寸精度的影響，而且加工時(shí)的溫度與使用時(shí)的溫度相當(dāng)，因此避免了熱脹冷縮效應(yīng)對(duì)使用狀態(tài)密封性能的不利影響；
2)材料在深冷硬化狀態(tài)下進(jìn)行拋光，使密封圈表面光潔度顯著提高，從而大大減小了密封面之間的摩擦、延長(zhǎng)了使用壽命；
3)兩套夾具先后分別對(duì)密封圈不同部位進(jìn)行定位固定，使復(fù)雜形狀的密封圈得到了可靠束縛，有助于加工時(shí)避免變形；
4)夾具安裝和拆卸均十分方便，可以避免安裝和拆卸過(guò)程中對(duì)密封圈形狀和尺寸精度造成的不利影響。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種唇形密封圈制造方法，其特征在于包括以下步驟: 第一步、將聚三氟氯乙烯模壓成各面均留有加工余量的U形槽截面初始環(huán)坯； 第二步、將初始環(huán)坯放入兩半圓模周向?qū)隙傻膬?nèi)鉗夾具中，以初始環(huán)坯截面的U形槽定位固定后，置于液氮中8-10小時(shí)深冷； 第三步、將夾持深冷初始環(huán)坯的內(nèi)鉗夾具裝夾在車(chē)床上，對(duì)裸露的內(nèi)圓及兩端面進(jìn)行精車(chē)，制成半成品環(huán)坯； 第四步、將半成品環(huán)坯連同內(nèi)鉗夾具一起放入液氮中3-5小時(shí)再次深冷后，取出裝夾到機(jī)床上對(duì)精車(chē)后的內(nèi)圓及兩端面進(jìn)行拋光； 第五步:將拋光后的半成品環(huán)坯從內(nèi)鉗夾具上卸下后，放入兩圓環(huán)模軸向?qū)隙傻耐鈸螉A具中，以半成品環(huán)坯的內(nèi)圓及兩端面定位固定后，置于液氮中8-10小時(shí)深冷； 第六步、將夾持深冷初始環(huán)坯的外撐夾具裝夾在車(chē)床上，對(duì)裸露的外圓及U形槽表面進(jìn)行精車(chē)，將U形槽加工成唇形凹槽，制成準(zhǔn)成品環(huán)坯； 第七步、將準(zhǔn)成品環(huán)坯連同外撐夾具一起放入液氮中3-5小時(shí)再次深冷后，取出裝夾到機(jī)床上對(duì)精車(chē)后的外圓及唇形凹槽表面進(jìn)行拋光。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的唇形密封圈制造方法，其特征在于:所述第三步、第四步以及第六步、第七步中分別對(duì)工件表面噴灑液氮進(jìn)行冷卻。3.用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1或2唇形密封圈制造方法的專(zhuān)用工裝，其特征在于:包括內(nèi)鉗夾具和外撐夾具； 所述內(nèi)鉗夾具由分別呈Ω狀半圓的左半模和右半模對(duì)合而成;所述左半模和右半模的對(duì)合處分別徑向延伸出具有定位銷(xiāo)孔和緊固件孔的邊緣;所述左半模和右半模的內(nèi)圓截面呈與留有加工余量的高壓唇形密封圈初始環(huán)坯U形槽截面開(kāi)口寬度相配的實(shí)體U形;對(duì)合后，相對(duì)邊緣通過(guò)定位銷(xiāo)定位、并借助緊固件緊固； 所述外撐夾具由分別呈環(huán)形的上半模和下右半模對(duì)合而成，所述上半模和下半模的對(duì)合面外側(cè)分別具有與高壓唇形密封圈圓弧端面和平直端面以及內(nèi)徑相配的凹缺;對(duì)合后，通過(guò)穿過(guò)上半模和下半模對(duì)合面內(nèi)側(cè)定位孔的定位銷(xiāo)定位、并借助緊固件緊固。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種唇形密封圈制造方法及專(zhuān)用工裝，屬于閥門(mén)密封件制造技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括模壓成初始環(huán)坯；放入內(nèi)鉗夾具深冷；裝夾在車(chē)床上，對(duì)內(nèi)圓及兩端面精車(chē)制成半成品環(huán)坯；再放入液氮深冷，取出對(duì)精車(chē)后的內(nèi)圓及兩端面進(jìn)行拋光；將拋光后的半成品環(huán)坯放入外撐夾具中深冷；在車(chē)床上，對(duì)裸露的外圓及U形槽表面進(jìn)行精車(chē)準(zhǔn)成品環(huán)坯；將準(zhǔn)成品環(huán)坯再次深冷后拋光。本發(fā)明不僅進(jìn)行精加工時(shí)可有效防止材料彈性變形對(duì)尺寸精度的影響，而且加工時(shí)的溫度與使用時(shí)的溫度相當(dāng)，因此避免了熱脹冷縮效應(yīng)對(duì)使用狀態(tài)密封性能的不利影響。
【IPC分類(lèi)】F16J15/10, F16J15/328
【公開(kāi)號(hào)】CN105508607
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610065913
【發(fā)明人】張艷秋, 錢(qián)玉峰, 江樹(shù)勇, 趙亞楠
【申請(qǐng)人】江蘇億閥集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日