CN112589485B - 异型密封圈加工方法及加工用工艺压板和定位板 - Google Patents

Abstract

本发明属于密封圈机械加工技术领域，具体涉及一种异型密封圈加工方法及加工工装，其通过在原材料板上加工出8字形型槽，沿型槽的内型面、外型面为基准粗铣出异型密封圈的雏形，对异型密封圈的雏形内型面精铣至要求尺寸，之后内型腔中装入工艺压板，外型面精铣，制得异型密封圈成品，本发明借助定位板和工艺压板一次装夹，分粗铣削、精铣削加工，有效解决了氟塑料异型密封圈加工时的定位与装夹难度大的问题，而且其定位精准，异型密封圈的加工误差小，加工效率高，保证异型密封圈的密封性能。

Description

异型密封圈加工方法及加工用工艺压板和定位板

技术领域

本发明属于密封圈机械加工技术领域，具体涉及异型密封圈加工方法及加工用工艺压板和定位板。

背景技术

密封垫片，是一种用于机械、设备、管道中有流体的地方使用的密封备件，起密封作用。密封垫片是以金属或非金属板状材质，经切割、冲压或裁减等工艺制成，用于管道之间的密封连接，机械设备的机件之间的密封连接。按材质分为金属密封垫片和非金属密封垫片。

聚四氟乙烯材料，耐高温、耐臭氧、耐天然老化、耐真空、耐燃料油、耐润滑油、耐强氧化剂，广泛用于国防工业和民用工业。聚四氟乙烯材料异型保护圈，装配于油泵壳体端面异型槽，起密封作用。目前聚四氟乙烯材料异型保护圈，现有加工方法有两种：模压成型和机械加工，采用模压成型技术，是将PTFE粉末均匀加入模具内，在常温下加压成密实的成品，其模具制造成本较高而且不适于小批量研制加工；而现有的机械加工方法，适于小批量研制产品加工，但是其生产过程中误差大。此外，由于聚四氟乙烯材料塑性大、硬度低，无论是机械加工法还是模压成型法均存在板料去除余量大，加工中极易变形的问题。

发明内容

为了能够有效解决氟塑料异型密封圈加工变形的问题，本发明提供了一种异型密封圈加工方法，其装夹难度小，易定位，加工误差小，且加工效率高。

同时还提供上述异型密封圈加工方法所用的工艺压板2与定位板1，其能够精确定位，对板料固定效果好，保证加工过程中的误差小，而且装夹效率高。

本发明所采用的技术方案是：

一种异型密封圈加工方法，其包括以下步骤：

(1)根据拟加工的异型密封圈的最大外形尺寸准备原材料板；

(2)按照异型密封圈的内腔轮廓尺寸留余量在原材料板上加工出8字形型槽，保证型槽的槽底面距原材料板的底面尺寸为异型密封圈的厚度；

(3)沿型槽的内型面、外型面为基准粗铣出异型密封圈的雏形；

(4)对异型密封圈的雏形内型面精铣至要求尺寸，得到半成品异型密封圈，之后在半成品异型密封圈的内型腔中装入工艺压板2，使工艺压板2的上部阶梯21部延伸至内型腔内，下部分延伸至内型腔的外部且紧贴半成品异型密封圈，固定；

(5)沿着工艺压板2的下部外轮廓在半成品异型密封圈的外型面精铣，制得异型密封圈成品。

进一步优选，所述步骤(2)具体为：

(2.1)以原材料板的任意端面及两处相邻侧面为基准，将原材料板的长边与定位板上的找正边靠齐；

(2.2)用压板将原材料板的四周压紧在定位板1上；

(2.3)根据定位板1的2个定位孔位置，在原材料板上加工两个紧固孔，并用螺钉将定位板1与原材料板紧固；由于板料面积较大，四周压紧，中间会凸起，因此，增加中间螺纹压紧。

(2.4)按照异型密封圈的内外轮廓尺寸，在原材料板上铣出8字形型槽，型槽内、外型面分别按零件型面留余量3mm、2mm，阴影部分底面距定位板面尺寸为零件厚度尺寸。使型槽的内型面和外型面均留有一定余量，且型槽底面距离原材料板的底面尺寸为异型密封圈的厚度。

进一步优选，所述步骤(2.4)为按照异型密封圈的内外轮廓尺寸，在原材料板上铣型槽，使型槽的内型面留余量3mm、外型面留余量2mm，且型槽底面距离原材料板的底面尺寸为异型密封圈的厚度。

进一步优选，所述步骤(4)具体为：

(4.1)对异型密封圈的雏形内型面精铣至要求尺寸，位于两端的内型面圆弧尺寸误差为-0.1mm，位于中部收敛段的内型面圆弧尺寸误差为±0.1mm，得到半成品异型密封圈；

(4.2)在半成品异型密封圈的内型腔中装入工艺压板2，使工艺压板2的上部阶梯21部延伸至内型腔内，下部分延伸至内型腔的外部且紧贴半成品异型密封圈，用2个螺钉将工艺压板2与工作台固定。

进一步优选，所述步骤(5)具体为：沿着工艺压板2的下部外轮廓在半成品异型密封圈的外型面精铣，位于两端的外型面圆弧尺寸误差为-0.1mm，位于中部收敛段的外型面圆弧尺寸误差为±0.05mm，制得异型密封圈成品。

进一步优选，所述异型密封圈成品的材质为氟塑料(SFB-1、SFB-2)，也可用于尼龙、胶木等非金属材料。

一种上述异型密封圈加工方法用工艺压板，所述工艺压板2的外轮廓呈8字形，且在工艺压板2的两端的圆形面所在圆心点处分别加工有定位孔，在工艺压板2的上表面外边沿加工成阶梯21型结构，使工艺压板2的上部外型面比下部的外型面尺寸小1mm，且工艺压板2的上部阶梯21高度小于异型密封圈的厚度。

进一步优选，一端定位孔与相邻一端定位孔的孔径为12mm，孔间距为8字型孔的中心距。

一种上述异型密封圈加工方法用定位板，所述定位板1是在圆形板的上表面加工成球冠形的阶台12，所述阶台12的高度为5-10mm，找正带的高度即杠杆表头找正的行程，阶台12的直线边距定位板1中心点之间的间距为零件板料的宽度的1/2+5mm,主要通过零件边靠齐找正边，使零件8字孔两中心与定位板压紧中心重合，在定位板1中部并列加工有两个定位孔。

进一步优选，所述定位孔分布在同一径向上，夹具板上两孔与零件8字孔中心距相等，保证内型腔定位准确，压紧力均匀、平衡的作用在窄型面上，对外型面加工既定心，又保证壁厚均匀。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明通过借助定位板1和工艺压板2一次装夹，分粗铣削、精铣削加工，有效解决了氟塑料异型密封圈加工时的定位与装夹难度大的问题，而且其定位精准，异型密封圈的加工误差小，加工效率高，保证异型密封圈的密封性能。

2)本发明自制加工配套使用的工艺压板2和定位板1，通过对工艺压板2和定位板1的使用，保证加工时板料装夹简单，定位精准，便于削铣，大大提高装夹效率，同时，辅助解决了异型密封圈加工变形的问题。

附图说明

图1为异型密封圈的结构示意图。

图2为定位板1的结构示意图。

图3为定位板1的A-A剖示图。

图4为工艺压板2的结构示意图。

图5为工艺压板2的B-B剖示图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的具体实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施方式，通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例均属于本发明的保护范围。

需要说明的是，下述术语“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或顺序，而且,属于“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素得过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或设备所固有得要素。在没有更多限制得情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步详细说明。

本发明的方法所加工的异性密封圈的结构如图1所示，其外轮廓呈“8”字型结构，厚度1.85mm，由于聚四氟乙烯等氟塑料材料的塑性大、硬度低，用常规机械加工或者模压成型的方式加工时其板料去除余量大，加工中极易变形，影响密封效果，而本发明为了解决聚四氟乙烯材料异型保护圈加工变形问题，特开发了自制的与工艺方法配套的工艺压板2和定位板1，具体如下：

参见图2、3，本发明的定位板1是在圆形板的上表面加工成球冠形的阶台12，阶台12的高度设计为8mm，可设计在5-10mm方便找正，阶台12的直线边距定位板1中心点之间的间距为零件板料的宽度的1/2+5mm，主要通过零件边靠齐找正边，使零件8字孔两中心与定位板压紧中心重合，在定位板1中部位置并列加工有两个第一定位孔11，第一定位孔11分布在同一径向上位置，且孔间距为零件8字型孔的中心距，保证在加工时能够对原材料板精准卡位、夹装，并通过定位孔紧固，提高加工精度，降低夹装难度。

进一步说明，该定位板1的形变指数以及加工精度都满足使用要求，其主要是在原材料板粗铣削时用于对原材料板进行夹装定位，方便削铣。

参见图4、5，本发明的工艺压板2是当异型密封圈粗加工完成后需要精铣时用于支撑半成品的异型密封圈，便于精铣削操作的辅助工装，该工艺压板2的外轮廓与异型密封圈的內型保持一致，呈类8字形，在工艺压板2的两端圆形面所在圆心点处分别加工有第二定位孔22，两个第二定位孔22的孔径为Ф14(对应定位板两处M12螺纹，此处Ф14为光孔上螺钉压紧零件用)，孔间距为零件8字型孔的中心距尺寸在工艺压板2的上表面外边沿加工成阶梯21型结构，使工艺压板2的上部外型面比下部的外型面尺寸小1mm，且工艺压板2的上部阶梯21高度小于异型密封圈的厚度。

本发明以氟塑料为原料加工异型密封圈的方法可由以下步骤实现：

(1)根据拟加工的异型密封圈的最大外形尺寸准备原材料板；

(2)按照异型密封圈的内腔轮廓尺寸留余量在原材料板上加工出8字形型槽，保证型槽的槽底面距原材料板的底面尺寸为异型密封圈的厚度；具体为：

(2.1)以原材料板的任意端面及两处相邻侧面为基准，将原材料板的长边与定位板1上的找正边靠齐；

(2.2)用定位板1将原材料板的四周压紧；

(2.3)根据定位板1的2个定位孔位置，在原材料板上加工两个紧固孔，并用螺钉将定位板1与原材料板紧固；

(2.4)按照异型密封圈的内外轮廓尺寸，在原材料板上铣出8字形型槽，使型槽的内型面和外型面均留有一定余量，且型槽底面距离原材料板的底面尺寸为异型密封圈的厚度。型槽内、外型面分别按零件型面留余量3mm、2mm，阴影部分底面距定位板面尺寸为零件厚度尺寸。

(3)沿型槽的内型面、外型面为基准粗铣出异型密封圈的雏形；

(4)对异型密封圈的雏形内型面精铣至要求尺寸，得到半成品异型密封圈，之后在半成品异型密封圈的内型腔中装入工艺压板2，使工艺压板2的上部阶梯21部延伸至内型腔内，下部分延伸至内型腔的外部且紧贴半成品异型密封圈，固定；具体为：

(4.1)对异型密封圈的雏形内型面精铣至要求尺寸，位于两端的内型面圆弧尺寸误差为-0.1mm，位于中部收敛段的内型面圆弧尺寸误差为±0.1mm，得到半成品异型密封圈；

(4.2)在半成品异型密封圈的内型腔中装入工艺压板2，使工艺压板2的上部阶梯21部延伸至内型腔内，下部分延伸至内型腔的外部且紧贴半成品异型密封圈，用2个螺钉将工艺压板2与工作台固定。

(5)沿着工艺压板2的下部外轮廓在半成品异型密封圈的外型面精铣，位于两端的外型面圆弧尺寸误差为-0.1mm，位于中部收敛段的外型面圆弧尺寸误差为±0.05mm，制得异型密封圈成品。

为了进一步说明本发明的技术方案，现以聚四氟乙烯材料为原料，加工可用于流体管道接口处密封连接的8字形密封圈为例进行说明。

如图1所示结构的异型密封圈，其材料为SFB-2，呈“8”字型结构，密封圈的高度为1.85±0.05mm，沿型面壁厚为1±0.1mm，两端的外圆最大尺寸为

中部收敛段的过渡圆弧的半径R为

本实施例所用定位板1是将直径Ф为200mm的圆棒压紧在工作台上，铣大面、铣侧面、找正面，在其上表面铣出一个高度为8mm的阶台12，阶台12的直线边距中心点之间的间距为65±0.1mm，与定位板1的外边缘形成球冠形的台阶面，进而制得定位板1，在加工时起压紧零件作用。该定位板1的总厚度为30mm，其中阶台12高度为8mm，阶台12侧面与底面形成对位的找正面。在定位板1的中部在与阶台12面平行的直径上加工两个并列的第一定位孔11，用于找正对位后紧固，两个第一定位孔11孔间距为66±0.1mm，第一定位孔11的中心距离定位板1的中心间距为66/2＝33mm。

为了保证压紧效果，本实施例的第一定位孔11加工为内台阶孔，第一定位孔11的大孔内径为20mm，小孔内径为12mm，且大孔的孔深与所用的M12定位螺钉顶部适应，保证螺钉嵌装在第一定位孔11内即可。

本实施例所用的工艺压板2呈类8字形，其上表面外边沿加工成阶梯21型结构，使工艺压板2的上部外型面比下部的外型面尺寸小0.9mm，工艺压板2的上部阶梯21高度小于异型密封圈的厚度，即上表面的轮廓内缩1mm，凸台高度1.6±0.05小于异型密封圈的厚度1.85±0.05mm，形成阶梯21型，保证加工时对密封圈的压紧稳定可靠。其两端的大圆外型面尺寸

较异形密封圈的两端大圆外型面尺寸

小2mm(即单边1mm)，凸台处型面沿周边尺寸0.9mm，保证在使用时工艺压板2既不凸出异形密封圈的外型面，又不干涉异形密封圈的内型面。在工艺压板2的两端圆形面所在圆心点处分别加工有第二定位孔22，两个第二定位孔22的孔径为14mm，孔间距为66±0.05mm。

借助于本实施例特制的工艺压板2和定位板1作为工装，具体的加工方法如下：

(1)根据异型密封圈的最大外形尺寸准备原材料板，确定备料尺寸为：δ4×190×120(单件用料，单位：mm)；

(2)采用三轴加工中心铣型面方式铣削板料，以原材料板的任意端面及两处相邻侧面为基准，将原材料板的长边与定位板1上的找正边靠齐，将原材料板的四周压紧，再根据定位板1的2个第一定位孔11的位置，在原材料板上加工两个紧固孔，并用M12螺钉将定位板1与原材料板紧固，之后按照异型密封圈的内外轮廓尺寸，在原材料板上铣出8字形型槽，型槽的内型面留余量3mm、外型面留余量2mm，且型槽底面距离原材料板的底面尺寸为异型密封圈的厚度，

(3)再沿型槽的内型面、外型面为基准，粗铣出异型密封圈的雏形；

(4)对异型密封圈的雏形内型面精铣至要求尺寸，位于两端的内型面圆弧尺寸误差为-0.1mm，位于中部收敛段的内型面圆弧尺寸误差为±0.1mm，得到半成品异型密封圈，之后在半成品异型密封圈的内型腔中装入工艺压板2，使工艺压板2的上部阶梯21部延伸至内型腔内，下部分延伸至内型腔的外部且紧贴半成品异型密封圈，用2个螺钉将工艺压板2与工作台固定。

(5)沿着工艺压板2的下部外轮廓在半成品异型密封圈的外型面精铣，位于两端的外型面圆弧尺寸误差为-0.1mm，位于中部收敛段的外型面圆弧尺寸误差为±0.05mm，制得异型密封圈成品，两端大圆外型面直径Ф为

两端的大圆中心点间距为66±0.05mm。

用本发明的方法还可以加工其他规格的异型密封圈，本发明通过借助定位板1和工艺压板2一次装夹，分粗铣削、精铣削加工，有效解决了氟塑料异型密封圈加工时的定位与装夹难度大的问题，而且其定位精准，异型密封圈的加工误差小，加工效率高，保证异型密封圈的密封性能。

Claims (9)

1.一种异型密封圈加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据拟加工的异型密封圈的最大外形尺寸准备原材料板；

(2)按照异型密封圈的内腔轮廓尺寸留余量在原材料板上加工出8字形型槽，保证型槽的槽底面距原材料板的底面尺寸为异型密封圈的厚度；

(3)沿型槽的内型面、外型面为基准粗铣出异型密封圈的雏形；

(4)对异型密封圈的雏形内型面精铣至要求尺寸，得到半成品异型密封圈，之后在半成品异型密封圈的内型腔中装入工艺压板(2)，使工艺压板(2)的上部阶梯(21)部延伸至内型腔内，下部分延伸至内型腔的外部且紧贴半成品异型密封圈，固定；

(5)沿着工艺压板(2)的下部外轮廓在半成品异型密封圈的外型面精铣，制得异型密封圈成品；

所述步骤(2)具体为：

(2.1)以原材料板的任意端面及两处相邻侧面为基准，将原材料板的长边与定位板(1)上的找正边靠齐；

(2.2)用压板将原材料板的四周压紧在定位板(1)上；

(2.3)根据定位板(1)的2个定位孔位置，在原材料板上加工两个紧固孔，并用螺钉将定位板(1)与原材料板紧固；

(2.4)按照异型密封圈的内外轮廓尺寸，在原材料板上铣出8字形型槽，使型槽的内型面和外型面均留有一定余量，且型槽底面距离原材料板的底面尺寸为异型密封圈的厚度。

2.根据权利要求1所述的异型密封圈加工方法，其特征在于，所述步骤(2.4)为按照异型密封圈的内外轮廓尺寸，在原材料板上铣型槽，使型槽的内型面留余量3mm、外型面留余量2mm，且型槽底面距离原材料板的底面尺寸为异型密封圈的厚度。

3.根据权利要求1～2任一项 所述的异型密封圈加工方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为：

(4.1)对异型密封圈的雏形内型面精铣至要求尺寸，位于两端的内型面圆弧尺寸误差为-0.1mm，位于中部收敛段的内型面圆弧尺寸误差为±0.1mm，得到半成品异型密封圈；

(4.2)在半成品异型密封圈的内型腔中装入工艺压板(2)，使工艺压板(2)的上部阶梯(21)部延伸至内型腔内，下部分延伸至内型腔的外部且紧贴半成品异型密封圈，用2个螺钉将工艺压板(2)与工作台固定。

4.根据权利要求1～2任一项 所述的异型密封圈加工方法，其特征在于，所述步骤(5)具体为：沿着工艺压板(2)的下部外轮廓在半成品异型密封圈的外型面精铣，位于两端的外型面圆弧尺寸误差为-0.1mm，位于中部收敛段的外型面圆弧尺寸误差为±0.05mm，制得异型密封圈成品。

5.根据权利要求1所述的异型密封圈加工方法，其特征在于，所述异型密封圈成品的材质为氟塑料、尼龙或胶木。

6.一种权利要求1所述 的异型密封圈加工方法用工艺压板，其特征在于，所述工艺压板(2)的外轮廓呈8字形，且在工艺压板(2)的两端的圆形面所在圆心点处分别加工有定位孔，在工艺压板(2)的上表面外边沿加工成阶梯(21)型结构，使工艺压板(2)的上部外型面比下部的外型面尺寸小1mm，且工艺压板(2)的上部阶梯(21)高度小于异型密封圈的厚度。

7.根据权利要求6所述的异型密封圈加工方法用工艺压板，其特征在于，一端定位孔与相邻一端定位孔的孔径为12mm，孔间距为8字型孔的中心距。

8.一种权利要求1所述 的异型密封圈加工方法用定位板，其特征在于，所述定位板(1)是在圆形板的上表面加工成球冠形的阶台(12)，所述阶台(12)的高度为5-10mm，找正带的高度即杠杆表头找正的行程，阶台(12)的直线边距定位板(1)中心点之间的间距为零件板料的宽度的1/2+5mm,主要通过零件边靠齐找正边，使零件8字孔两中心与定位板压紧中心重合，在定位板(1)中部并列加工有两个定位孔。

9.根据权利要求8所述的异型密封圈加工方法用定位板，其特征在于，所述定位孔分布在同一径向上，夹具板上两孔与零件8字孔中心距相等。

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