一种唇形密封圈制造方法及专用工装的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种唇形密封圈制造方法及专用工装，尤其涉及一种高精密加工超低温阀门用唇形非金属密封圈的方法，属于阀门密封件制造技术领域。
【背景技术】
[0002]唇形非金属密封圈(如图1所示)具有密封性好、不易变形和不易松动脱落等优点，因此在阀门产品中得到了广泛的应用。常温下使用的唇形非金属密封圈自身弹性好，通常不需要太高的尺寸精度便能满足密封要求。但对于超低温环境下(例如_196°C—-269°C)使用的超低温LNG阀门来说，即使所采用的是抗低温的聚三氟氯乙烯材料制造的密封圈，也会发生硬化，从而使其弹性大幅度降低。这就需要此类密封圈具有非常高的尺寸精度，以保证其在很小的弹性变形条件下便能满足一定的密封比压，达到所需的密封要求。另外，密封圈与阀体零件相配合的表面粗糙度也会显著影响其相互之间的相对磨损，接触面过于粗糙不仅会产生泄漏通道，并且还会加快密封圈的磨损。
[0003]因此，常规注塑方法得到的密封圈尺寸精度不能满足要求，而采用机械加工提高尺寸精度又会遇到材料自身弹性大、难以夹持固定，即使被夹持也会在刀具作用下产生弹性变形、无法使成品达到所需精度的难题。此外，由于上述密封材料具有热涨冷缩的性质，即使密封圈在室温下经机械加工达到了尺寸精度，也会出现在低温下与阀门之间因收缩率不同而导致配合不够严密的现象，从而影响使用环境下的密封性能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:针对上述现有技术存在的种种问题，提出一种不仅可以达到所需的尺寸精度、而且可以解决低温使用状态下配合不严难题的唇形密封圈制造方法及专用工装，从而消除安全隐患、确保氧气输送安全。
[0005]为了达到上述目的，本发明的唇形密封圈制造方法包括以下基本步骤:
第一步、将聚三氟氯乙烯模压成各面均留有加工余量的U形槽截面初始环坯；
第二步、将初始环坯放入两半圆模周向对合而成的内钳夹具中，以初始环坯截面的U形槽定位固定后，置于液氮中8-10小时深冷；
第三步、将夹持深冷初始环坯的内钳夹具装夹在车床上，对裸露的内圆及两端面进行精车，制成半成品环坯；
第四步、将半成品环坯连同内钳夹具一起放入液氮中3-5小时再次深冷后，取出装夹到机床上对精车后的内圆及两端面进行抛光；
第五步:将抛光后的半成品环坯从内钳夹具上卸下后，放入两圆环模轴向对合而成的外撑夹具中，以半成品环坯的内圆及两端面定位固定后，置于液氮中8-10小时深冷；
第六步、将夹持深冷初始环坯的外撑夹具装夹在车床上，对裸露的外圆及U形槽表面进行精车，将U形槽加工成唇形凹槽，制成准成品环坯；
第七步、将准成品环坯连同外撑夹具一起放入液氮中3-5小时再次深冷后，取出装夹到机床上对精车后的外圆及唇形凹槽表面进行抛光。
[0006]为避免因升温而影响加工精度，以上第三步、第四步以及第六步、第七步中分别对工件表面喷洒液氮进行冷却。
[0007]用于实现上述方法的专用工装包括内钳夹具和外撑夹具；
所述内钳夹具由分别呈Ω状半圆的左半模和右半模对合而成;所述左半模和右半模的对合处分别径向延伸出具有定位销孔和紧固件孔的边缘;所述左半模和右半模的内圆截面呈与留有加工余量高压唇形密封圈初始环坯U形槽截面开口宽度相配的实体U形;对合后，相对边缘通过定位销定位、并借助紧固件紧固；
所述外撑夹具由分别呈环形的上半模和下右半模对合而成，所述上半模和下半模的对合面外侧分别具有与高压唇形密封圈圆弧端面和平直端面以及内径相配的凹缺;对合后，通过穿过上半模和下半模对合面内侧定位孔的定位销定位、并借助紧固件紧固。
[0008]本发明不仅进行精加工时可有效防止材料弹性变形对尺寸精度的影响，而且加工时的温度与使用时的温度相当，因此避免了热胀冷缩效应对使用状态密封性能的不利影响。
【附图说明】
[0009]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0010]图1为本发明实施例一的唇形非金属密封圈成品结构示意图。
[0011]图2为图1实施例的唇形非金属密封圈初始坯料。
[0012]图3为图1实施例内嵌夹具夹持状态结构示意图。
[0013]图4为图3的俯视图。
[0014]图5为图1实施例外撑夹具夹持状态结构示意图。
[0015]图6为图5的俯视图。
【具体实施方式】
[0016]实施例一本实施例为一种内径dl、外径d2的高压唇形密封圈，如图1所示，其截面呈开口宽度为h的U形，该U形槽截面的内部由相切过渡的圆弧底r I与两圆弧侧r2构成，内径d I先以厚度t的两平直端面径向延伸，两平直端面再分别与r3两圆弧端面交接。制造时，按以下步骤进行:第一步、将聚三氟氯乙烯模压成如图2所示，各面均留有加工余量的U形槽截面初始环坯。
[0017]第二步、将初始环坯放入两半圆模周向对合而成的内钳夹具中，该内钳夹具如图
3、4所示，由分别呈Ω状半圆的左半模2和右半模3对合而成，左半模2和右半模3的对合处分别径向延伸出具有定位销孔和紧固件孔的边缘，对合后，相对边缘通过定位销6定位、并借助螺栓4螺母5紧固；左半模2和右半模3的内圆截面呈与留有加工余量高压唇形密封圈初始环坯U形槽截面开口宽度相配的实体U形，装夹时以初始环坯I截面的U形槽定位固定后，置于液氮中9小时深冷。
[0018]第三步、将夹持深冷初始环坯的内钳夹具装夹在车床上，对裸露的内圆及两平直端面和圆弧端面进行精车，制成半成品环坯;为了防止室温环境使工件温度升高而软化，在车削过程中不断地向工件表面喷洒液氮进行冷却。
[0019]第四步、将半成品环坯连同内钳夹具一起放入液氮中4小时再次深冷后，取出装夹到机床上对精车后的内圆及两端面进行抛光，表面粗糙度达到0.3Ra以下;抛光过程中为避免温升，也要向工件表面喷洒液氮进行冷却。
[0020]第五步:将抛光后的半成品环坯从内钳夹具上卸下后，放入两圆环模轴向对合而成的外撑夹具中，外撑夹具如图5、图6所示，由分别呈环形的上半模7和下右半模8对合而成，上半模7和下半模8的对合面外侧分别具有与高压唇形密封圈圆弧端面和平直端面以及内径相配的凹缺，对合后，借助穿过上半模7和下半模8对合面内侧螺栓孔的紧固件9紧固连接;装夹时以半成品环坯的内圆及两端面定位固定后，置于液氮中9小时深冷。
[0021]第六步、将夹持深冷初始环坯的外撑夹具装夹在车床上，对裸露的外圆及U形槽开口宽度及圆弧底和两圆弧侧表面进行精车，将U形槽加工成唇形凹槽，制成准成品环坯;为了防止室温环境使工件温度升高而软化，在车削过程中不断地向工件表面喷洒液氮进行冷却。
[0022]第七步、将准成品环坯连同外撑夹具一起放入液氮中4小时再次深冷后，取出装夹到机床上对精车后的外圆及唇形凹槽表面进行抛光，表面粗糙度达到0.3Ra以下;抛光过程中为避免温升，也要向工件表面喷洒液氮进行冷却，最终制成所需的高压唇形密封圈。
[0023]本实施例与已有技术相比具有以下显著优点:
1)在深冷状态下材料处于硬化状态，不仅进行精加工时可有效防止材料弹性变形对尺寸精度的影响，而且加工时的温度与使用时的温度相当，因此避免了热胀冷缩效应对使用状态密封性能的不利影响；
2)材料在深冷硬化状态下进行抛光，使密封圈表面光洁度显著提高，从而大大减小了密封面之间的摩擦、延长了使用寿命；
3)两套夹具先后分别对密封圈不同部位进行定位固定，使复杂形状的密封圈得到了可靠束缚，有助于加工时避免变形；
4)夹具安装和拆卸均十分方便，可以避免安装和拆卸过程中对密封圈形状和尺寸精度造成的不利影响。
【主权项】
1.一种唇形密封圈制造方法，其特征在于包括以下步骤: 第一步、将聚三氟氯乙烯模压成各面均留有加工余量的U形槽截面初始环坯； 第二步、将初始环坯放入两半圆模周向对合而成的内钳夹具中，以初始环坯截面的U形槽定位固定后，置于液氮中8-10小时深冷； 第三步、将夹持深冷初始环坯的内钳夹具装夹在车床上，对裸露的内圆及两端面进行精车，制成半成品环坯； 第四步、将半成品环坯连同内钳夹具一起放入液氮中3-5小时再次深冷后，取出装夹到机床上对精车后的内圆及两端面进行抛光； 第五步:将抛光后的半成品环坯从内钳夹具上卸下后，放入两圆环模轴向对合而成的外撑夹具中，以半成品环坯的内圆及两端面定位固定后，置于液氮中8-10小时深冷； 第六步、将夹持深冷初始环坯的外撑夹具装夹在车床上，对裸露的外圆及U形槽表面进行精车，将U形槽加工成唇形凹槽，制成准成品环坯； 第七步、将准成品环坯连同外撑夹具一起放入液氮中3-5小时再次深冷后，取出装夹到机床上对精车后的外圆及唇形凹槽表面进行抛光。2.根据权利要求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、第七步中分别对工件表面喷洒液氮进行冷却。3.用于实现权利要求1或2唇形密封圈制造方法的专用工装，其特征在于:包括内钳夹具和外撑夹具； 所述内钳夹具由分别呈Ω状半圆的左半模和右半模对合而成;所述左半模和右半模的对合处分别径向延伸出具有定位销孔和紧固件孔的边缘;所述左半模和右半模的内圆截面呈与留有加工余量的高压唇形密封圈初始环坯U形槽截面开口宽度相配的实体U形;对合后，相对边缘通过定位销定位、并借助紧固件紧固； 所述外撑夹具由分别呈环形的上半模和下右半模对合而成，所述上半模和下半模的对合面外侧分别具有与高压唇形密封圈圆弧端面和平直端面以及内径相配的凹缺;对合后，通过穿过上半模和下半模对合面内侧定位孔的定位销定位、并借助紧固件紧固。
【专利摘要】本发明涉及一种唇形密封圈制造方法及专用工装，属于阀门密封件制造技术领域。该方法包括模压成初始环坯；放入内钳夹具深冷；装夹在车床上，对内圆及两端面精车制成半成品环坯；再放入液氮深冷，取出对精车后的内圆及两端面进行抛光；将抛光后的半成品环坯放入外撑夹具中深冷；在车床上，对裸露的外圆及U形槽表面进行精车准成品环坯；将准成品环坯再次深冷后抛光。本发明不仅进行精加工时可有效防止材料弹性变形对尺寸精度的影响，而且加工时的温度与使用时的温度相当，因此避免了热胀冷缩效应对使用状态密封性能的不利影响。
【IPC分类】F16J15/10, F16J15/328
【公开号】CN105508607
【申请号】CN201610065913
【发明人】张艳秋, 钱玉峰, 江树勇, 赵亚楠
【申请人】江苏亿阀集团有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月29日