一種制造按壓到位式墊片的方法
【專利說明】一種制造按壓到位式墊片的方法
相關申請的交叉引用
[0001]本申請要求2012年12月5日提交的第13/706，128號美國實用專利申請的權益，其全部內容通過引用合并于此。
技術領域
[0002]本發明涉及墊片，更具體地涉及按壓到位式墊片的制造。
【背景技術】
[0003]眾所周知，在車輛以及所有類型的發動機中，墊片用于在零件和部件之間提供密封。例如，墊片現今通常用于密封歧管、油底殼、閥蓋等等。許多這樣的墊片由橡膠或者彈性材料制造，盡管有一些由纖維材料或者氈類材料制造。
[0004]根據它們的功能和密封性能，這些墊片具有多種樣式和種類。一些墊片由橡膠制造為統一的形狀以用于各種應用，比如O環形密封，一些墊片制造為特定的形狀和結構以用于特定目的，比如氣門室蓋襯墊。按壓到位式(PIP)墊片典型地安裝于通過澆鑄、模制或者機械加工于部件內的凹槽或者腔室內。
[0005]在設法復制PIP、非剛性類型墊片時出現了難題。由于這些墊片的非剛性性質，一旦從匹配的部件上移除，它們便難以精確地測量。除非PIP替換墊片的尺寸和形狀是完美的，否則會導致密封問題產生泄漏。生產商業上可行的PIP墊片通常是一種“不論成功與否”的努力。最終的零件可能不能準確地匹配，用于制造墊片的工裝可能需要改造或者廢棄。
[0006]用于更精確地生產替換PIP墊片的方法和系統在墊片制造產業中將深受歡迎。

【發明內容】

[0007]本發明提供了一種用于精確地生產商業上可行的PIP墊片的特殊方法，更具體地用于售后零件替換。該方法始于獲取墊片安裝于其中的零件或者部件。這些零件包括墊片放置于其中的一個或多個凹槽。
[0008]混合或者以其它方式提供快凝的或者固化成型的材料，比如液塑材料。該材料經灌注或者以其它方式配置于部件中的凹槽內。凹槽優選地配備有脫模材料。一旦固化(變硬)，移除形成的剛性墊片復制品。這形成了隨后易于掃描的原始墊片的精確的剛性復制品O
[0009]在形成并且清除了任何飛邊和其它不規則物后，典型地通過激光掃描儀掃描并且測量樣品。這生成了墊片的精確的圖像。然后通過這些數據制備零部件圖，制造模型以生產用于市場的墊片的復制品。
【附圖說明】
[0010]參閱并結合附圖和權利要求，本發明的進一步內容、特征和優點在本發明的下文中闡述。
[0011]圖1是發動機部件以及PIP密封墊片的立體示意圖，該PIP密封墊片安裝于發動機部件的凹槽內；
[0012]圖2表示用可固化的液體材料填充于發動機部件的凹槽內；
[0013]圖3表示從凹槽中移出模塑的墊片復制樣品；
[0014]圖4表示從模塑的墊片復制品上修剪過剩材料；
[0015]圖5表示用激光掃描儀掃描墊片復制品；
[0016]圖6表示墊片復制品的圖紙；
[0017]圖7表示根據本發明一個實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]本發明的制造工藝如圖1-圖6所示。圖7為一個典型實施例的流程圖。該工藝用于以更精確更快的方式生產按壓到位式(press-1n-place，PIP)墊片部件。通過本發明的工藝制作墊片的剛性樣品，該剛性樣品與原部件所包括的墊片原件的尺寸和形狀一致。
[0019]如果樣品替換墊片與容置于發動機部件的凹槽內的墊片原件的布設和制造不完全相同的話，將產生問題。在這點上，PIP墊片用于不同的發動機和車輛部件中，比如油盤和閥蓋。其它通常采用PIP墊片的產品包括水泵、進氣歧管等。
[0020]為了詳細說明本發明，將結合油盤蓋說明該工藝。但是，應當理解，本發明的工藝并不局限于油盤蓋或者于此描述的特殊材料或者工藝。反而，以下說明僅用于作為示例，本發明可用于制造用于幾乎任何類型產品、設備或者部件的各種尺寸、形狀和類型的墊片。
[0021]PIP墊片設計為壓入凹槽內并且在材料應力不超限時提供高性能的密封壓力。墊片典型地用于金屬對金屬接縫并且又稱為“非剛性”PIP墊片。PIP墊片具有自保持性并且不需要粘合劑以停留在適當位置。它們還易于安裝并且典型地對普通油類、冷卻液體、咸水、灰塵、污垢以及進氣等具有抵抗力。PIP墊片還典型地可被用于具有大范圍溫度的環境中，比如-60 0C S 220 0C O
[0022]PIP墊片采用的材料包括多數的橡膠和彈性材料。它們包括硅橡膠、亞硝酸鹽、聚丙烯酸酯丙烯酸橡膠、一些氟橡膠以及丁腈橡膠。
[0023]用于發動機和其它產品(比如油盤和閥蓋)的墊片元件具有一定的耐久性和使用壽命。許多因素可能改變該預期使用壽命，比如熱量和有毒流體。無論如何，已知的是用于車輛部件的墊片經常磨損并且需要更換。本發明的設計用于生產并制作可替換原設備墊片并且具有與原設備墊片相同或者更好性能的墊片，并且以更快且更精確的方式制作。
[0024]制作替換墊片的一種已知方法是試圖測量并繪制實際部件中的實際凹槽。但其不僅耗時、昂貴，而且還可能極不精確。類似地，在從部件中移出墊片原件后試圖精確地測量墊片原件也是耗時且典型地不精確的。在許多時候，采用這些已知工藝中的任何一種，成品墊片并不能準確地匹配。這會導致工裝改造或者報廢，使得成本增加。
[0025]圖1示出了具有代表性的發動機部件10。在該示例中，該部件為油盤蓋。蓋10由金屬材料制作，比如鋁或者鋼，并且具有形成于表面14中的凹槽12，其與另一個油盤部件緊密配合。
[0026]如圖1示出了在制造過程中壓入凹槽內的墊片20，其位于凹槽12上。在使用時，墊片20通過手工或者傳統的制造工序壓入凹槽內。
[0027]在用于制造替換墊片的本發明的工藝和系統中，首先將墊片原件從部件中移出。這些墊片典型地被磨損、撕裂或者不處于其原始形狀。然后清理凹槽12以移除任何碎片或者殘渣。這可根據需要通過器械或者人工操作。
[0028]獲取新的工廠預制產品或者部件并利用其生產替換墊片也是可能的，盡管這會引起不必要的支出。對于新產品，其凹槽也需進行清理并且徹底清潔。
[0029]然后通過噴涂或者以其它方式涂覆脫模劑于凹槽中以處理凹槽12。這使得硬化后樣品墊片易于脫模。可用于此目的的脫模劑優選為噴霧硅樹脂，盡管還有其它已知的脫模劑可用于此目的。
[0030]一旦凹槽12被清潔且用脫模劑處理，將可固化的材料22放入凹槽12中。該步驟如圖2所示。該材料優選為可混溶的雙組份液塑材料，比如“環氧樹脂膠水(Smooth onEpoxy Resin) ”，但其也可為具有相同功能并且達到相同效果的任何材料。模塑材料還可為黏土或者環氧樹脂。
[0031]將該材料混合(如果需要)、傾注或分配入凹槽12內，然后任其固化或硬化。該材料可以根據使用材料的需要以任何常規的方式經加熱、紫外光等等固化一定時間。
[0032]材料22放入凹槽12中的程序也不是關鍵的。材料可以簡單地通過人工以某種類型的杯子或盤子等傾注入凹槽內，或者通過采用機器分配器設備，比如圖2中所示的設備24。對于人工分配，可利用烹調澆油管、填縫管應用裝置、或者液壓注射器針頭等。優選地以緩慢且穩定的方式填充凹槽。這可提供更均勻的凹槽填充。
[0033]—旦材料在凹槽內固化并且變硬，就將其移出。這如圖3所示。小心地從凹槽12中移出固化的剛性樣品墊片30，優選通過人工方式以防止破壞。
[0034]然后檢查樣品墊片元件30以確保其為可用的制品。移除任何外部的材料，比如飛邊或者其它不規則物。圖4示出了可用于完成此步驟的一種方式。樣品墊片30放置于平整的桌面或表面32上，并且用刀34或者其它工具修剪不需要的部分，比如飛邊40。樣品30的邊緣和表面還可通過摩擦或者輕微磨砂進行光滑處理。
[0035]—旦樣品墊片經修整并完成，記錄其形狀和尺寸。該步驟優選地通過激光掃描儀50進行，如圖5所示。墊片30放置于合適的表面上，比如桌面52，程控激光掃描儀以移動掃描樣品墊片30并記錄其尺寸、形狀和相關規格。樣品墊片可制作為2D或者3D圖形。
[0036]可用的2D掃描儀包括Fabrivis1n掃描儀以及桌面掃描儀。3D掃描儀包括Steinbichler、Solut1n NIX、Creaform、ComScan、Capture 3D 和 2_Corp 等。用于操作掃描儀以完成該目的的優選軟件為Rapidform。
[0037]基于測量的樣品，制作成品墊片的圖樣。它們可為零件和/或產品圖樣。圖6示出了一個典型的圖樣60。樣品墊片示為圖樣60上的圖片62。
[0038]一旦墊片的產品圖樣制成，以常規的方式制作模具和工裝(圖中未示)。然后通過使用工裝生產替換墊片。
[0039]圖7是本發明一個典型實施例的流程圖。實際的凹槽部件固定之后，在步驟70中清潔并處理凹槽，在步驟72中在凹槽內涂覆合適的脫模劑。然后固化材料在步驟74中分配于凹槽腔內，在步驟76中固化(硬化)材料。一旦固化了樣品墊片，在步驟78中移出樣品墊片并且在步驟80中根據需要進行修整。
[0040]然后在步驟82中測量并掃描成品樣品墊片，比如采用激光掃描儀。然后在步驟84中通過由掃描儀獲取的尺寸和數據制備一個或多個圖樣。
[0041]根據圖樣可準備模具(工裝)，從而生產市場化的產品墊片。
[0042]盡管本申請通過優選實施例進行描述，還應當理解，在本發明所附權利要求的范圍內，本發明并不局限于此，仍可有多種修改和變化。
【主權項】
1.一種制造墊片元件的工藝，其特征在于，所述工藝包括步驟: (a)，在產品的凹槽腔內填充液體可固化的模塑材料； (b)，容許所述模塑材料固化以形成樣品墊片元件； (C)，從凹槽元件中移出固化的墊片元件；以及 (d)，測量墊片元件的尺寸和形狀。2.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，進一步包括在步驟(a)之前準備并且清潔凹槽腔的步驟。3.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，進一步包括采用熱量、時間或光固化液體可固化的模塑材料。4.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，進一步包括在步驟(a)之前在凹槽腔內涂覆脫模劑的步驟。5.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，步驟(c)包括用人工移出固化的墊片元件。6.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，步驟(d)包括用激光掃描儀掃描墊片元件。7.根據權利要求6所述的工藝，其特征在于，進一步包括確定與墊片元件的精確尺寸和形狀相應的電子數據。8.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，進一步包括:步驟(e)，根據在步驟(d)中獲得的測量值制作樣品墊片的圖樣。9.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，進一步包括，制作用于其它墊片元件的生產的工裝，所述工裝基于在步驟(d)中獲得的測量值。
【專利摘要】本發明提供一種用于制造按壓到位式(PIP)墊片的工藝。準備具有墊片腔(凹槽)的典型部件，腔內填充可固化的模塑材料(22)。一旦模塑墊片硬化，將其從腔(12)中移出。然后測量模塑的樣品墊片(30)，優選通過激光掃描儀(50)測量，基于測量數據制備圖樣(60)。然后制造合適的工裝并且生產墊片。
【IPC分類】B29C39/02, F16J15/10
【公開號】CN104955628
【申請號】CN201380071695
【發明人】理查德·邁克爾·拉爾森, 史蒂文·庫爾特佐, 約翰·H·霍頓, 約翰·羅伯特·斯塔克, 弗萊德·羅曼
【申請人】費德羅-莫格爾公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2013年11月14日
【公告號】EP2928656A1, US20140151916, WO2014088773A1