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精密密封环的制造工艺
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| 2002-06-25 |
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增压器上使用的密封环图样设计精度要求很高，多年来成品率一直很低，尤其是工作状态下的开口尺寸要求，在生产制造过程中常常因满足不了图样要求而造成巨大浪费。对此，我们分析、研究了各种影响因素，制定了新的工艺路线，使精密密封环的成品率稳步提高。现将这一工艺做法简介如下：
1.理论分析：以生产的××型增压器上使用的密封环为例，如图1所示，图样设计要求在工作状态下开口间隙尺寸为0.06～0.12mm。由于在工作状态下开口尺寸要求很小，所以开口处弦线段（设为A ，即工作状态下开口间隙）近似等于开口处的圆弧线段（设为A ）。
设密封环在工作状态下外圆直径尺寸为D，切开口后的密封环周长为C，则有πD= C+A ，即πD= C+A ，由此可推出A=πD-C。对某一确定的密封环来说，C 为一常数，所以开口A的尺寸变化量只与外圆直径D的变化量有关，即△A=π?△D (1)
据图样设计要求，工作状态下开口尺寸为0.06～0.12mm，即 △ A = 0.06 mm 由（1）可知，△D=△A/π≈0.02mm，也就是说，在理想状态下，外圆尺寸变化量只有控制在0.02mm，才能保证开口尺寸变化量为0.06mm。但在实际制造过程中，还有许多严重影响开口尺寸的因素，如：铣或切开口尺寸的稳定性、一致性；磨两端面后外圆上带有的毛刺；热处理变形等都对开口尺寸有严重的影响，所以要生产出高成品率的密封环有很大的难度。况且，在原工艺方法中，严重影响密封环成品开口尺寸的工序有：
（1）3道手工去毛刺工序：由人为因素造成的外圆毛刺很不均匀，导致严重影响着开口尺寸的一致性。
（2）铣开口工序：铣出的开口尺寸不稳定，开口方向一致性不好，严重影响开口质量。
（3）两道钳工修开口工序：由于是手工锉修开口，修出开口的尺寸很不稳定，有时还造成密封环的扭曲，影响到密封环的透光。
（4）两道热处理工序：热处理后外圆上的氧化皮对开口尺寸也有很大影响。
按原工艺方法加工出的密封环常常因开口尺寸严重超差而大量报废，成品率只有50%。
2. 新工艺路线的制定
密封环加工的原工艺路线为: 粗车→粗磨端面→手工去毛刺→粗磨外圆→铣开口→热处理→半精磨端面→手工去毛刺→半精磨外圆→钳工修开口→精镗内孔→热处理→精磨端面→手工去毛刺→精磨外圆→钳工修开口。
针对以上对密封环成品开口尺寸有严重影响的各种因素，我们在原有工艺路线的基础上，研究制定了新的工艺方案。在新的工艺方案中，我们在满足图样各项要求的基础上，使用新工艺技术着重解决了以下各道工序对开口尺寸的影响 :
（1）由铣开口改为线切割开口。线切割出的密封环开口尺寸一致，质量好，效率高。
（2）手工去毛刺改为机床去毛刺。减少了人为因素的影响，减少了外圆上的毛刺对开口尺寸的影响，使工序更加稳定，同时效率提高。
（3）去掉钳工手工修开口工序。原工艺由于开口尺寸不一致，常有大量的开口需要返修，费时、费力，效率低，修出的开口形状也不一致。采用新工艺后，大大节省了工时，提高了效率和质量。
（4）为减小零件上的氧化皮对开口尺寸的影响，热处理时增加零件保护手段。
（5）由于密封环直径方向的尺寸对开口尺寸的影响较大，在机床精度允许的情况下，将3道磨外圆工序的制造公差降低到最小值。
（6）在最后精密外圆工序中增加了分组开口工步，据开口尺寸的不同，进行分组加工，在图样设计允许公差范围内适当调整加工尺寸，以满足开口尺寸的要求。
经理论分析研究后，现制定的新工艺路线为：粗车→粗磨端面→滚磨去毛刺→粗磨外圆→线切割开口→热处理→半精磨端面→滚磨去毛刺→半精磨外圆→精镗内孔→热处理→精磨端面→滚磨去毛刺→精磨外圆。采用新工艺路线后，使密封环的成品率稳步提高到90％以上。
3.结论
新的工艺方法，使成品率大大提高，达到国内领先水平。经过我厂生产的多种军、民品增压器上密封环的实践证明，新工艺方法适用于各种精密密封环和常用活塞环的大批量生产，效率高，质量稳定可靠。
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