一种制造按压到位式垫片的方法
【专利说明】一种制造按压到位式垫片的方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2012年12月5日提交的第13/706，128号美国实用专利申请的权益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
[0002]本发明涉及垫片，更具体地涉及按压到位式垫片的制造。
【背景技术】
[0003]众所周知，在车辆以及所有类型的发动机中，垫片用于在零件和部件之间提供密封。例如，垫片现今通常用于密封歧管、油底壳、阀盖等等。许多这样的垫片由橡胶或者弹性材料制造，尽管有一些由纤维材料或者毡类材料制造。
[0004]根据它们的功能和密封性能，这些垫片具有多种样式和种类。一些垫片由橡胶制造为统一的形状以用于各种应用，比如O环形密封，一些垫片制造为特定的形状和结构以用于特定目的，比如气门室盖衬垫。按压到位式(PIP)垫片典型地安装于通过浇铸、模制或者机械加工于部件内的凹槽或者腔室内。
[0005]在设法复制PIP、非刚性类型垫片时出现了难题。由于这些垫片的非刚性性质，一旦从匹配的部件上移除，它们便难以精确地测量。除非PIP替换垫片的尺寸和形状是完美的，否则会导致密封问题产生泄漏。生产商业上可行的PIP垫片通常是一种“不论成功与否”的努力。最终的零件可能不能准确地匹配，用于制造垫片的工装可能需要改造或者废弃。
[0006]用于更精确地生产替换PIP垫片的方法和系统在垫片制造产业中将深受欢迎。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种用于精确地生产商业上可行的PIP垫片的特殊方法，更具体地用于售后零件替换。该方法始于获取垫片安装于其中的零件或者部件。这些零件包括垫片放置于其中的一个或多个凹槽。
[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。该材料经灌注或者以其它方式配置于部件中的凹槽内。凹槽优选地配备有脱模材料。一旦固化(变硬)，移除形成的刚性垫片复制品。这形成了随后易于扫描的原始垫片的精确的刚性复制品O
[0009]在形成并且清除了任何飞边和其它不规则物后，典型地通过激光扫描仪扫描并且测量样品。这生成了垫片的精确的图像。然后通过这些数据制备零部件图，制造模型以生产用于市场的垫片的复制品。
【附图说明】
[0010]参阅并结合附图和权利要求，本发明的进一步内容、特征和优点在本发明的下文中阐述。
[0011]图1是发动机部件以及PIP密封垫片的立体示意图，该PIP密封垫片安装于发动机部件的凹槽内；
[0012]图2表示用可固化的液体材料填充于发动机部件的凹槽内；
[0013]图3表示从凹槽中移出模塑的垫片复制样品；
[0014]图4表示从模塑的垫片复制品上修剪过剩材料；
[0015]图5表示用激光扫描仪扫描垫片复制品；
[0016]图6表示垫片复制品的图纸；
[0017]图7表示根据本发明一个实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0018]本发明的制造工艺如图1-图6所示。图7为一个典型实施例的流程图。该工艺用于以更精确更快的方式生产按压到位式(press-1n-place，PIP)垫片部件。通过本发明的工艺制作垫片的刚性样品，该刚性样品与原部件所包括的垫片原件的尺寸和形状一致。
[0019]如果样品替换垫片与容置于发动机部件的凹槽内的垫片原件的布设和制造不完全相同的话，将产生问题。在这点上，PIP垫片用于不同的发动机和车辆部件中，比如油盘和阀盖。其它通常采用PIP垫片的产品包括水泵、进气歧管等。
[0020]为了详细说明本发明，将结合油盘盖说明该工艺。但是，应当理解，本发明的工艺并不局限于油盘盖或者于此描述的特殊材料或者工艺。反而，以下说明仅用于作为示例，本发明可用于制造用于几乎任何类型产品、设备或者部件的各种尺寸、形状和类型的垫片。
[0021]PIP垫片设计为压入凹槽内并且在材料应力不超限时提供高性能的密封压力。垫片典型地用于金属对金属接缝并且又称为“非刚性”PIP垫片。PIP垫片具有自保持性并且不需要粘合剂以停留在适当位置。它们还易于安装并且典型地对普通油类、冷却液体、咸水、灰尘、污垢以及进气等具有抵抗力。PIP垫片还典型地可被用于具有大范围温度的环境中，比如-60 0C S 220 0C O
[0022]PIP垫片采用的材料包括多数的橡胶和弹性材料。它们包括硅橡胶、亚硝酸盐、聚丙烯酸酯丙烯酸橡胶、一些氟橡胶以及丁腈橡胶。
[0023]用于发动机和其它产品(比如油盘和阀盖)的垫片元件具有一定的耐久性和使用寿命。许多因素可能改变该预期使用寿命，比如热量和有毒流体。无论如何，已知的是用于车辆部件的垫片经常磨损并且需要更换。本发明的设计用于生产并制作可替换原设备垫片并且具有与原设备垫片相同或者更好性能的垫片，并且以更快且更精确的方式制作。
[0024]制作替换垫片的一种已知方法是试图测量并绘制实际部件中的实际凹槽。但其不仅耗时、昂贵，而且还可能极不精确。类似地，在从部件中移出垫片原件后试图精确地测量垫片原件也是耗时且典型地不精确的。在许多时候，采用这些已知工艺中的任何一种，成品垫片并不能准确地匹配。这会导致工装改造或者报废，使得成本增加。
[0025]图1示出了具有代表性的发动机部件10。在该示例中，该部件为油盘盖。盖10由金属材料制作，比如铝或者钢，并且具有形成于表面14中的凹槽12，其与另一个油盘部件紧密配合。
[0026]如图1示出了在制造过程中压入凹槽内的垫片20，其位于凹槽12上。在使用时，垫片20通过手工或者传统的制造工序压入凹槽内。
[0027]在用于制造替换垫片的本发明的工艺和系统中，首先将垫片原件从部件中移出。这些垫片典型地被磨损、撕裂或者不处于其原始形状。然后清理凹槽12以移除任何碎片或者残渣。这可根据需要通过器械或者人工操作。
[0028]获取新的工厂预制产品或者部件并利用其生产替换垫片也是可能的，尽管这会引起不必要的支出。对于新产品，其凹槽也需进行清理并且彻底清洁。
[0029]然后通过喷涂或者以其它方式涂覆脱模剂于凹槽中以处理凹槽12。这使得硬化后样品垫片易于脱模。可用于此目的的脱模剂优选为喷雾硅树脂，尽管还有其它已知的脱模剂可用于此目的。
[0030]一旦凹槽12被清洁且用脱模剂处理，将可固化的材料22放入凹槽12中。该步骤如图2所示。该材料优选为可混溶的双组份液塑材料，比如“环氧树脂胶水(Smooth onEpoxy Resin) ”，但其也可为具有相同功能并且达到相同效果的任何材料。模塑材料还可为黏土或者环氧树脂。
[0031]将该材料混合(如果需要)、倾注或分配入凹槽12内，然后任其固化或硬化。该材料可以根据使用材料的需要以任何常规的方式经加热、紫外光等等固化一定时间。
[0032]材料22放入凹槽12中的程序也不是关键的。材料可以简单地通过人工以某种类型的杯子或盘子等倾注入凹槽内，或者通过采用机器分配器设备，比如图2中所示的设备24。对于人工分配，可利用烹调浇油管、填缝管应用装置、或者液压注射器针头等。优选地以缓慢且稳定的方式填充凹槽。这可提供更均匀的凹槽填充。
[0033]—旦材料在凹槽内固化并且变硬，就将其移出。这如图3所示。小心地从凹槽12中移出固化的刚性样品垫片30，优选通过人工方式以防止破坏。
[0034]然后检查样品垫片元件30以确保其为可用的制品。移除任何外部的材料，比如飞边或者其它不规则物。图4示出了可用于完成此步骤的一种方式。样品垫片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，比如飞边40。样品30的边缘和表面还可通过摩擦或者轻微磨砂进行光滑处理。
[0035]—旦样品垫片经修整并完成，记录其形状和尺寸。该步骤优选地通过激光扫描仪50进行，如图5所示。垫片30放置于合适的表面上，比如桌面52，程控激光扫描仪以移动扫描样品垫片30并记录其尺寸、形状和相关规格。样品垫片可制作为2D或者3D图形。
[0036]可用的2D扫描仪包括Fabrivis1n扫描仪以及桌面扫描仪。3D扫描仪包括Steinbichler、Solut1n NIX、Creaform、ComScan、Capture 3D 和 2_Corp 等。用于操作扫描仪以完成该目的的优选软件为Rapidform。
[0037]基于测量的样品，制作成品垫片的图样。它们可为零件和/或产品图样。图6示出了一个典型的图样60。样品垫片示为图样60上的图片62。
[0038]一旦垫片的产品图样制成，以常规的方式制作模具和工装(图中未示)。然后通过使用工装生产替换垫片。
[0039]图7是本发明一个典型实施例的流程图。实际的凹槽部件固定之后，在步骤70中清洁并处理凹槽，在步骤72中在凹槽内涂覆合适的脱模剂。然后固化材料在步骤74中分配于凹槽腔内，在步骤76中固化(硬化)材料。一旦固化了样品垫片，在步骤78中移出样品垫片并且在步骤80中根据需要进行修整。
[0040]然后在步骤82中测量并扫描成品样品垫片，比如采用激光扫描仪。然后在步骤84中通过由扫描仪获取的尺寸和数据制备一个或多个图样。
[0041]根据图样可准备模具(工装)，从而生产市场化的产品垫片。
[0042]尽管本申请通过优选实施例进行描述，还应当理解，在本发明所附权利要求的范围内，本发明并不局限于此，仍可有多种修改和变化。
【主权项】
1.一种制造垫片元件的工艺，其特征在于，所述工艺包括步骤: (a)，在产品的凹槽腔内填充液体可固化的模塑材料； (b)，容许所述模塑材料固化以形成样品垫片元件； (C)，从凹槽元件中移出固化的垫片元件；以及 (d)，测量垫片元件的尺寸和形状。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，进一步包括在步骤(a)之前准备并且清洁凹槽腔的步骤。3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，进一步包括采用热量、时间或光固化液体可固化的模塑材料。4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，进一步包括在步骤(a)之前在凹槽腔内涂覆脱模剂的步骤。5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(c)包括用人工移出固化的垫片元件。6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(d)包括用激光扫描仪扫描垫片元件。7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，进一步包括确定与垫片元件的精确尺寸和形状相应的电子数据。8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，进一步包括:步骤(e)，根据在步骤(d)中获得的测量值制作样品垫片的图样。9.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，进一步包括，制作用于其它垫片元件的生产的工装，所述工装基于在步骤(d)中获得的测量值。
【专利摘要】本发明提供一种用于制造按压到位式(PIP)垫片的工艺。准备具有垫片腔(凹槽)的典型部件，腔内填充可固化的模塑材料(22)。一旦模塑垫片硬化，将其从腔(12)中移出。然后测量模塑的样品垫片(30)，优选通过激光扫描仪(50)测量，基于测量数据制备图样(60)。然后制造合适的工装并且生产垫片。
【IPC分类】B29C39/02, F16J15/10
【公开号】CN104955628
【申请号】CN201380071695
【发明人】理查德·迈克尔·拉尔森, 史蒂文·库尔特佐, 约翰·H·霍顿, 约翰·罗伯特·斯塔克, 弗莱德·罗曼
【申请人】费德罗-莫格尔公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2013年11月14日
【公告号】EP2928656A1, US20140151916, WO2014088773A1