自脹式檢驗工裝的設計與應用

■ 陜西柴油機重工有限公司 （興平 713105） 贠虎臣

1. 問題的提出

在機床附件或配套零部件的生產過程中，經常要通過密封性試驗來驗證鑄件毛坯的質量，如零部件油道、機床附件的油道以及部分型腔的承壓能力，檢驗其加工后是否有裂紋，鑄造型腔的沙眼、滲漏等現象。如何檢驗，是我們必須面對的工裝設計問題。

常見的密封實驗方法有兩種，一是通過心軸上配備合適的O形圈來密封， 通過固定的壓縮量來密封（見圖1）。

圖 1

此種方法適用精度等級為H7級，表面粗糙度值為Ra=1.6～3.2μ m的光孔，對于特殊的孔徑還必需定制適宜的O形圈。但是，這種方法需要提高孔的加工精度和制造精度較高、帶有密封槽的配合軸（軸的精度為f7或g6），進而提高制造成本，加大生產周期。第二種方法是在孔的端面加蓋板和橡膠墊片來完成，但對于有圓弧內壁的特殊油孔就不好解決了。

在實際中我們遇到的孔（見圖2）加工要求為：需要檢驗油道的承壓能力；φ c和φ d是兩種交叉油道，并與主油道相通，φ d油道的端口處于圓弧面且加工方法為鉆孔加工，精度等級為H11級，自由公差，孔的表面粗糙度值約為Ra=12.5μm。以上兩種方法都不利于解決此類孔的密封實驗。

圖 2

2. 裝置的設計

為了解決上圖的密封實驗裝置，通過分析，我們專門設計出密封該類油道的檢驗工裝（見圖3）。

（1）工作原理：利用擰緊螺母使撐套擠壓橡膠墊變形，橡膠墊在有限空間的徑向膨脹撐緊內孔，進而起到密封作用。

（2）檢驗裝置主要零件設計參數的確定：需要密封深孔的直徑為φ d＞φ 8m m，深度為L＞15d，內孔質量表面粗糙度值Ra=12.5μm左右。

心軸端頭直徑＝撐套外徑＝φ d－1；心軸端頭密封槽的設計，可參照GB 3452.1—1992中密封溝槽的尺寸進行設計。

橡膠墊的外徑＝φd；螺母外圓能壓住撐套外圓即可。橡膠墊的內徑＝心軸直徑＝撐套內徑φ－1.5。

撐套與橡膠墊接觸的端面為3×30°的外倒角（見圖4，注意倒角的方向），壁厚與密封孔的直徑有關：φ 10 m m ≤φ d≤φ 15m m，壁厚為3～4mm；φ d≥φ15mm，壁厚為5～8mm；（隨直徑的增大，壁厚也隨之適當增大1～2mm）。

與橡膠墊接觸的襯套和心軸面為表面粗糙度值Ra=1.6μm，心軸凸出螺母面的削平，長度≥8 0 m m（根據具體的孔徑決定）。

橡膠墊材料必須采用符合國標的丁腈橡膠或氫化丁腈橡膠，厚度為5～8mm。

該密封裝置適用密封的孔徑為：φ8mm＜φd＜φ30mm。

通過理論計算，結合實際，一般適應壓力在1.1MPa以下。

本裝置在使用時，首先適當固定零件，以防止沒有鎖緊的裝置泄壓彈出（一般力量不會太大），損傷零件。注意被密封孔的孔口方向，要采用阻擋防護板或孔口朝向地面等安全防護措施。

3. 該裝置的優點

（1）對被密封孔的精度要求低，從而降低了加工成本。

（2）密封承壓高。只有在比較大的試驗壓力下才考慮保護措施。

（3）操作簡便，制造簡單，維護方便。

（4）可以推廣到管段、特殊型腔等的密封性試驗。

（5）局部的改進還能起到節省試驗液的效果。

圖 3

圖 4