淺析如何優化密封工裝、提高性能試驗效率

劉仁偉 王科研 孫婷婷

【摘要】本文介紹了密封類性能試驗類夾具的特點，對密封類工裝在應用中容易產生的問題進行分析、分類和總結。針對使用中出現的問題，提出解決方案，最終提高密封性能試驗效率。

【關鍵詞】密封性能試驗泄露；機匣；工裝

一、緒論

目前機匣殼體類零件均需要進行密封試驗，氣壓、油壓、沖洗、流量、打靶等密封試驗夾具應用較為廣泛。首先在粗加工后精加工前需進行腔體氣壓密封試驗，檢查腔體的氣密性；其次在精加工后要進行油路油壓試驗，檢查油路的密封性能及耐壓性能；最后在零件裝配部分零件后要進行裝配后油壓試驗，檢查各裝配件的密封性能。在密封試驗中，夾具對零件封堵效果決定了對零件密封性能檢查的效果。

二、密封困難原因分析

（一）產品設計結構導致密封難度大

機匣殼體屬于大型件，結構復雜內設油路較多、孔口尺寸大小各異，常常需要封堵的油路孔口在零件的鑄造毛坯表面上，并且絕大多數與端面有一定的傾斜角度，此孔徑較小一般在0.5～1.2mm左右。此狀態的孔，在封堵過程中屬于盲操作，很難確定準確位置，是密封的難點。其次一些異型孔或鑄造孔無法采用常規的密封方式進行封堵，還有孔徑在1.5～5mm之間的孔徑，無標準密封元件，封堵難度大。

（二）工藝路線的合理性影響試驗密封的難度

殼體氣密性試驗工序往往安排在粗加工結束后，精加工之前，此時個別孔口無倒角，密封圈常常會被孔口尖邊及毛刺切斷而失去密封功能。其次殼體的大端面往往沒有任何可供夾緊的螺紋孔或螺栓孔或者狹窄等不利因素，這種狀態下進行端面密封，工人加力不均，導致端面封嚴不實而出現局部泄露現象較多。

（三）試驗夾具結構及密封元件設計的合理性直接影響密封的效果

它包括密封件材料的選擇、密封圈壓量的給定、密封的結構及密封的方式等，這些因素對密封的影響至關重要。

（四）現場夾具的管理影響和制約打壓的效率

密封夾具的零部件多數為散件，有些零部件在相似件號的不同零件間可以共用，因此有時現場應急狀態下，經常出現拆東墻補西墻的現象，由于管理不到位，在使用過程中經常出現丟失現象。

（五）人為因素問題

密封試驗與傳統的機械加工并不一樣，現階段航空產品密封試驗都屬于手工操作，工人的技能水平、質量意識程度、責任心、工作情緒都直接影響打壓的質量和效率。

三、改進方案

（1）優化試驗工裝設計與制造，提高工裝品質。建立工裝走訪制度，強化現場服務意識。

（2）加強操作現場管理，加大技能培訓力度，強化工人質量意識。

（3）優化加工工藝路線。

四、具體實施

優化工裝結構、規范設計要求，建立工裝標準結構。

（1）密封件的外徑與溝槽要進行同軸度要求，同軸度精度不低于0.05mm（包括尼龍等非金屬材質的密封堵），溝槽尖邊或低槽倒圓及嚴格按標準GB3452.1執行。

（2）材料優選，在保證強度的前提下，結構件及小型密封件的材料盡可能采用LY12、美標7075或PA1010，減少在裝配過程中對零件造成表面損傷或磕碰，同時降低工人的勞動強度。

（3）橡膠圈的材料、硬度對橡膠圈壓量具有一定的影響，邵式硬度不應大于70，材料應選用耐油性較好氟橡膠等材料。

（4）根據密封壓力的大小，在不影響密封性能的前提下，密封件外徑與產品零件的配合間隙應盡可能大些，以便于裝配。

（5）密封夾具在使用時，應在密封膠圈上涂抹油脂或潤滑油，以保證其順利裝配。

（6）散件式密封夾具在設計時要進行與工藝規程相對應的標記，并給出零件箱，將密封件進行形跡管理。

（7）對于壓力較大的密封試驗，工裝在設計時要充分考慮密封可靠性，對于孔徑密封要考慮給定雙重橡膠圈或軸向、徑向同時進行密封。

（8）在進行大端面密封是要首先考慮使用橡膠圈進行，溝槽可以按照零件的形狀，設計成圓形或不規則形狀的。要控制好溝槽的深度。保證橡膠圈具有足夠的壓縮量，大端面積密封要保證壓緊力的均勻性，盡量保證壓緊點均勻分布，在條件允許的情況下，利用帶有力矩顯示的扳子進行鎖緊，確保夾緊力的一致性，這樣才能保證密封狀態良好。

（9）在零件密封端面非常小的情況下，橡膠墊容易在加壓后脫出。因此盡量采用徑向密封或使用密封圈的端面密封。

（10）設計增加易耗件的數量，如密封圈、密封墊等，防止試驗中損耗大，訂貨周期長，影響正常的試驗進度。

（11）密封堵頭（包括尼龍材料）要有光潔度要求，在技術條件中要注明“尖邊倒圓R0.5并拋光”，以便消除毛刺、尖邊，防止劃傷零件。

（12）密封工裝的密封堵等散件，設計時要考慮零件的裝卸，如在密封堵上設計拆卸的螺紋孔或留有臺階等便于手工拆卸。

（13）結構輕量化設計。密封、沖洗、打靶等夾具都屬于非機加、手動操作工裝，精度相對較低。小型軸類的密封堵、蓋可以直接采用鋁合金或尼龍材料不需要進行適當的減重，但中型或大型的結構件、密封件必須進行適當的優化來減輕重量，如筋板、減重環、減重孔等，提高整套夾具的可操作性和使用安全性。

參考文獻

[1]孫恒.機械原理[M].北京：人民教育出版社，2013.

[2]成大先.機械零件設計手冊[M].北京：化學工業出版社，1969.