自胀式检验工装的设计与应用

■ 陕西柴油机重工有限公司 （兴平 713105） 贠虎臣

1. 问题的提出

在机床附件或配套零部件的生产过程中，经常要通过密封性试验来验证铸件毛坯的质量，如零部件油道、机床附件的油道以及部分型腔的承压能力，检验其加工后是否有裂纹，铸造型腔的沙眼、渗漏等现象。如何检验，是我们必须面对的工装设计问题。

常见的密封实验方法有两种，一是通过心轴上配备合适的O形圈来密封， 通过固定的压缩量来密封（见图1）。

图 1

此种方法适用精度等级为H7级，表面粗糙度值为Ra=1.6～3.2μ m的光孔，对于特殊的孔径还必需定制适宜的O形圈。但是，这种方法需要提高孔的加工精度和制造精度较高、带有密封槽的配合轴（轴的精度为f7或g6），进而提高制造成本，加大生产周期。第二种方法是在孔的端面加盖板和橡胶垫片来完成，但对于有圆弧内壁的特殊油孔就不好解决了。

在实际中我们遇到的孔（见图2）加工要求为：需要检验油道的承压能力；φ c和φ d是两种交叉油道，并与主油道相通，φ d油道的端口处于圆弧面且加工方法为钻孔加工，精度等级为H11级，自由公差，孔的表面粗糙度值约为Ra=12.5μm。以上两种方法都不利于解决此类孔的密封实验。

图 2

2. 装置的设计

为了解决上图的密封实验装置，通过分析，我们专门设计出密封该类油道的检验工装（见图3）。

（1）工作原理：利用拧紧螺母使撑套挤压橡胶垫变形，橡胶垫在有限空间的径向膨胀撑紧内孔，进而起到密封作用。

（2）检验装置主要零件设计参数的确定：需要密封深孔的直径为φ d＞φ 8m m，深度为L＞15d，内孔质量表面粗糙度值Ra=12.5μm左右。

心轴端头直径＝撑套外径＝φ d－1；心轴端头密封槽的设计，可参照GB 3452.1—1992中密封沟槽的尺寸进行设计。

橡胶垫的外径＝φd；螺母外圆能压住撑套外圆即可。橡胶垫的内径＝心轴直径＝撑套内径φ－1.5。

撑套与橡胶垫接触的端面为3×30°的外倒角（见图4，注意倒角的方向），壁厚与密封孔的直径有关：φ 10 m m ≤φ d≤φ 15m m，壁厚为3～4mm；φ d≥φ15mm，壁厚为5～8mm；（随直径的增大，壁厚也随之适当增大1～2mm）。

与橡胶垫接触的衬套和心轴面为表面粗糙度值Ra=1.6μm，心轴凸出螺母面的削平，长度≥8 0 m m（根据具体的孔径决定）。

橡胶垫材料必须采用符合国标的丁腈橡胶或氢化丁腈橡胶，厚度为5～8mm。

该密封装置适用密封的孔径为：φ8mm＜φd＜φ30mm。

通过理论计算，结合实际，一般适应压力在1.1MPa以下。

本装置在使用时，首先适当固定零件，以防止没有锁紧的装置泄压弹出（一般力量不会太大），损伤零件。注意被密封孔的孔口方向，要采用阻挡防护板或孔口朝向地面等安全防护措施。

3. 该装置的优点

（1）对被密封孔的精度要求低，从而降低了加工成本。

（2）密封承压高。只有在比较大的试验压力下才考虑保护措施。

（3）操作简便，制造简单，维护方便。

（4）可以推广到管段、特殊型腔等的密封性试验。

（5）局部的改进还能起到节省试验液的效果。

图 3

图 4