浅析如何优化密封工装、提高性能试验效率

刘仁伟 王科研 孙婷婷

【摘要】本文介绍了密封类性能试验类夹具的特点，对密封类工装在应用中容易产生的问题进行分析、分类和总结。针对使用中出现的问题，提出解决方案，最终提高密封性能试验效率。

【关键词】密封性能试验泄露；机匣；工装

一、绪论

目前机匣壳体类零件均需要进行密封试验，气压、油压、冲洗、流量、打靶等密封试验夹具应用较为广泛。首先在粗加工后精加工前需进行腔体气压密封试验，检查腔体的气密性；其次在精加工后要进行油路油压试验，检查油路的密封性能及耐压性能；最后在零件装配部分零件后要进行装配后油压试验，检查各装配件的密封性能。在密封试验中，夹具对零件封堵效果决定了对零件密封性能检查的效果。

二、密封困难原因分析

（一）产品设计结构导致密封难度大

机匣壳体属于大型件，结构复杂内设油路较多、孔口尺寸大小各异，常常需要封堵的油路孔口在零件的铸造毛坯表面上，并且绝大多数与端面有一定的倾斜角度，此孔径较小一般在0.5～1.2mm左右。此状态的孔，在封堵过程中属于盲操作，很难确定准确位置，是密封的难点。其次一些异型孔或铸造孔无法采用常规的密封方式进行封堵，还有孔径在1.5～5mm之间的孔径，无标准密封元件，封堵难度大。

（二）工艺路线的合理性影响试验密封的难度

壳体气密性试验工序往往安排在粗加工结束后，精加工之前，此时个别孔口无倒角，密封圈常常会被孔口尖边及毛刺切断而失去密封功能。其次壳体的大端面往往没有任何可供夾紧的螺纹孔或螺栓孔或者狭窄等不利因素，这种状态下进行端面密封，工人加力不均，导致端面封严不实而出现局部泄露现象较多。

（三）试验夹具结构及密封元件设计的合理性直接影响密封的效果

它包括密封件材料的选择、密封圈压量的给定、密封的结构及密封的方式等，这些因素对密封的影响至关重要。

（四）现场夹具的管理影响和制约打压的效率

密封夹具的零部件多数为散件，有些零部件在相似件号的不同零件间可以共用，因此有时现场应急状态下，经常出现拆东墙补西墙的现象，由于管理不到位，在使用过程中经常出现丢失现象。

（五）人为因素问题

密封试验与传统的机械加工并不一样，现阶段航空产品密封试验都属于手工操作，工人的技能水平、质量意识程度、责任心、工作情绪都直接影响打压的质量和效率。

三、改进方案

（1）优化试验工装设计与制造，提高工装品质。建立工装走访制度，强化现场服务意识。

（2）加强操作现场管理，加大技能培训力度，强化工人质量意识。

（3）优化加工工艺路线。

四、具体实施

优化工装结构、规范设计要求，建立工装标准结构。

（1）密封件的外径与沟槽要进行同轴度要求，同轴度精度不低于0.05mm（包括尼龙等非金属材质的密封堵），沟槽尖边或低槽倒圆及严格按标准GB3452.1执行。

（2）材料优选，在保证强度的前提下，结构件及小型密封件的材料尽可能采用LY12、美标7075或PA1010，减少在装配过程中对零件造成表面损伤或磕碰，同时降低工人的劳动强度。

（3）橡胶圈的材料、硬度对橡胶圈压量具有一定的影响，邵式硬度不应大于70，材料应选用耐油性较好氟橡胶等材料。

（4）根据密封压力的大小，在不影响密封性能的前提下，密封件外径与产品零件的配合间隙应尽可能大些，以便于装配。

（5）密封夹具在使用时，应在密封胶圈上涂抹油脂或润滑油，以保证其顺利装配。

（6）散件式密封夹具在设计时要进行与工艺规程相对应的标记，并给出零件箱，将密封件进行形迹管理。

（7）对于压力较大的密封试验，工装在设计时要充分考虑密封可靠性，对于孔径密封要考虑给定双重橡胶圈或轴向、径向同时进行密封。

（8）在进行大端面密封是要首先考虑使用橡胶圈进行，沟槽可以按照零件的形状，设计成圆形或不规则形状的。要控制好沟槽的深度。保证橡胶圈具有足够的压缩量，大端面积密封要保证压紧力的均匀性，尽量保证压紧点均匀分布，在条件允许的情况下，利用带有力矩显示的扳子进行锁紧，确保夹紧力的一致性，这样才能保证密封状态良好。

（9）在零件密封端面非常小的情况下，橡胶垫容易在加压后脱出。因此尽量采用径向密封或使用密封圈的端面密封。

（10）设计增加易耗件的数量，如密封圈、密封垫等，防止试验中损耗大，订货周期长，影响正常的试验进度。

（11）密封堵头（包括尼龙材料）要有光洁度要求，在技术条件中要注明“尖边倒圆R0.5并抛光”，以便消除毛刺、尖边，防止划伤零件。

（12）密封工装的密封堵等散件，设计时要考虑零件的装卸，如在密封堵上设计拆卸的螺纹孔或留有台阶等便于手工拆卸。

（13）结构轻量化设计。密封、冲洗、打靶等夹具都属于非机加、手动操作工装，精度相对较低。小型轴类的密封堵、盖可以直接采用铝合金或尼龙材料不需要进行适当的减重，但中型或大型的结构件、密封件必须进行适当的优化来减轻重量，如筋板、减重环、减重孔等，提高整套夹具的可操作性和使用安全性。

参考文献

[1]孙恒.机械原理[M].北京：人民教育出版社，2013.

[2]成大先.机械零件设计手册[M].北京：化学工业出版社，1969.