流向、流量密封試驗夾具設(shè)計

中航工業(yè)南方航空工業(yè)有限公司（湖南株洲 412002）張紅麗 盛 波 夏 錕

航空發(fā)動機的潤滑和燃油系統(tǒng)能否正常工作直接影響發(fā)動機的工作性能及使用壽命，故發(fā)動機產(chǎn)品設(shè)計對各油路噴嘴的尺寸及形狀位置提出了明確的技術(shù)要求。它的檢查項目包括外觀、尺寸、技術(shù)條件等，并對影響噴嘴性能試驗的各項目在機械加工及成品的檢驗過程中進(jìn)行嚴(yán)格控制。其中，進(jìn)出油孔位置則必須由專用夾具或量具來保證。又因油道分布復(fù)雜，尤其是焊接件和機匣等薄壁殼體內(nèi)的油道，經(jīng)常出現(xiàn)破壁或滲漏等狀況，所以最有效的檢查手段就是對其進(jìn)行流向、流量分布及密封試驗。

我公司現(xiàn)有的試驗夾具設(shè)計都采用流向、流量及密封試驗分開設(shè)計，即一個零件要完成流向、流量、密封試驗，要用到三套工裝也需裝夾三次。筆者通過對已有工裝、工藝要求及試驗機床儀器設(shè)備的分析研究，針對某航機三篦齒封嚴(yán)環(huán)組件的三項滑油試驗夾具的合并設(shè)計進(jìn)行了探討論證并實施，經(jīng)現(xiàn)場跟蹤調(diào)查，此合并設(shè)計完全能滿足工藝要求，并具有很好的推廣價值。

1.對象零件特性

圖 1

如圖1所示零件是一個由五部件焊接成的盤形組件，所以在焊接堵蓋工序后先做密封試驗，再在后工序電火花加工出油孔后做流量、流向試驗，而要做流向、流量試驗的孔只有兩個并呈對稱公布，且兩道工序的定位基準(zhǔn)是一致的，故能初步確定三夾合一方案的可行性。

經(jīng)對現(xiàn)場試驗設(shè)備和操作流程的了解得出，此兩道工序的試驗是在同一個工作間里完成的，且流向和流量試驗是在同一臺機床（XXC單噴嘴流量試驗器）上分別進(jìn)行，而做密封試驗的另一臺設(shè)備的裝夾與它相比只是換個進(jìn)油嘴而已，所以只要把零件裝夾好后換上各自的進(jìn)油嘴即可，這也進(jìn)一步確定了三夾合一方案的可操作性。

（1）流量試驗原理 從航空發(fā)動機檢驗技術(shù)定義可知，流量指在單位時間內(nèi)流經(jīng)出油孔的潤滑油容積。目前我公司對出油孔流量的測定采用容積測量法，即在給定油壓下向大氣噴射，用流量計計量單位時間內(nèi)通過被測出油孔的流量，為保證測量的準(zhǔn)確性，并要求用容器接住噴射出來的油。因此通過出油孔射出來的油要由導(dǎo)油管導(dǎo)出，再通過橡膠管流至容器內(nèi)。由于油壓增加到一定程度時出油孔口處的油會呈發(fā)散狀射出，所以導(dǎo)油管要盡可能地接近出油孔口，且導(dǎo)油管接油口直徑也要盡可能地大一點。由它的試驗結(jié)果可以判斷此零件油路是否暢通，能否滿足發(fā)動機的潤滑油需求量的技術(shù)條件。

流向試驗實質(zhì)上就是檢查在一定壓力下由出油孔噴射出來的油柱的方向（見圖1中的角度α）及在某一段距離范圍內(nèi)油柱的發(fā)射狀態(tài)（見圖1中的孔徑D）。因為潤滑系統(tǒng)的基本功能是往發(fā)動機中供給潤滑油，帶走由于高速轉(zhuǎn)動下產(chǎn)生的摩擦熱以及周圍高溫零件傳來的熱量，以維持軸承、齒輪的正常溫度狀態(tài)，并起到液體潤滑作用，以減少運動帶來的摩擦與磨損，防止零件腐蝕。所以流向試驗結(jié)果能很好地說明潤滑油在發(fā)動機中的分布狀況是否達(dá)到設(shè)計要求。

（2）密封試驗原理 密封試驗，顧名思義就是檢查外殼（殼體）及其聯(lián)接零件是否具有阻止殼體內(nèi)外的氣體或液體進(jìn)行交換的能力。在發(fā)動機生產(chǎn)裝配過程中，機匣等部組件密封試驗方法主要有利用工作氣體法、充氣法、煤油白堊法和熒光法四種。利用工作氣體（液體）檢驗密封程度，按技術(shù)規(guī)定的壓力、時間為選擇檢驗方法的原始依據(jù)，試驗介質(zhì)為工作液體——潤滑油。

2.夾具設(shè)計

根據(jù)以上分析結(jié)果及對象零件的被測要素，對流量、流向、密封試驗夾具進(jìn)行合并設(shè)計，解決方案如下。

（1）零件裝夾定位設(shè)計 因為此零件工藝要求為外圓（見圖1的基準(zhǔn)A）定位，大端面（見圖1的基準(zhǔn)B）支靠，故根據(jù)流量試驗臺上接油量杯的高度，設(shè)計了加高底座，并考慮到夾具的穩(wěn)定性，加寬底盤以降低其重心高度，壓緊方式則是借用此零件上的8個螺釘孔插入螺栓再以螺母壓緊（見圖2）。

圖 2

（2）零件密封設(shè)計 為更好地模擬此零件的裝配狀態(tài)，筆者查閱了它的裝配圖，參照其對配件的密封槽的位置及尺寸大小在夾具本體上開對應(yīng)的密封環(huán)槽，密封圈也要求采用其對配件或按照其對配件材料及尺寸大小設(shè)計。又因此工序因出油口尚未加工，不用堵孔，所以只要把零件裝夾定位，能與打泵試驗設(shè)備相連，往零件殼體內(nèi)注油即可。

（3）可換管接頭設(shè)計 根據(jù)前面分析可知，三項試驗的關(guān)鍵在管接頭上，密封試驗的進(jìn)油管接頭與流量、流向的不同，于是解決辦法就是設(shè)計一個既可以與夾具匹配又能與打泵（密封試驗）機床相連的轉(zhuǎn)接頭6；流量與流向試驗的出油接油管有區(qū)別，因此各設(shè)計了一個管接頭，為更換方便及定位準(zhǔn)確，對其采用了擋板定距及無間隙滑配合的結(jié)構(gòu)并用螺釘壓緊（見圖2的件7、件8及件12）。

（4）角向定位設(shè)計 因為此零件要測量的孔有兩處且為對稱分布，為操作方便，本方案把定位銷9與本體設(shè)計為0.005～0.01mm的間隙滑配合，測完一孔后拔出零件旋轉(zhuǎn)180°后再測另一孔。

3.結(jié)語

此三夾合一的設(shè)計方案經(jīng)現(xiàn)場多次使用效果很好，此設(shè)計理念現(xiàn)已推廣應(yīng)用到別的零件的流向、流量及密封夾具設(shè)計中去，夾具的合并設(shè)計已被越來越廣泛地采納。