流向、流量密封試驗夾具設計

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

航空發動機的潤滑和燃油系統能否正常工作直接影響發動機的工作性能及使用壽命，故發動機產品設計對各油路噴嘴的尺寸及形狀位置提出了明確的技術要求。它的檢查項目包括外觀、尺寸、技術條件等，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行嚴格控制。其中，進出油孔位置則必須由專用夾具或量具來保證。又因油道分布復雜，尤其是焊接件和機匣等薄壁殼體內的油道，經常出現破壁或滲漏等狀況，所以最有效的檢查手段就是對其進行流向、流量分布及密封試驗。

我公司現有的試驗夾具設計都采用流向、流量及密封試驗分開設計，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備的分析研究，針對某航機三篦齒封嚴環組件的三項滑油試驗夾具的合并設計進行了探討論證并實施，經現場跟蹤調查，此合并設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是一致的，故能初步確定三夾合一方案的可行性。

經對現場試驗設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）上分別進行，而做密封試驗的另一臺設備的裝夾與它相比只是換個進油嘴而已，所以只要把零件裝夾好后換上各自的進油嘴即可，這也進一步確定了三夾合一方案的可操作性。

（1）流量試驗原理 從航空發動機檢驗技術定義可知，流量指在單位時間內流經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通過被測出油孔的流量，為保證測量的準確性，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油管導出，再通過橡膠管流至容器內。由于油壓增加到一定程度時出油孔口處的油會呈發散狀射出，所以導油管要盡可能地接近出油孔口，且導油管接油口直徑也要盡可能地大一點。由它的試驗結果可以判斷此零件油路是否暢通，能否滿足發動機的潤滑油需求量的技術條件。

流向試驗實質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油柱的發射狀態（見圖1中的孔徑D）。因為潤滑系統的基本功能是往發動機中供給潤滑油，帶走由于高速轉動下產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，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。所以流向試驗結果能很好地說明潤滑油在發動機中的分布狀況是否達到設計要求。

（2）密封試驗原理 密封試驗，顧名思義就是檢查外殼（殼體）及其聯接零件是否具有阻止殼體內外的氣體或液體進行交換的能力。在發動機生產裝配過程中，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，按技術規定的壓力、時間為選擇檢驗方法的原始依據，試驗介質為工作液體——潤滑油。

2.夾具設計

根據以上分析結果及對象零件的被測要素，對流量、流向、密封試驗夾具進行合并設計，解決方案如下。

（1）零件裝夾定位設計 因為此零件工藝要求為外圓（見圖1的基準A）定位，大端面（見圖1的基準B）支靠，故根據流量試驗臺上接油量杯的高度，設計了加高底座，并考慮到夾具的穩定性，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）零件密封設計 為更好地模擬此零件的裝配狀態，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的密封環槽，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，能與打泵試驗設備相連，往零件殼體內注油即可。

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

（4）角向定位設計 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與本體設計為0.005～0.01mm的間隙滑配合，測完一孔后拔出零件旋轉180°后再測另一孔。

3.結語

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