中航工業(yè)長春航空液壓控制有限公司 （吉林 130052） 孫振貴

某型航空發(fā)動機主燃油控制系統(tǒng)中的配套燃油流量調(diào)節(jié)器中裝有一種高精度空氣密封圈，密封圈與密封軸之間既有旋轉(zhuǎn)運動又有相對軸向移動，其密封要求很高。該空氣密封圈是由金屬骨架和密封圈（非金屬密封材料）組成。金屬骨架由鋁制成；密封圈材料是工程氟塑料，內(nèi)孔尺寸精度0.005mm，表面粗糙度值Ra=0.32μm。因氟塑料具有回彈性，所以用傳統(tǒng)的制造方法精加工后的零件放置一段時間后空氣密封圈內(nèi)孔尺寸變小，裝配過程中與軸配合產(chǎn)生過盈，不但影響軸的運動靈活性，而且由于過盈較大加劇了早期磨損；進而在使用中發(fā)生漏氣現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力降低、流量降低。

1.空氣密封圈的傳統(tǒng)工藝方法

（1）骨架制造 骨架（見圖1a）只起支架作用系非工作件，因此可直接加工到位。

（2）密封圈粗加工 對密封圈內(nèi)孔進行粗加工，在密封圈（見圖1b）上鏜出內(nèi)孔并留有一定精加工余量。

（3）骨架與密封圈組合 用膠將密封圈與骨架粘接在一起組成空氣密封圈（見圖1c）。

（4）密封圈精加工 在車床上對密封圈內(nèi)孔進行精鏜孔，尺寸如圖（見圖1d）。

圖1

2.尺寸微變及原因分析

對加工完成的空氣密封圈進行檢驗，將合格零件入庫存放。結(jié)果十幾日后出廠驗收再次復(fù)檢時發(fā)現(xiàn)全部零件內(nèi)孔尺寸變小，減小數(shù)值在0.003～0.01mm。

空氣密封圈的密封材料是氟塑料，該材料本身具有回彈性。另一方面經(jīng)過切削加工后的零件內(nèi)部存在一定的加工應(yīng)力，也可使零件產(chǎn)生變形；選擇不同的切削參數(shù)（轉(zhuǎn)速、進給量），也影響到加工應(yīng)力的大小。

因此需要進行工藝試驗，通過工藝試驗優(yōu)化工藝參數(shù)，選擇最佳的轉(zhuǎn)速和進給量以減小加工應(yīng)力；摸索出氟塑料的回彈規(guī)律，精加工時扣除回彈量。

3.材料回彈規(guī)律的摸索及工藝參數(shù)的優(yōu)化

（1）工藝試驗的設(shè)計 本試驗的目的是通過對密封圈（非金屬材料）進行人工時效，消除零件粗加工產(chǎn)生的加工應(yīng)力以減小零件的變形量；精加工時優(yōu)化工藝參數(shù)，選擇最佳的轉(zhuǎn)速和進給量以減小加工應(yīng)力；通過跟蹤檢測，摸索出氟塑料材料的回彈規(guī)律，精加工時扣除回彈量。將精加工后的零件進行自然時效，徹底消除殘余應(yīng)力，最后獲得穩(wěn)定的精密尺寸。

（2）工藝試驗的實施過程 ①試驗零件的制作：按工藝規(guī)程制作54件試驗零件，要求將54個試驗件分為18組進行加工，每3件一組單獨袋裝。②增加人工時效處理：在密封圈粗加工結(jié)束后對全部零件進行一次人工時效處理。③精加工工藝參數(shù)的確定：密封圈精加工時要求先將轉(zhuǎn)速n=500～1000r/min 、 進給量f=0.01 ～0.03mm/r進行排列組合，然后按照組合的18組切削參數(shù)分別對應(yīng)18組試驗件進行精鏜內(nèi)孔，從中找出最佳切削參數(shù)。④自然時效：將精加工后的18組試驗件分別盛放，置于產(chǎn)品成品庫中存放進行自然時效。要求環(huán)境溫度20°± 5°，儲存時間6個月左右。⑤跟蹤檢測：專職檢驗員（需固定）負(fù)責(zé)定期檢驗零件內(nèi)孔尺寸φ15.7mm，要求從零件入庫之日起每隔10日檢查一次共計18次，并填寫試驗數(shù)據(jù)記錄卡。每次檢驗必須使用同一個量具，要求對采用的量具做好標(biāo)識。⑥試驗結(jié)果分析：對18組試驗零件的全部檢測數(shù)據(jù)進行篩選，擇優(yōu)選出8組數(shù)據(jù)繪制成曲線圖（見圖2）。零件尺寸變化的原因：要因是加工應(yīng)力，切削參數(shù)直接影響加工應(yīng)力的大??；次因是溫度。零件自然時效4個月后，尺寸變化基本穩(wěn)定，總體趨于減小。第Ⅶ組零件尺寸最佳，最終尺寸穩(wěn)定在φ15.692 ～φ15.695mm，減小了0.005～0.008mm。⑦結(jié)論：粗加工后進行一次人工時效；精加工采用轉(zhuǎn)速n=600 ～800r/min、進給量f=0.01～0.02mm/r的切削參數(shù)最佳；精加工后進行4個月的自然時效。如此加工可獲得穩(wěn)定的最佳精密尺寸。

圖2 空氣密封圈尺寸變化曲線

4.獲取穩(wěn)定精密尺寸的工藝步驟

（1）步驟一 空氣密封圈骨架的制造。

（2）步驟二 密封圈的制造。①粗鏜內(nèi)孔并留有一定的精加工余量。②人工時效處理。設(shè)備為真空淬火爐；溫度為285°±5°； 保溫時間1h±0.5h。

（3）步驟三 骨架與密封圈組合。

（4）步驟四 密封圈精加工。設(shè)備為精密數(shù)控車床；主軸轉(zhuǎn)速n=600 ～800r/min ，進給量f=0.01 ～0.02mm/r ；精加工尺寸（扣除回彈量）φ15.705mm。

（5）步驟五 自然時效。將精加工后的空氣密封圈置于成品庫中存放進行自然時效。要求環(huán)境溫度 20°±5°，儲存時間120天左右，零件內(nèi)孔尺寸即可穩(wěn)定在設(shè)計圖要求的公差范圍內(nèi)。

5.結(jié)語

我公司的空氣密封圈產(chǎn)品按照上述新的工藝方法加工制造以來產(chǎn)品質(zhì)量直線上升，一次交檢合格率達99% 。零件出廠驗收時尺寸變化的現(xiàn)象從此消失，產(chǎn)品質(zhì)量受到用戶主機廠的好評。