康明斯B系列發(fā)動(dòng)機(jī)連桿螺栓為12 .9 級(jí)細(xì)桿螺栓，細(xì)桿直徑9mm 。據(jù)康明斯公司提供的數(shù)據(jù)資料，在用60 Nm轉(zhuǎn)60°扭矩轉(zhuǎn)角法完成裝配時(shí)螺栓伸長(zhǎng)量的均值為0.258mm，這說明連桿螺栓的裝配已進(jìn)入屈服區(qū)。將螺栓擰緊到屈服區(qū)時(shí)，能最大限度地利用螺栓強(qiáng)度以得到大而穩(wěn)定的軸向預(yù)緊力。但是，實(shí)施扭矩轉(zhuǎn)角法擰緊工藝時(shí)，對(duì)螺栓強(qiáng)度、尺寸及摩擦性能的均勻性、擰緊工具、擰緊工藝方法及參數(shù)等都有較高的要求，因此存在較高的工藝難度。東風(fēng)汽車公司在生產(chǎn)康明斯B系列發(fā)動(dòng)機(jī)過程中，盡管引進(jìn)了國(guó)際先進(jìn)的Atlas擰緊機(jī)， 連桿螺栓一直進(jìn)口，擰緊工藝也嚴(yán)格遵守康明斯公司規(guī)定，但仍多次出現(xiàn)連桿螺栓裝配拉長(zhǎng)、使用斷裂等嚴(yán)重質(zhì)量問題。

　　90年代初開始，東風(fēng)汽車公司就開始組織該連桿螺栓的國(guó)產(chǎn)化工作，經(jīng)過多個(gè)試制廠家多輪試制改進(jìn)、連桿加工工藝改進(jìn)以及試裝機(jī)考核及現(xiàn)場(chǎng)裝配工藝的適應(yīng)性改進(jìn)，現(xiàn)巳達(dá)到裝機(jī)要求，基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

連桿螺栓國(guó)產(chǎn)化

　　連桿螺栓是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要安全件，除常規(guī)性能要求外，更要求其疲勞性能、康擦性能等能達(dá)到滿足裝機(jī)及技術(shù)條件要求。

　　螺栓的疲勞性能取決于材質(zhì)、熱處理、切削加工、姍紋滾絲等綜合因素。本課題所選若干試制廠家(61、TQ、W N分別代表3家不同的廠家) 所試制的連桿螺栓的疲勞試臉結(jié)果與進(jìn)口件 (K X 公司產(chǎn)品)的比較見表1。

　　根據(jù)表1試驗(yàn)結(jié)果，TQ螺栓經(jīng)過兩輪改進(jìn)后，其疲勞性能達(dá)到了進(jìn)口件水平，在此基礎(chǔ)上，又進(jìn)行了TQ及KX螺栓的力學(xué)性能及康擦性能對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見表2。

　　繼通過疲勞試驗(yàn)之后，該螺栓又于2000年11月通過了250 h可靠性試驗(yàn)。經(jīng)過有關(guān)單位討論，確認(rèn)TQ螺栓通過貨源鑒定，可試裝機(jī)。

連桿螺栓裝配工藝改進(jìn)

2.1 螺栓裝配拉長(zhǎng)原因分析及工藝改進(jìn)

　　該連桿螺栓裝配工藝規(guī)定，在用Atlas擰緊機(jī)采用扭矩轉(zhuǎn)角法(60Nm轉(zhuǎn)60°)擰緊后，需用定扭扳手(設(shè)定值85 Nm )逐一進(jìn)行扭矩校驗(yàn)。

　　現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，連桿螺栓拉長(zhǎng)均發(fā)生在人工扭矩校驗(yàn)過程中。由于定扭扳手的誤差及操作者的因素造成實(shí)際扭矩有一定的分散性，校驗(yàn)時(shí)定扭板手的實(shí)際扭矩通常高于設(shè)定值。試驗(yàn)表明，當(dāng)校驗(yàn)扭矩設(shè)定為85 Nm時(shí)，其實(shí)際扭矩可高達(dá)95 Nm ，此時(shí)，若螺栓強(qiáng)度處于低限，最大抗扭扭矩低于95 Nm ，就會(huì)在預(yù)緊時(shí)已經(jīng)屈服的基礎(chǔ)上繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而由于螺栓已屈服，扭矩率很低，可能在定扭扳手還沒有拉響時(shí)，螺栓已被拉長(zhǎng)甚至頸縮。由此可見，連桿螺栓裝配拉長(zhǎng)的主要原因是校驗(yàn)扭矩過大。

　　主要工藝改進(jìn)措施是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)用定扭扳手的精度情況，將其設(shè)定值調(diào)低至70-78 Nm 之間;在進(jìn)行校驗(yàn)操作時(shí)，還須注憊定扭扳手拉響前螺栓不能有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　另外，針對(duì)個(gè)別螺栓硬度偏低現(xiàn)象，建議加強(qiáng)螺栓貨源鑒定，保證螺栓質(zhì)量。

2.2 連桿螺栓裝配扭矩超限報(bào)警原因分析及工藝改進(jìn)

　　該螺栓在扭矩轉(zhuǎn)角法擰緊后，為了保證螺栓擰

　　緊質(zhì)t ,要求采用最終扭矩監(jiān)測(cè)。在總裝配時(shí)，要求最終扭矩在85Nm至125Nm之間，但實(shí)際上時(shí)有扭矩超限報(bào)帶現(xiàn)象。通過對(duì)比試驗(yàn)分析可初步認(rèn)定，柴發(fā)廠連桿螺栓裝配扭矩超上限是由于柴發(fā)廠連桿加工質(zhì)量不穩(wěn)定引起的，泰興連桿裝配時(shí)有個(gè)別螺栓扭矩超下限的原因有待進(jìn)一步調(diào)查。

　　主要工藝改進(jìn)措施包括：

　　(1)泰興連桿在裝配時(shí)，只有少量螺栓扭矩超下限，可采用二次擰緊工藝。二次擰緊合格時(shí)可以放過，二次擰緊仍不合格時(shí)應(yīng)將連桿換下另作分析。

　　(2)柴發(fā)廠加工連桿時(shí)，通過增加換刀次數(shù)、控制加工余量等來(lái)控制連桿螺栓座面的表面粗糙度，定期更換絲錐，加強(qiáng)螺紋孔(特別是盲孔)清洗與去毛刺，在人工裝配工序增加負(fù)壓吸鐵屑工藝。

　　(3)裝配車間應(yīng)注憊在螺栓裝配時(shí)涂油，對(duì)不合格件要加以關(guān)注與區(qū)分。

　　(4) 柴發(fā)廠及泰興廠在加工連桿螺紋及螺栓孔倒角時(shí)應(yīng)采用相同的刀具 (同一廠家生產(chǎn)的同一精度的絞刀、絲錐及鉆頭)。

2.3 國(guó)產(chǎn)螺栓試裝與質(zhì)量跟蹤

　　2000年3月及2000年6月在柴發(fā)廠分別進(jìn)行了100 臺(tái)份及200 臺(tái)份TQ螺栓的兩輪試裝機(jī)試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，TQW 栓基本能滿足裝機(jī)要求，但應(yīng)注憊螺栓的防銹及防磕碰問題，同時(shí)少數(shù)螺栓在裝配時(shí)有套筒“帶料”及扭矩超限現(xiàn)象發(fā)生。檢測(cè)分析表明，“帶料”問題主要是因TQ螺栓頭部六方頭高度比進(jìn)口(KX)螺栓高0.5 mm ，擰緊套筒頭與螺栓六方頭結(jié)合長(zhǎng)度過長(zhǎng)，間隙小，使得螺栓容易被套筒帶起。螺栓裝配扭矩超限可能是由于螺栓本身康擦性能救差大，也可能是連桿加工中存在粗糙度大、鐵屑未除盡以及存在尺寸偏差等。在經(jīng)過TQ廠對(duì)螺栓摩擦性能改進(jìn)及柴發(fā)廠注憊連桿加工的基礎(chǔ)上，7月又進(jìn)行了4000件功螺栓的試裝，有關(guān)結(jié)果見表3。

　　本輪試裝發(fā)現(xiàn)，盲孔一側(cè)螺栓的最終扭矩明顯偏大; 在連桿車間，TQ螺栓的最終扭矩散差及范圍均與KX螺栓相當(dāng); 在總裝車間，TQ螺栓的最終扭矩散差明顯偏大，超限報(bào)普頻次略高，但在二次擰緊時(shí)均不再超限。建議柴發(fā)廠繼續(xù)改進(jìn)連桿加工工藝，盡量保持盲孔螺紋與通孔螺紋的加工條件相一致;在清洗連桿時(shí)應(yīng)注憊洗凈螺紋孔的鐵屑，保護(hù)螺栓表面。TQW 栓可以與進(jìn)口KX螺栓一并裝機(jī)，少量螺栓扭矩超限報(bào)帶時(shí)，可采用二次擰緊加以克服。

　　在TQ廠通過磷化工藝改進(jìn)，進(jìn)一步穩(wěn)定螺栓摩擦性能并改進(jìn)包裝后，又于2001年8月進(jìn)行了新一輪試裝，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)有螺栓扭矩超限，但TQ 螺栓與TX連桿相配時(shí)，其在總裝車間裝配時(shí)的最終扭矩總體偏低，有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。

結(jié)論

　　(1)通過螺栓疲勞性能、摩擦性能改進(jìn)，成功實(shí)現(xiàn)康明斯B系列發(fā)動(dòng)機(jī)連桿螺栓的國(guó)產(chǎn)化，打破了長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的被動(dòng)局面，有著可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

　　(2)通過工藝改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了兩種貨源的螺栓與兩種貨源的連桿的完全混裝，解決了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廠連桿螺栓的獨(dú)家采購(gòu) (進(jìn)口) 與連桿生產(chǎn)能力不足問題，有利于擴(kuò)大生產(chǎn)及保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

　　(3)查明了螺拴裝配拉長(zhǎng)的主要原因是人工校驗(yàn)扭矩過大，通過調(diào)整校驗(yàn)扭矩大小及校驗(yàn)方法，從根本上杜絕了螺栓的裝配拉長(zhǎng)問題。

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