康明斯B系列發(fā)動機連桿螺栓為12 .9 級細桿螺栓，細桿直徑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)角法完成裝配時螺栓伸長量的均值為0.258mm，這說明連桿螺栓的裝配已進入屈服區(qū)。將螺栓擰緊到屈服區(qū)時，能最大限度地利用螺栓強度以得到大而穩(wěn)定的軸向預緊力。但是，實施扭矩轉(zhuǎn)角法擰緊工藝時，對螺栓強度、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。東風汽車公司在生產(chǎn)康明斯B系列發(fā)動機過程中，盡管引進了國際先進的Atlas擰緊機， 連桿螺栓一直進口，擰緊工藝也嚴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、使用斷裂等嚴重質(zhì)量問題。

　　90年代初開始，東風汽車公司就開始組織該連桿螺栓的國產(chǎn)化工作，經(jīng)過多個試制廠家多輪試制改進、連桿加工工藝改進以及試裝機考核及現(xiàn)場裝配工藝的適應性改進，現(xiàn)巳達到裝機要求，基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。

連桿螺栓國產(chǎn)化

　　連桿螺栓是發(fā)動機的重要安全件，除常規(guī)性能要求外，更要求其疲勞性能、康擦性能等能達到滿足裝機及技術(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)果與進口件 (K X 公司產(chǎn)品)的比較見表1。

　　根據(jù)表1試驗結(jié)果，TQ螺栓經(jīng)過兩輪改進后，其疲勞性能達到了進口件水平，在此基礎上，又進行了TQ及KX螺栓的力學性能及康擦性能對比試驗，結(jié)果見表2。

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

連桿螺栓裝配工藝改進

2.1 螺栓裝配拉長原因分析及工藝改進

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

　　現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，連桿螺栓拉長均發(fā)生在人工扭矩校驗過程中。由于定扭扳手的誤差及操作者的因素造成實際扭矩有一定的分散性，校驗時定扭板手的實際扭矩通常高于設定值。試驗表明，當校驗扭矩設定為85 Nm時，其實際扭矩可高達95 Nm ，此時，若螺栓強度處于低限，最大抗扭扭矩低于95 Nm ，就會在預緊時已經(jīng)屈服的基礎上繼續(xù)轉(zhuǎn)動，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，螺栓已被拉長甚至頸縮。由此可見，連桿螺栓裝配拉長的主要原因是校驗扭矩過大。

　　主要工藝改進措施是根據(jù)現(xiàn)場校驗用定扭扳手的精度情況，將其設定值調(diào)低至70-78 Nm 之間;在進行校驗操作時，還須注憊定扭扳手拉響前螺栓不能有相對轉(zhuǎn)動。

　　另外，針對個別螺栓硬度偏低現(xiàn)象，建議加強螺栓貨源鑒定，保證螺栓質(zhì)量。

2.2 連桿螺栓裝配扭矩超限報警原因分析及工藝改進

　　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。在總裝配時，要求最終扭矩在85Nm至125Nm之間，但實際上時有扭矩超限報帶現(xiàn)象。通過對比試驗分析可初步認定，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，泰興連桿裝配時有個別螺栓扭矩超下限的原因有待進一步調(diào)查。

　　主要工藝改進措施包括：

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

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

　　(3)裝配車間應注憊在螺栓裝配時涂油，對不合格件要加以關(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應采用相同的刀具 (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)廠分別進行了100 臺份及200 臺份TQ螺栓的兩輪試裝機試驗，試驗表明，TQW 栓基本能滿足裝機要求，但應注憊螺栓的防銹及防磕碰問題，同時少數(shù)螺栓在裝配時有套筒“帶料”及扭矩超限現(xiàn)象發(fā)生。檢測分析表明，“帶料”問題主要是因TQ螺栓頭部六方頭高度比進口(KX)螺栓高0.5 mm ，擰緊套筒頭與螺栓六方頭結(jié)合長度過長，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廠對螺栓摩擦性能改進及柴發(fā)廠注憊連桿加工的基礎上，7月又進行了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; 在總裝車間，TQ螺栓的最終扭矩散差明顯偏大，超限報普頻次略高，但在二次擰緊時均不再超限。建議柴發(fā)廠繼續(xù)改進連桿加工工藝，盡量保持盲孔螺紋與通孔螺紋的加工條件相一致;在清洗連桿時應注憊洗凈螺紋孔的鐵屑，保護螺栓表面。TQW 栓可以與進口KX螺栓一并裝機，少量螺栓扭矩超限報帶時，可采用二次擰緊加以克服。

　　在TQ廠通過磷化工藝改進，進一步穩(wěn)定螺栓摩擦性能并改進包裝后，又于2001年8月進行了新一輪試裝，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，其在總裝車間裝配時的最終扭矩總體偏低，有關(guān)試驗數(shù)據(jù)見表4。

結(jié)論

　　(1)通過螺栓疲勞性能、摩擦性能改進，成功實現(xiàn)康明斯B系列發(fā)動機連桿螺栓的國產(chǎn)化，打破了長期依賴進口的被動局面，有著可觀的經(jīng)濟效益。

　　(2)通過工藝改進，實現(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)動機廠連桿螺栓的獨家采購 (進口) 與連桿生產(chǎn)能力不足問題，有利于擴大生產(chǎn)及保證生產(chǎn)的正常進行。

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

【獨家稿件及免責聲明】本網(wǎng)注明轉(zhuǎn)載文章中的信息僅供用戶參考。凡注明來源“運輸人網(wǎng)”的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)均不得轉(zhuǎn)載、摘編或使用。聯(lián)系郵件：master@yunshuren.com