发动机连杆螺栓及装配工艺，你应该知道！

　　康明斯B系列发动机连杆螺栓为12 .9 级细杆螺栓，细杆直径9mm 。据康明斯公司提供的数据资料，在用60 Nm转60°扭矩转角法完成装配时螺栓伸长量的均值为0.258mm，这说明连杆螺栓的装配已进入屈服区。将螺栓拧紧到屈服区时，能最大限度地利用螺栓强度以得到大而稳定的轴向预紧力。但是，实施扭矩转角法拧紧工艺时，对螺栓强度、尺寸及摩擦性能的均匀性、拧紧工具、拧紧工艺方法及参数等都有较高的要求，因此存在较高的工艺难度。东风汽车公司在生产康明斯B系列发动机过程中，尽管引进了国际先进的Atlas拧紧机， 连杆螺栓一直进口，拧紧工艺也严格遵守康明斯公司规定，但仍多次出现连杆螺栓装配拉长、使用断裂等严重质量问题。

　　90年代初开始，东风汽车公司就开始组织该连杆螺栓的国产化工作，经过多个试制厂家多轮试制改进、连杆加工工艺改进以及试装机考核及现场装配工艺的适应性改进，现巳达到装机要求，基本实现国产化。

连杆螺栓国产化

　　连杆螺栓是发动机的重要安全件，除常规性能要求外，更要求其疲劳性能、康擦性能等能达到满足装机及技术条件要求。

　　螺栓的疲劳性能取决于材质、热处理、切削加工、姗纹滚丝等综合因素。本课题所选若干试制厂家(61、TQ、W N分别代表3家不同的厂家) 所试制的连杆螺栓的疲劳试脸结果与进口件 (K X 公司产品)的比较见表1。

　　根据表1试验结果，TQ螺栓经过两轮改进后，其疲劳性能达到了进口件水平，在此基础上，又进行了TQ及KX螺栓的力学性能及康擦性能对比试验，结果见表2。

　　继通过疲劳试验之后，该螺栓又于2000年11月通过了250 h可靠性试验。经过有关单位讨论，确认TQ螺栓通过货源鉴定，可试装机。

连杆螺栓装配工艺改进

2.1 螺栓装配拉长原因分析及工艺改进

　　该连杆螺栓装配工艺规定，在用Atlas拧紧机采用扭矩转角法(60Nm转60°)拧紧后，需用定扭扳手(设定值85 Nm )逐一进行扭矩校验。

　　现场观察发现，连杆螺栓拉长均发生在人工扭矩校验过程中。由于定扭扳手的误差及操作者的因素造成实际扭矩有一定的分散性，校验时定扭板手的实际扭矩通常高于设定值。试验表明，当校验扭矩设定为85 Nm时，其实际扭矩可高达95 Nm ，此时，若螺栓强度处于低限，最大抗扭扭矩低于95 Nm ，就会在预紧时已经屈服的基础上继续转动，而由于螺栓已屈服，扭矩率很低，可能在定扭扳手还没有拉响时，螺栓已被拉长甚至颈缩。由此可见，连杆螺栓装配拉长的主要原因是校验扭矩过大。

　　主要工艺改进措施是根据现场校验用定扭扳手的精度情况，将其设定值调低至70-78 Nm 之间;在进行校验操作时，还须注惫定扭扳手拉响前螺栓不能有相对转动。

　　另外，针对个别螺栓硬度偏低现象，建议加强螺栓货源鉴定，保证螺栓质量。

2.2 连杆螺栓装配扭矩超限报警原因分析及工艺改进

　　该螺栓在扭矩转角法拧紧后，为了保证螺栓拧

　　紧质t ,要求采用最终扭矩监测。在总装配时，要求最终扭矩在85Nm至125Nm之间，但实际上时有扭矩超限报带现象。通过对比试验分析可初步认定，柴发厂连杆螺栓装配扭矩超上限是由于柴发厂连杆加工质量不稳定引起的，泰兴连杆装配时有个别螺栓扭矩超下限的原因有待进一步调查。

　　主要工艺改进措施包括：

　　(1)泰兴连杆在装配时，只有少量螺栓扭矩超下限，可采用二次拧紧工艺。二次拧紧合格时可以放过，二次拧紧仍不合格时应将连杆换下另作分析。

　　(2)柴发厂加工连杆时，通过增加换刀次数、控制加工余量等来控制连杆螺栓座面的表面粗糙度，定期更换丝锥，加强螺纹孔(特别是盲孔)清洗与去毛刺，在人工装配工序增加负压吸铁屑工艺。

　　(3)装配车间应注惫在螺栓装配时涂油，对不合格件要加以关注与区分。

　　(4) 柴发厂及泰兴厂在加工连杆螺纹及螺栓孔倒角时应采用相同的刀具 (同一厂家生产的同一精度的绞刀、丝锥及钻头)。

2.3 国产螺栓试装与质量跟踪

　　2000年3月及2000年6月在柴发厂分别进行了100 台份及200 台份TQ螺栓的两轮试装机试验，试验表明，TQW 栓基本能满足装机要求，但应注惫螺栓的防锈及防磕碰问题，同时少数螺栓在装配时有套筒“带料”及扭矩超限现象发生。检测分析表明，“带料”问题主要是因TQ螺栓头部六方头高度比进口(KX)螺栓高0.5 mm ，拧紧套筒头与螺栓六方头结合长度过长，间隙小，使得螺栓容易被套筒带起。螺栓装配扭矩超限可能是由于螺栓本身康擦性能救差大，也可能是连杆加工中存在粗糙度大、铁屑未除尽以及存在尺寸偏差等。在经过TQ厂对螺栓摩擦性能改进及柴发厂注惫连杆加工的基础上，7月又进行了4000件功螺栓的试装，有关结果见表3。

　　本轮试装发现，盲孔一侧螺栓的最终扭矩明显偏大; 在连杆车间，TQ螺栓的最终扭矩散差及范围均与KX螺栓相当; 在总装车间，TQ螺栓的最终扭矩散差明显偏大，超限报普频次略高，但在二次拧紧时均不再超限。建议柴发厂继续改进连杆加工工艺，尽量保持盲孔螺纹与通孔螺纹的加工条件相一致;在清洗连杆时应注惫洗净螺纹孔的铁屑，保护螺栓表面。TQW 栓可以与进口KX螺栓一并装机，少量螺栓扭矩超限报带时，可采用二次拧紧加以克服。

　　在TQ厂通过磷化工艺改进，进一步稳定螺栓摩擦性能并改进包装后，又于2001年8月进行了新一轮试装，结果未发现有螺栓扭矩超限，但TQ 螺栓与TX连杆相配时，其在总装车间装配时的最终扭矩总体偏低，有关试验数据见表4。

结论

　　(1)通过螺栓疲劳性能、摩擦性能改进，成功实现康明斯B系列发动机连杆螺栓的国产化，打破了长期依赖进口的被动局面，有着可观的经济效益。

　　(2)通过工艺改进，实现了两种货源的螺栓与两种货源的连杆的完全混装，解决了柴油发动机厂连杆螺栓的独家采购 (进口) 与连杆生产能力不足问题，有利于扩大生产及保证生产的正常进行。

　　(3)查明了螺拴装配拉长的主要原因是人工校验扭矩过大，通过调整校验扭矩大小及校验方法，从根本上杜绝了螺栓的装配拉长问题。

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