正確執行緊固件標準對保證產品質量的重要性

朱正德

（大眾動力總成（上海）有限公司，上海201807）

正確執行緊固件標準對保證產品質量的重要性

朱正德

（大眾動力總成（上海）有限公司，上海201807）

對一個企業的正常運行和產品質量的保證而言，參照執行相關標準的重要性和必要性不可低估。螺栓連接作為一種典型結構，在機械類產品、尤其是在柴油機、汽油機等批量生產行業中有著廣泛的應用，本文通過幾個相關緊固件標準的解讀后指出，只有嚴格遵循標準的規定，才能確保工序的正常運行和保證產品的質量。文章通過來自生產中的二個案例對此做了形象的說明。

標準工作參數螺栓連接保證載荷

1 前言

標準是一種規范、企業順利運行的基礎，尤其是在柴油機、汽油機等批量生產行業中，嚴格遵循標準的要求執行，乃是各項流程可靠運轉和確保產品質量穩定的前提。但實際情況是，企業運行中可能碰到的問題層出不窮，如何正確處理并非都是易事，但若能借助于相關標準的指導，往往就為棘手問題的排解指明了方向。眾所周知，標準是為在一定范圍內獲得最佳秩序，對活動或其結果規定共同的和重復使用的規則、導則或特性的文件。若應用于生產，可使生產在科學的和有秩序的基礎上進行。

無疑，在機遇與競爭并存的情況下，企業若想占得先機只能依靠高性價比的產品。雖然，不可否認，隨著質量意識的日益增強，企業對產品質量控制的重視程度已大大提高，除了建立規范的符合ISO 9001要求的質量保證體系外，SPC（統計過程控制）的應用也越來越普遍。而且，通過SPC對生產過程的實時監控，既提高了生產的運行質量和制造水平，又降低了產品的質量成本。然而，即使是柴油機、汽油機這些批量生產的產品，現今的發展趨勢也是品種更多，結構變化很大，直接導致了用以直接描述其性能的質量特性值或間接涉及的工作參數也越來越多。在此需要指出的一點是，這其中有一部分質量特性值的表述與標注，與一般在圖紙上標注尺寸和形位公差的這種傳統方式不同，甚至也不同于那些在圖紙上的技術條件欄中所做的專門說明，對它們的控制要求乃是隱含在某些標準中的。雖然這些標準中所涉及到的監控參數對不同結構零部件的敏感及至關程度有所差異，但也正是因為一些零部件企業在制造過程中往往忽視了這一點，而給自身和與之配套的總成廠帶來了損失。事實已充分證明，為了生產出高品質的產品，嚴格執行相關標準是企業實施質量控制中不可或缺的一環。

2 國標對合資企業的指導作用不可低估

那么，國家標準對合資企業的生產運行能起什么作用呢？改革開放以來出現了大量合（獨）資企業，其中合資企業的外方中，不乏一些象德國大眾汽車公司那樣的國際知名集團公司。在這樣的合資企業中，從產品到管理到生產，執行的基本上都是國外標準，如德國工業協會標準DIN、德國汽車工業聯合會標準VDA和德國大眾標準VW。由于這些標準覆蓋面很廣，包羅萬象，因此表面上看起來，我們的國家標準似乎已無用武之地了。事實上，企業內的多數員工對其了解也確實很有限。

但實際情況表明，國家標準在合資企業中的作用，尤其是對生產運行的指導作用不但依然存在，有時還很明顯。以下經歷的事例就給出了極好的證明。

發動機曲軸法蘭與飛輪通過螺栓連接，為此在曲軸法蘭盤上加工有6個M10×1的螺孔，采用螺紋塞規以抽檢方式進行檢驗。有一時期，發現當利用塞規止端檢查時，量規能旋入少數工件的螺孔1～2牙，個別還有旋入3牙的情況。據此，質保部門對這期間生產出的一批曲軸做了全檢，揀出有以上情況的工件一千多件（價值達一百幾十萬元），并進行了暫時的“封存”。但在如何處理的問題上，出現了不同意見。部分質檢人員認為，既然是“止端”，就不能允許旋入螺孔，即使是半牙也不行。生產部門則指出，上述要求在技術上很難做到，而且，以往裝配完成的發動機在經過連續8小時運行試驗后，再對該處螺紋副連接所做的擰緊扭矩的抽檢結果，以及裝車出廠后的反饋信息，均從未出現過問題。

在德國大眾的企業標準中，有關各類量具的標準很齊全，但主體都以圖、表、數字的形式出現，可為制造和驗收、評定提供詳盡的依據。在這些標準中，基本上沒有表述性的技術內容，如“使用規則”等，DIN標準亦然。而當通過電話向德國大眾有關技術人員請教時，得到的回答是：螺紋量規止端旋入被檢工件螺孔1～2牙，一般對螺栓連接的質量不會造成影響，但對這類零件是否放行，他們的答復還是應該由質保部主管人員決定。

不可否認，國內那些外方為國際知名大公司的合資企業，往往都處于一種比較封閉的狀態。這是由外方在技術上處于主導地位，各項操作都必須嚴格遵循既定做法的狀況造成的，帶來的后果之一就是在較大程度上約束了職工的思路。而另一方面，相對年輕的合資企業比起國外成熟的大公司，往往又缺乏技術和經驗的積累，因此在面對生產運行中出現的諸多問題時，有時會感到棘手。雖然企業中有少數在各部門任職的外方管理、技術人員，但限于他們的經歷和經驗，經常也難于給出直接的答案。

最終，質檢部門和生產車間是通過求助公司計量部門才解決了這個問題的，而解決的途徑很簡單，那就是借助于相關的國家標準。其實，生產、技術中的不少問題具有共性，如何正確處理既要依靠經驗，也需要參照、借鑒“標準”之類的文件。在這一點上，一些資深的大中型國有企業是很好的老師。在這個事件中，正是通過向上海柴油機股份公司、上海汽車齒輪總廠等企業請教，以及對GB/T 3934－2003《普通螺紋量規技術條件》的細讀，明確了關于止端螺紋塞規對工件螺孔檢驗時的使用規則，即：允許與工件內螺紋兩端的螺紋部分旋合，但旋合應不超過兩個螺牙（退出量規時測定）。若工件內螺紋的螺牙少于或等于3個，不應完全旋合通過。

國家相關標準的以上表述，加上包括上柴公司等資深國營大廠有經驗人士的解釋，從根本上解決了前述問題的癥結，消除了部分之間人員的疑慮：上述曲軸法蘭盤上的螺孔M10×1，牙數為14，因此螺紋塞規止端旋入1～2牙完全不會影響螺栓連接質量。事實上，就是旋入3牙也不會出現問題。當然，謹慎起見，遇到最后一種情況時還是將之剔出。為了進一步確認以上做法的正確性，又專門從被暫時封存的曲軸中挑出數根裝入發動機，做每天例行抽檢產品的連續6 h臺架考核。而之后的Audit扭矩測試結果表明，法蘭盤與飛輪螺栓連接的擰緊扭矩值均在額定范圍內，甚至個別被旋入3牙的螺孔的螺栓連接都合格。

事實上，在合（獨）資企業中，尺寸公差、形位公差這一類的國家標準，在進行日常檢驗工作時，人們接觸還是比較多的，從中可以獲得不少有用的信息，但基本上起的是借鑒和參考作用。而在經歷了以上這一事件后，無論是專業技術人員還是一線生產人員都大大增強了對國家標準的認識。雖然這個事件不大、也很具體，但所顯示出的國家標準對企業生產的指導作用是不可低估的。

3 符合相關標準的特定要求對確保產品可靠性的重要性

眾所周知，螺栓連接是一種在機械類產品、尤其是在汽車制造業中有著廣泛應用的，既十分重要又很有代表性的結構。螺栓連接有很多種形式，但在確保其裝配、連接的可靠性這一基本點上則是一致的，不過針對不同的連接方式往往還需要區別對待，主要反映在對待某些特殊的技術指標上會有所側重。

圖1是一種被稱為支架的連接件，2個支架對稱地固定在汽車的某總成2側的下部。支架為一特殊的沖壓件，在其中間有1個M6的螺孔，通過擰入M6的螺栓可起到連接、固定作用。完成裝配后，在測試裝置上對總成進行100%的試車時，部分支架的螺紋孔出現了滑牙、拉脫和螺紋孔圓周區域變形，參見圖2。為了找出引起這一質量問題的原因，曾做了大量工作。除了對相關尺寸進行測量外，還對支架的材質做了成份、硬度、強度乃至金相組織等測試，均未發現什么異常。

圖1 固定在總成下部2側的支架連接件

事實上，在緊固件的機械性能中，還有一項針對螺母的重要指標，名謂“保證載荷”，乃是在當螺栓連接承受軸向預緊力時，對其中螺母的螺紋部分的工作可靠性予以確認。保證載荷的試驗方法是：在被檢的螺孔中擰入標準螺栓，然后在其上沿螺母軸線方向施加規定的載荷，螺母應能夠承受該載荷而不得脫扣（滑牙）、變形或斷裂，當卸載后，應能用手將螺母旋出。根據螺紋的規格、等級等情況，國標GB/T 3098.2－2000（idt ISO 898.2-2: 1992）《緊固件機械性能螺母粗牙螺紋》給出了具體的“保證載荷”值。對應上述支架連接件的情況，此時的螺栓為8.8級，螺母為8級，則應為17.2 kN。

圖2 支架螺孔的滑牙、拉脫

不可否認，對于那些通用螺母和位于一般工件上的螺孔，這項指標對產品質量帶來的風險、影響是很小的，因此“保證載荷”通常不一定檢測，從而往往容易被忽視。但其實，應注意到，圖2中支架上的那個螺孔還不是真正意義上的螺母。相比一般的螺母，它的剛性、強度更差。在德國大眾，這一類零件被稱為是“帶有螺紋孔的鋼板”，由此而形成的薄板狀螺栓連接與一般的螺栓連接有相當大的差別。為此，德國大眾汽車公司已在ISO 898-2的基礎上，專門編寫了企業標準VW 01045-2004《對帶有螺紋孔的鋼板的要求》。這個標準雖然十分簡短，但其中就有一段的敘述，明確地引用上述ISO 898-2的要求，需進行“保證載荷”的測試。毫無疑問，上述這個“支架”連接件正是屬于這一類性質的工件。但是生產支架的工廠在制造過程對這項質量特性值還缺少足夠的重視，而之后在由總成廠所進行的相應試驗則表明，正是這一指標的不合格導致了質量問題。利用隨機抽取的新的“支架”樣件來進行這項工作，具體實施了3組實驗后的結果為：1號樣件和2號樣件分別在遠離保險載荷的額定值即在15.9 kN和11.9 kN時已經滑牙（脫扣），而3號樣件雖然“支撐”到了17.2 kN時，但卸載后無法用手擰出，利用扳手也十分艱難，故得出的結論是全部不合格。

Importance of Proper Implementation of Fastener Standard to Product Quality

Zhu Zhengde
（Volkswagen Powertrain(Shanghai)Co.,Ltd.,Shanghai 201807,China）

It cannot be underesti mated that reference and implmention of relevent standards is important and imperitive for ensuring normal operation of an enterprise and its product quality.Threaded connection is a typical structure and has been widely applied in machenical industry,in diesel and gasline engine industry in particular.The paper presents the interpretation of several relevent fastener standars and concluds that noraml manufacturing and product quality can only be enusured by strict implementation of standard,which is demenstraded by two production cases.

standard,function parameter,threaded connection,proof load

10.3969/j.issn.1671-0614.2012.02.012

來稿日期：2012-05-11

朱正德（1945－），男，教授級高級工程師，主要研究方向為計量與檢測。