正確執(zhí)行緊固件標(biāo)準(zhǔn)對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要性

朱正德

（大眾動(dòng)力總成（上海）有限公司，上海201807）

正確執(zhí)行緊固件標(biāo)準(zhǔn)對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要性

朱正德

（大眾動(dòng)力總成（上海）有限公司，上海201807）

對(duì)一個(gè)企業(yè)的正常運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量的保證而言，參照?qǐng)?zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的重要性和必要性不可低估。螺栓連接作為一種典型結(jié)構(gòu)，在機(jī)械類(lèi)產(chǎn)品、尤其是在柴油機(jī)、汽油機(jī)等批量生產(chǎn)行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，本文通過(guò)幾個(gè)相關(guān)緊固件標(biāo)準(zhǔn)的解讀后指出，只有嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，才能確保工序的正常運(yùn)行和保證產(chǎn)品的質(zhì)量。文章通過(guò)來(lái)自生產(chǎn)中的二個(gè)案例對(duì)此做了形象的說(shuō)明。

標(biāo)準(zhǔn)工作參數(shù)螺栓連接保證載荷

1 前言

標(biāo)準(zhǔn)是一種規(guī)范、企業(yè)順利運(yùn)行的基礎(chǔ)，尤其是在柴油機(jī)、汽油機(jī)等批量生產(chǎn)行業(yè)中，嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)的要求執(zhí)行，乃是各項(xiàng)流程可靠運(yùn)轉(zhuǎn)和確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的前提。但實(shí)際情況是，企業(yè)運(yùn)行中可能碰到的問(wèn)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)，往往就為棘手問(wèn)題的排解指明了方向。眾所周知，標(biāo)準(zhǔn)是為在一定范圍內(nèi)獲得最佳秩序，對(duì)活動(dòng)或其結(jié)果規(guī)定共同的和重復(fù)使用的規(guī)則、導(dǎo)則或特性的文件。若應(yīng)用于生產(chǎn)，可使生產(chǎn)在科學(xué)的和有秩序的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

無(wú)疑，在機(jī)遇與競(jìng)爭(zhēng)并存的情況下，企業(yè)若想占得先機(jī)只能依靠高性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品。雖然，不可否認(rèn)，隨著質(zhì)量意識(shí)的日益增強(qiáng)，企業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制的重視程度已大大提高，除了建立規(guī)范的符合ISO 9001要求的質(zhì)量保證體系外，SPC（統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制）的應(yīng)用也越來(lái)越普遍。而且，通過(guò)SPC對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，既提高了生產(chǎn)的運(yùn)行質(zhì)量和制造水平，又降低了產(chǎn)品的質(zhì)量成本。然而，即使是柴油機(jī)、汽油機(jī)這些批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，現(xiàn)今的發(fā)展趨勢(shì)也是品種更多，結(jié)構(gòu)變化很大，直接導(dǎo)致了用以直接描述其性能的質(zhì)量特性值或間接涉及的工作參數(shù)也越來(lái)越多。在此需要指出的一點(diǎn)是，這其中有一部分質(zhì)量特性值的表述與標(biāo)注，與一般在圖紙上標(biāo)注尺寸和形位公差的這種傳統(tǒng)方式不同，甚至也不同于那些在圖紙上的技術(shù)條件欄中所做的專(zhuān)門(mén)說(shuō)明，對(duì)它們的控制要求乃是隱含在某些標(biāo)準(zhǔn)中的。雖然這些標(biāo)準(zhǔn)中所涉及到的監(jiān)控參數(shù)對(duì)不同結(jié)構(gòu)零部件的敏感及至關(guān)程度有所差異，但也正是因?yàn)橐恍┝悴考髽I(yè)在制造過(guò)程中往往忽視了這一點(diǎn)，而給自身和與之配套的總成廠帶來(lái)了損失。事實(shí)已充分證明，為了生產(chǎn)出高品質(zhì)的產(chǎn)品，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是企業(yè)實(shí)施質(zhì)量控制中不可或缺的一環(huán)。

2 國(guó)標(biāo)對(duì)合資企業(yè)的指導(dǎo)作用不可低估

那么，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)合資企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行能起什么作用呢？改革開(kāi)放以來(lái)出現(xiàn)了大量合（獨(dú)）資企業(yè)，其中合資企業(yè)的外方中，不乏一些象德國(guó)大眾汽車(chē)公司那樣的國(guó)際知名集團(tuán)公司。在這樣的合資企業(yè)中，從產(chǎn)品到管理到生產(chǎn)，執(zhí)行的基本上都是國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，如德國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)DIN、德國(guó)汽車(chē)工業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)VDA和德國(guó)大眾標(biāo)準(zhǔn)VW。由于這些標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面很廣，包羅萬(wàn)象，因此表面上看起來(lái)，我們的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)似乎已無(wú)用武之地了。事實(shí)上，企業(yè)內(nèi)的多數(shù)員工對(duì)其了解也確實(shí)很有限。

但實(shí)際情況表明，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在合資企業(yè)中的作用，尤其是對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的指導(dǎo)作用不但依然存在，有時(shí)還很明顯。以下經(jīng)歷的事例就給出了極好的證明。

發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸法蘭與飛輪通過(guò)螺栓連接，為此在曲軸法蘭盤(pán)上加工有6個(gè)M10×1的螺孔，采用螺紋塞規(guī)以抽檢方式進(jìn)行檢驗(yàn)。有一時(shí)期，發(fā)現(xiàn)當(dāng)利用塞規(guī)止端檢查時(shí)，量規(guī)能旋入少數(shù)工件的螺孔1～2牙，個(gè)別還有旋入3牙的情況。據(jù)此，質(zhì)保部門(mén)對(duì)這期間生產(chǎn)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(jià)值達(dá)一百幾十萬(wàn)元），并進(jìn)行了暫時(shí)的“封存”。但在如何處理的問(wèn)題上，出現(xiàn)了不同意見(jiàn)。部分質(zhì)檢人員認(rèn)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(chǎn)部門(mén)則指出，上述要求在技術(shù)上很難做到，而且，以往裝配完成的發(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)過(guò)連續(xù)8小時(shí)運(yùn)行試驗(yàn)后，再對(duì)該處螺紋副連接所做的擰緊扭矩的抽檢結(jié)果，以及裝車(chē)出廠后的反饋信息，均從未出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題。

在德國(guó)大眾的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，有關(guān)各類(lèi)量具的標(biāo)準(zhǔn)很齊全，但主體都以圖、表、數(shù)字的形式出現(xiàn)，可為制造和驗(yàn)收、評(píng)定提供詳盡的依據(jù)。在這些標(biāo)準(zhǔn)中，基本上沒(méi)有表述性的技術(shù)內(nèi)容，如“使用規(guī)則”等，DIN標(biāo)準(zhǔn)亦然。而當(dāng)通過(guò)電話向德國(guó)大眾有關(guān)技術(shù)人員請(qǐng)教時(shí)，得到的回答是：螺紋量規(guī)止端旋入被檢工件螺孔1～2牙，一般對(duì)螺栓連接的質(zhì)量不會(huì)造成影響，但對(duì)這類(lèi)零件是否放行，他們的答復(fù)還是應(yīng)該由質(zhì)保部主管人員決定。

不可否認(rèn)，國(guó)內(nèi)那些外方為國(guó)際知名大公司的合資企業(yè)，往往都處于一種比較封閉的狀態(tài)。這是由外方在技術(shù)上處于主導(dǎo)地位，各項(xiàng)操作都必須嚴(yán)格遵循既定做法的狀況造成的，帶來(lái)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(duì)年輕的合資企業(yè)比起國(guó)外成熟的大公司，往往又缺乏技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的積累，因此在面對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)的諸多問(wèn)題時(shí)，有時(shí)會(huì)感到棘手。雖然企業(yè)中有少數(shù)在各部門(mén)任職的外方管理、技術(shù)人員，但限于他們的經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常也難于給出直接的答案。

最終，質(zhì)檢部門(mén)和生產(chǎn)車(chē)間是通過(guò)求助公司計(jì)量部門(mén)才解決了這個(gè)問(wèn)題的，而解決的途徑很簡(jiǎn)單，那就是借助于相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。其實(shí)，生產(chǎn)、技術(shù)中的不少問(wèn)題具有共性，如何正確處理既要依靠經(jīng)驗(yàn)，也需要參照、借鑒“標(biāo)準(zhǔn)”之類(lèi)的文件。在這一點(diǎn)上，一些資深的大中型國(guó)有企業(yè)是很好的老師。在這個(gè)事件中，正是通過(guò)向上海柴油機(jī)股份公司、上海汽車(chē)齒輪總廠等企業(yè)請(qǐng)教，以及對(duì)GB/T 3934－2003《普通螺紋量規(guī)技術(shù)條件》的細(xì)讀，明確了關(guān)于止端螺紋塞規(guī)對(duì)工件螺孔檢驗(yàn)時(shí)的使用規(guī)則，即：允許與工件內(nèi)螺紋兩端的螺紋部分旋合，但旋合應(yīng)不超過(guò)兩個(gè)螺牙（退出量規(guī)時(shí)測(cè)定）。若工件內(nèi)螺紋的螺牙少于或等于3個(gè)，不應(yīng)完全旋合通過(guò)。

國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的以上表述，加上包括上柴公司等資深國(guó)營(yíng)大廠有經(jīng)驗(yàn)人士的解釋?zhuān)瑥母旧辖鉀Q了前述問(wèn)題的癥結(jié)，消除了部分之間人員的疑慮：上述曲軸法蘭盤(pán)上的螺孔M10×1，牙數(shù)為14，因此螺紋塞規(guī)止端旋入1～2牙完全不會(huì)影響螺栓連接質(zhì)量。事實(shí)上，就是旋入3牙也不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。當(dāng)然，謹(jǐn)慎起見(jiàn)，遇到最后一種情況時(shí)還是將之剔出。為了進(jìn)一步確認(rèn)以上做法的正確性，又專(zhuān)門(mén)從被暫時(shí)封存的曲軸中挑出數(shù)根裝入發(fā)動(dòng)機(jī)，做每天例行抽檢產(chǎn)品的連續(xù)6 h臺(tái)架考核。而之后的Audit扭矩測(cè)試結(jié)果表明，法蘭盤(pán)與飛輪螺栓連接的擰緊扭矩值均在額定范圍內(nèi)，甚至個(gè)別被旋入3牙的螺孔的螺栓連接都合格。

事實(shí)上，在合（獨(dú)）資企業(yè)中，尺寸公差、形位公差這一類(lèi)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行日常檢驗(yàn)工作時(shí)，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(jīng)歷了以上這一事件后，無(wú)論是專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員還是一線生產(chǎn)人員都大大增強(qiáng)了對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識(shí)。雖然這個(gè)事件不大、也很具體，但所顯示出的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)作用是不可低估的。

3 符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的特定要求對(duì)確保產(chǎn)品可靠性的重要性

眾所周知，螺栓連接是一種在機(jī)械類(lèi)產(chǎn)品、尤其是在汽車(chē)制造業(yè)中有著廣泛應(yīng)用的，既十分重要又很有代表性的結(jié)構(gòu)。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(diǎn)上則是一致的，不過(guò)針對(duì)不同的連接方式往往還需要區(qū)別對(duì)待，主要反映在對(duì)待某些特殊的技術(shù)指標(biāo)上會(huì)有所側(cè)重。

圖1是一種被稱(chēng)為支架的連接件，2個(gè)支架對(duì)稱(chēng)地固定在汽車(chē)的某總成2側(cè)的下部。支架為一特殊的沖壓件，在其中間有1個(gè)M6的螺孔，通過(guò)擰入M6的螺栓可起到連接、固定作用。完成裝配后，在測(cè)試裝置上對(duì)總成進(jìn)行100%的試車(chē)時(shí)，部分支架的螺紋孔出現(xiàn)了滑牙、拉脫和螺紋孔圓周區(qū)域變形，參見(jiàn)圖2。為了找出引起這一質(zhì)量問(wèn)題的原因，曾做了大量工作。除了對(duì)相關(guān)尺寸進(jìn)行測(cè)量外，還對(duì)支架的材質(zhì)做了成份、硬度、強(qiáng)度乃至金相組織等測(cè)試，均未發(fā)現(xiàn)什么異常。

圖1 固定在總成下部2側(cè)的支架連接件

事實(shí)上，在緊固件的機(jī)械性能中，還有一項(xiàng)針對(duì)螺母的重要指標(biāo)，名謂“保證載荷”，乃是在當(dāng)螺栓連接承受軸向預(yù)緊力時(shí)，對(duì)其中螺母的螺紋部分的工作可靠性予以確認(rèn)。保證載荷的試驗(yàn)方法是：在被檢的螺孔中擰入標(biāo)準(zhǔn)螺栓，然后在其上沿螺母軸線方向施加規(guī)定的載荷，螺母應(yīng)能夠承受該載荷而不得脫扣（滑牙）、變形或斷裂，當(dāng)卸載后，應(yīng)能用手將螺母旋出。根據(jù)螺紋的規(guī)格、等級(jí)等情況，國(guó)標(biāo)GB/T 3098.2－2000（idt ISO 898.2-2: 1992）《緊固件機(jī)械性能螺母粗牙螺紋》給出了具體的“保證載荷”值。對(duì)應(yīng)上述支架連接件的情況，此時(shí)的螺栓為8.8級(jí)，螺母為8級(jí)，則應(yīng)為17.2 kN。

圖2 支架螺孔的滑牙、拉脫

不可否認(rèn)，對(duì)于那些通用螺母和位于一般工件上的螺孔，這項(xiàng)指標(biāo)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)、影響是很小的，因此“保證載荷”通常不一定檢測(cè)，從而往往容易被忽視。但其實(shí)，應(yīng)注意到，圖2中支架上的那個(gè)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(qiáng)度更差。在德國(guó)大眾，這一類(lèi)零件被稱(chēng)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(dāng)大的差別。為此，德國(guó)大眾汽車(chē)公司已在ISO 898-2的基礎(chǔ)上，專(zhuān)門(mén)編寫(xiě)了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)VW 01045-2004《對(duì)帶有螺紋孔的鋼板的要求》。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)雖然十分簡(jiǎn)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(jìn)行“保證載荷”的測(cè)試。毫無(wú)疑問(wèn)，上述這個(gè)“支架”連接件正是屬于這一類(lèi)性質(zhì)的工件。但是生產(chǎn)支架的工廠在制造過(guò)程對(duì)這項(xiàng)質(zhì)量特性值還缺少足夠的重視，而之后在由總成廠所進(jìn)行的相應(yīng)試驗(yàn)則表明，正是這一指標(biāo)的不合格導(dǎo)致了質(zhì)量問(wèn)題。利用隨機(jī)抽取的新的“支架”樣件來(lái)進(jìn)行這項(xiàng)工作，具體實(shí)施了3組實(shí)驗(yàn)后的結(jié)果為：1號(hào)樣件和2號(hào)樣件分別在遠(yuǎn)離保險(xiǎn)載荷的額定值即在15.9 kN和11.9 kN時(shí)已經(jīng)滑牙（脫扣），而3號(hào)樣件雖然“支撐”到了17.2 kN時(shí)，但卸載后無(wú)法用手?jǐn)Q出，利用扳手也十分艱難，故得出的結(jié)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(lái)稿日期：2012-05-11

朱正德（1945－），男，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)橛?jì)量與檢測(cè)。