正确执行紧固件标准对保证产品质量的重要性

朱正德

（大众动力总成（上海）有限公司，上海201807）

正确执行紧固件标准对保证产品质量的重要性

朱正德

（大众动力总成（上海）有限公司，上海201807）

对一个企业的正常运行和产品质量的保证而言，参照执行相关标准的重要性和必要性不可低估。螺栓连接作为一种典型结构，在机械类产品、尤其是在柴油机、汽油机等批量生产行业中有着广泛的应用，本文通过几个相关紧固件标准的解读后指出，只有严格遵循标准的规定，才能确保工序的正常运行和保证产品的质量。文章通过来自生产中的二个案例对此做了形象的说明。

标准工作参数螺栓连接保证载荷

1 前言

标准是一种规范、企业顺利运行的基础，尤其是在柴油机、汽油机等批量生产行业中，严格遵循标准的要求执行，乃是各项流程可靠运转和确保产品质量稳定的前提。但实际情况是，企业运行中可能碰到的问题层出不穷，如何正确处理并非都是易事，但若能借助于相关标准的指导，往往就为棘手问题的排解指明了方向。众所周知，标准是为在一定范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、导则或特性的文件。若应用于生产，可使生产在科学的和有秩序的基础上进行。

无疑，在机遇与竞争并存的情况下，企业若想占得先机只能依靠高性价比的产品。虽然，不可否认，随着质量意识的日益增强，企业对产品质量控制的重视程度已大大提高，除了建立规范的符合ISO 9001要求的质量保证体系外，SPC（统计过程控制）的应用也越来越普遍。而且，通过SPC对生产过程的实时监控，既提高了生产的运行质量和制造水平，又降低了产品的质量成本。然而，即使是柴油机、汽油机这些批量生产的产品，现今的发展趋势也是品种更多，结构变化很大，直接导致了用以直接描述其性能的质量特性值或间接涉及的工作参数也越来越多。在此需要指出的一点是，这其中有一部分质量特性值的表述与标注，与一般在图纸上标注尺寸和形位公差的这种传统方式不同，甚至也不同于那些在图纸上的技术条件栏中所做的专门说明，对它们的控制要求乃是隐含在某些标准中的。虽然这些标准中所涉及到的监控参数对不同结构零部件的敏感及至关程度有所差异，但也正是因为一些零部件企业在制造过程中往往忽视了这一点，而给自身和与之配套的总成厂带来了损失。事实已充分证明，为了生产出高品质的产品，严格执行相关标准是企业实施质量控制中不可或缺的一环。

2 国标对合资企业的指导作用不可低估

那么，国家标准对合资企业的生产运行能起什么作用呢？改革开放以来出现了大量合（独）资企业，其中合资企业的外方中，不乏一些象德国大众汽车公司那样的国际知名集团公司。在这样的合资企业中，从产品到管理到生产，执行的基本上都是国外标准，如德国工业协会标准DIN、德国汽车工业联合会标准VDA和德国大众标准VW。由于这些标准覆盖面很广，包罗万象，因此表面上看起来，我们的国家标准似乎已无用武之地了。事实上，企业内的多数员工对其了解也确实很有限。

但实际情况表明，国家标准在合资企业中的作用，尤其是对生产运行的指导作用不但依然存在，有时还很明显。以下经历的事例就给出了极好的证明。

发动机曲轴法兰与飞轮通过螺栓连接，为此在曲轴法兰盘上加工有6个M10×1的螺孔，采用螺纹塞规以抽检方式进行检验。有一时期，发现当利用塞规止端检查时，量规能旋入少数工件的螺孔1～2牙，个别还有旋入3牙的情况。据此，质保部门对这期间生产出的一批曲轴做了全检，拣出有以上情况的工件一千多件（价值达一百几十万元），并进行了暂时的“封存”。但在如何处理的问题上，出现了不同意见。部分质检人员认为，既然是“止端”，就不能允许旋入螺孔，即使是半牙也不行。生产部门则指出，上述要求在技术上很难做到，而且，以往装配完成的发动机在经过连续8小时运行试验后，再对该处螺纹副连接所做的拧紧扭矩的抽检结果，以及装车出厂后的反馈信息，均从未出现过问题。

在德国大众的企业标准中，有关各类量具的标准很齐全，但主体都以图、表、数字的形式出现，可为制造和验收、评定提供详尽的依据。在这些标准中，基本上没有表述性的技术内容，如“使用规则”等，DIN标准亦然。而当通过电话向德国大众有关技术人员请教时，得到的回答是：螺纹量规止端旋入被检工件螺孔1～2牙，一般对螺栓连接的质量不会造成影响，但对这类零件是否放行，他们的答复还是应该由质保部主管人员决定。

不可否认，国内那些外方为国际知名大公司的合资企业，往往都处于一种比较封闭的状态。这是由外方在技术上处于主导地位，各项操作都必须严格遵循既定做法的状况造成的，带来的后果之一就是在较大程度上约束了职工的思路。而另一方面，相对年轻的合资企业比起国外成熟的大公司，往往又缺乏技术和经验的积累，因此在面对生产运行中出现的诸多问题时，有时会感到棘手。虽然企业中有少数在各部门任职的外方管理、技术人员，但限于他们的经历和经验，经常也难于给出直接的答案。

最终，质检部门和生产车间是通过求助公司计量部门才解决了这个问题的，而解决的途径很简单，那就是借助于相关的国家标准。其实，生产、技术中的不少问题具有共性，如何正确处理既要依靠经验，也需要参照、借鉴“标准”之类的文件。在这一点上，一些资深的大中型国有企业是很好的老师。在这个事件中，正是通过向上海柴油机股份公司、上海汽车齿轮总厂等企业请教，以及对GB/T 3934－2003《普通螺纹量规技术条件》的细读，明确了关于止端螺纹塞规对工件螺孔检验时的使用规则，即：允许与工件内螺纹两端的螺纹部分旋合，但旋合应不超过两个螺牙（退出量规时测定）。若工件内螺纹的螺牙少于或等于3个，不应完全旋合通过。

国家相关标准的以上表述，加上包括上柴公司等资深国营大厂有经验人士的解释，从根本上解决了前述问题的症结，消除了部分之间人员的疑虑：上述曲轴法兰盘上的螺孔M10×1，牙数为14，因此螺纹塞规止端旋入1～2牙完全不会影响螺栓连接质量。事实上，就是旋入3牙也不会出现问题。当然，谨慎起见，遇到最后一种情况时还是将之剔出。为了进一步确认以上做法的正确性，又专门从被暂时封存的曲轴中挑出数根装入发动机，做每天例行抽检产品的连续6 h台架考核。而之后的Audit扭矩测试结果表明，法兰盘与飞轮螺栓连接的拧紧扭矩值均在额定范围内，甚至个别被旋入3牙的螺孔的螺栓连接都合格。

事实上，在合（独）资企业中，尺寸公差、形位公差这一类的国家标准，在进行日常检验工作时，人们接触还是比较多的，从中可以获得不少有用的信息，但基本上起的是借鉴和参考作用。而在经历了以上这一事件后，无论是专业技术人员还是一线生产人员都大大增强了对国家标准的认识。虽然这个事件不大、也很具体，但所显示出的国家标准对企业生产的指导作用是不可低估的。

3 符合相关标准的特定要求对确保产品可靠性的重要性

众所周知，螺栓连接是一种在机械类产品、尤其是在汽车制造业中有着广泛应用的，既十分重要又很有代表性的结构。螺栓连接有很多种形式，但在确保其装配、连接的可靠性这一基本点上则是一致的，不过针对不同的连接方式往往还需要区别对待，主要反映在对待某些特殊的技术指标上会有所侧重。

图1是一种被称为支架的连接件，2个支架对称地固定在汽车的某总成2侧的下部。支架为一特殊的冲压件，在其中间有1个M6的螺孔，通过拧入M6的螺栓可起到连接、固定作用。完成装配后，在测试装置上对总成进行100%的试车时，部分支架的螺纹孔出现了滑牙、拉脱和螺纹孔圆周区域变形，参见图2。为了找出引起这一质量问题的原因，曾做了大量工作。除了对相关尺寸进行测量外，还对支架的材质做了成份、硬度、强度乃至金相组织等测试，均未发现什么异常。

图1 固定在总成下部2侧的支架连接件

事实上，在紧固件的机械性能中，还有一项针对螺母的重要指标，名谓“保证载荷”，乃是在当螺栓连接承受轴向预紧力时，对其中螺母的螺纹部分的工作可靠性予以确认。保证载荷的试验方法是：在被检的螺孔中拧入标准螺栓，然后在其上沿螺母轴线方向施加规定的载荷，螺母应能够承受该载荷而不得脱扣（滑牙）、变形或断裂，当卸载后，应能用手将螺母旋出。根据螺纹的规格、等级等情况，国标GB/T 3098.2－2000（idt ISO 898.2-2: 1992）《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》给出了具体的“保证载荷”值。对应上述支架连接件的情况，此时的螺栓为8.8级，螺母为8级，则应为17.2 kN。

图2 支架螺孔的滑牙、拉脱

不可否认，对于那些通用螺母和位于一般工件上的螺孔，这项指标对产品质量带来的风险、影响是很小的，因此“保证载荷”通常不一定检测，从而往往容易被忽视。但其实，应注意到，图2中支架上的那个螺孔还不是真正意义上的螺母。相比一般的螺母，它的刚性、强度更差。在德国大众，这一类零件被称为是“带有螺纹孔的钢板”，由此而形成的薄板状螺栓连接与一般的螺栓连接有相当大的差别。为此，德国大众汽车公司已在ISO 898-2的基础上，专门编写了企业标准VW 01045-2004《对带有螺纹孔的钢板的要求》。这个标准虽然十分简短，但其中就有一段的叙述，明确地引用上述ISO 898-2的要求，需进行“保证载荷”的测试。毫无疑问，上述这个“支架”连接件正是属于这一类性质的工件。但是生产支架的工厂在制造过程对这项质量特性值还缺少足够的重视，而之后在由总成厂所进行的相应试验则表明，正是这一指标的不合格导致了质量问题。利用随机抽取的新的“支架”样件来进行这项工作，具体实施了3组实验后的结果为：1号样件和2号样件分别在远离保险载荷的额定值即在15.9 kN和11.9 kN时已经滑牙（脱扣），而3号样件虽然“支撑”到了17.2 kN时，但卸载后无法用手拧出，利用扳手也十分艰难，故得出的结论是全部不合格。

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

来稿日期：2012-05-11

朱正德（1945－），男，教授级高级工程师，主要研究方向为计量与检测。