1、1技师论文工种：装配钳工论文题目：浅谈柴油机气缸盖螺栓拧紧力矩在实际生产过程中的控制方法班 级：14 装修技师姓 名：侯则名等 级：技师准考证号：指导老师：陈博范学院系部：淄博市技师学院机械工程系日 期：2015 年 10 月 4 号1目录目录2摘要3关键词3论文主体3一、 存在的问题31、 柴油机的“三漏”32、 存在的问题3二、 改进6三、 改进后的效果6四、 改进的在使用中应注意事项8五、 结束语9六、 致谢9参考文献93浅谈柴油机气缸盖螺栓拧紧力矩在实际生产过程中的控制方法摘要：本文主要阐述了实际生产过程中一些能合理、有效控制柴油机气缸盖螺栓拧紧力矩稳定达到工艺要求，且保证各螺栓拧紧力
2、矩均匀、稳定的一些的控制手段和方法。并通过工艺试验的方法，确定出气缸盖螺栓的拧紧顺序、拧紧方法，从而减少因气缸盖螺栓拧紧力矩达不到工艺要求或各螺栓拧紧力矩不均匀造成的柴油机“三漏”装试故障，减少柴油机因气缸盖螺栓拧紧力矩不合格造成的返工及“三包”维修费用的增加。关键词： 柴油机气缸盖螺栓拧紧力矩控制方法。论文主体 ：一、存在的问题1、柴油机“三漏”气缸盖是柴油机中结构最复杂、机械负荷和热负荷最高的零件之一 ，它集供油系统、配气系统、燃烧系统、水道及进排气道组成。柴油机气缸盖与缸体连接用气缸盖螺栓拧紧力矩如果不能稳定达到工艺要求，且各螺栓拧紧力矩不均匀，将直接导致气缸盖与缸体连接处不能有效密封，
3、降低压缩比导致柴油机在气缸盖垫片处出现漏气、漏水、漏油等“三漏”问题，从而降低柴油机整体性能，使得柴油机的动力性、经济性、工作可靠性下降。2、存在的问题柴油机“三漏”的危害性很大：一是增加了油料消耗，浪费能源，增加作业成本；二是加速了机械零件磨损，技术状态恶化，功率下降；三是缩短了机械零件的使用寿命，加大修理费用；四是容易发生事故；五是影响车容车貌和机器整洁；六是污染环境，甚至出现整机报废的恶果。我公司生产 100、102 系列柴油机的气缸盖均为整体式结构，气缸盖螺栓螺纹为 M142 具有高强度的普通螺纹，强度等级为 10.912.9，材料牌号为 40Cr 钢，硬度为 3238HRC，金相组织
4、要求 13 级（JB/T8837-2000） ，抗拉强度 1103Mpa 以上, 采用先热处理后碾制螺纹，螺纹表面有压应力疲劳强度好，螺纹精度高。因其特殊的结构缸盖螺栓在装配时属死拧紧不加任何弹性锁紧装置，而是依靠其自锁功能、锪孔与螺栓肩面的磨檫力及涂螺纹紧3固胶（化学方法）来进行防松。缸盖螺栓共有三种规格：173M142（四颗） 、125M142（十颗） 、111M142（四颗） ，每台共计有 18 颗。因现行工艺水平及实际生产现状，目前我公司还没能实现 18 颗螺栓一起拧紧，如何能保证 18 颗螺栓拧紧力矩能稳定达到工艺要求范围且均匀性较好，一直是我们追求和探索的目标。现在我们从工艺、实际
5、操作过程、检验手段等方面阐述一下控制气缸盖拧紧力矩的方法和手段。气缸盖螺栓拧紧力矩主要指气缸盖和缸体连接螺栓的拧紧顺序和拧紧力矩。拧紧气缸盖各螺栓时，应分数次逐步拧紧到规定的力矩,并按先中间、后两边、对角交叉的原则进行。目前我公司气缸盖螺栓拧紧工序工艺要求为：各气缸盖螺栓按规格放入相应的装配位置时，先人工导向预拧 12 牙，然后用四头缸盖螺栓定扭矩拧紧机按下图拧紧顺序分五次拧紧全部共 18 颗螺栓，其拧紧顺序为： 1、2、4、5 3、6、7、10 9、8、12、13 11、14、15、16 17、18。因装配工艺需要，此次装配拧紧时 3、5、11、13 处必须同时装配专用的工艺摇臂和气缸盖螺栓
6、各 4 件，气缸盖螺栓全部拧紧到工艺力矩后，需拆除工艺螺栓和工艺摇臂，然后装配相应的摇臂部件和 4 件气缸盖螺栓，最后用二头缸盖螺栓定扭矩拧紧机按 3、5 11 13 的拧紧顺序分三次拧紧 4 颗气缸盖螺栓到工艺力矩要求。缸盖螺栓拧紧顺序如下图所示：3原我公司气缸盖螺栓拧紧时为人工先用气扳机按 118 工艺拧紧顺序预紧，再用指针式扭力扳手按顺序复紧到拧紧力矩 160200N.m。这种拧紧方式螺栓拧紧力矩全靠操作者人为控制，人为影响因素较大，时常出现漏拧紧、漏复紧、螺栓拧紧力矩不能稳定达到工艺要求、装配质量波动较大等问题，即使操作者能认真严格按工艺要求操作，但因复紧、检验用的扭力扳手均为老式指针
7、式扳手，复紧、检验时全凭操作者、检验员在操作过程中的手眼协调能力和操作技巧，各螺栓拧紧力矩即使能达到工艺要求范围，因其均匀性不稳定，且操作者劳动强度较大，也无法在整个劳动时间内保持拧紧力矩的稳定性。为进一步提高气缸盖螺栓拧紧力矩质量，并且提高气缸盖螺栓拧紧工序的工作节拍，减轻操作人员的劳动强度，我公司后来在流水线上购置了两台电脑控制的气缸盖螺栓拧紧机，设立了两个工位拧紧气缸盖螺栓，其中一台为四头缸盖螺栓定扭矩拧紧机，另一台为二头缸盖螺栓定扭矩拧紧机，二台拧紧机的拧紧方式均为扭矩控制转角监控，先预紧再终紧到规定力矩。同时购置了两种新式的定值扭力扳手分别用于人工复紧和检验，电脑控制的定扭矩拧紧机的
8、引入，大大提高了气缸盖螺栓拧紧力矩的稳定性，气缸盖螺栓拧紧质量得到大幅提升，而新的检验用定值扳手的投入使用也提高了检验的有效性，柴油机试车过程及“三包”反馈因气缸盖螺栓拧紧力矩达不到要求或拧紧力矩不均匀造成的故障率大幅下降。但在实际装配过程中，因拧紧机与扭力扳手的偏差、拧紧机垂直拧紧与倾斜拧紧的拧紧值有明显变化、拧紧机的第四轴的套筒与缸盖有磨擦等现象，以及检验抽检测量方法的选用，这些因素都会造成气缸盖在装配过程中出现拧紧力矩的不均衡，因而产生了相应的装配质量隐患。经测量，装配中定扭矩拧紧机的显示值与校验拧紧机的标定仪显示值间的误差仅在 3%之间，而在实际检验过程中，采用相同的检验工具，使用不用
9、的检测方法，测量人不一样，其测量结果却相差较大。就如同一个人，采用同一把指针式扭矩扳手进行检验时发现，若采用一般的“拧紧检测法” ，则气缸盖螺栓拧紧力矩测量值与拧紧机电脑显示值误差一般在 2030 N.m，若采用“转角检测法” ，则气缸盖螺栓拧紧力矩测量值与拧紧机电脑显示值误差一般在 1015N.m。3检验过程中我们还发现用电脑控制的气缸盖螺栓拧紧机第一次拧紧的一组螺栓中（四颗） ，除第一道气缸盖螺栓（第一次拧紧时仅作为工艺螺栓）外，其余三颗螺栓均出现不同程度的回松现象，特别是第四轴因拧紧套筒与缸盖间有摩擦，螺栓拧紧力矩回松现象更明显。产生这一现象主要原因是在实际工作中因气缸盖螺栓不是全部螺栓
10、一次拧紧，而是多次拧紧，由于气缸盖与缸体间的气缸盖垫片在外力作用下的弹性变形，造成先拧紧的螺栓有回松现象。为保证柴油机整机装配质量，在发现这一问题时，车间及时提出处理办法，即在用电脑控制的气缸盖螺栓拧紧机将气缸盖螺栓全部拧紧完毕后，再用定值扭力扳手人工复紧最先拧紧一组气缸盖螺栓中出现回松的其余三颗螺栓，此措施经公司技术部门认可，列入工艺要求。二、改进随着公司整机质量的提升要求，技术部门又先后对气缸盖垫片的各气道、水道、缸孔的材质等进行了改进设计，特别是随着硅胶密封圈气缸盖垫片及增压机、中冷机专用不锈钢缸孔气缸盖垫片的相继批量投入使用，气缸盖螺栓拧紧力矩的稳定性也随之出现了波动，特别是 2007
11、 年上半年，在公司内部整机装配质量抽查过程中发现在拧紧机正常工作状态下，出现了部分螺栓拧紧力矩低于工艺要求值，最低甚至出现 145N.m，公司责成车间对此情况进行质量追溯产生的返工，造成大量人力、物力浪费，而这一时期“三包”反馈因缸盖螺栓拧紧力矩不均衡造成的冲气缸床、漏水、漏气、漏油等故障也逐渐增多。三、改进后的效果公司对此问题非常重视，组织设备、质检、技术、车间等多方人员从装机零件、设备、拧紧方法、测量方法等方面展开工作，分别进行工艺摸底试验，逐个排查，以便找出问题所在，寻求最佳解决办法，以下为工艺试验相关数据及试验结果：2007 年 5 月 19 日与 6 月 30 日各部门联合工艺试验结
12、果：1、分别测试数据检测结果显示，拧紧机的显示值与标定仪的标定值的偏差在-0.2-+5N.m 之间，两者的波动均在工艺规定的范围之内，所以根据此结果认为拧紧机的显示值是稳定、正确的（具体数值及曲线见 附 1“装配车间拧紧机稳定性试验表” ） 。32为了验证拧紧机与扭力扳手的偏差，安排了扭力扳手与拧紧机的对比性试验，根据本次试验结果并结合附 1、附 3 中的试验值表明，扭力扳手的拧紧值普遍大于拧紧机显示值且数显扭力扳手要比指针扭力扳手工作更稳定（ 具体数值见附 1 及 附 2“装配车间扭力扳手对比试验表” ） 。3针对现场操作者反映垂直拧紧与倾斜拧紧的拧紧值有明显变化的问题，专门在缸盖四轴拧紧机
13、上进行了拧紧机的垂直拧紧与倾斜拧紧试验（倾斜拧紧方式比正常工作时更加倾斜） 。结果表明，在现场进行拧紧工作时，操作者拧紧姿势的轻微不同对拧紧结果基本无影响（具体数值见附 3“装配车间拧紧机垂直性拧紧值试验表” ） 。4对主轴承盖两轴拧紧机的试验表明，其单轴校验值与两轴拧紧值均在工艺范围之内且正负偏差较小，扭力扳手值普遍大于拧紧机显示值（具体数值见附 4“主轴承盖两轴拧紧机稳定性试验表”及“装配车间主轴承盖两轴拧紧机均匀性试验表” ） 。5在 6 月 30 日试验过程中发现拧紧机的第四轴的套筒与缸盖有磨擦现象后，扭力扳手复检值明显下移（见附 1、附 4） ，针对这一现象，于 7 月 8日安排了磨
14、擦性试验，但现场缸盖只有一个孔（第二颗）有明显擦痕，结果表明磨擦对拧紧结果有影响（具体数值见 附 5“装配车间缸盖四轴拧紧机磨擦性试验表”及 附 1“装配车间拧紧机稳定性试验表” ） 。6 针对现场反映的缸盖四轴拧紧机在四轴联动工作时其拧紧值不稳定的情况，对缸盖四轴拧紧机进行了四轴联动的重复性试验，试验结果表明：（1）在不加气缸垫片的情况下，拧紧机的两次重复拧紧无明显变化，用扭力扳手复紧值大多高于拧紧机显示值。 （2）加气缸垫片后见 附 6.2 拧紧机重复性试验表（加气缸垫片） ，可得如下结论：a)第一次全部螺栓拧紧后，复检普遍有回松现象（第二轴除外，因第二轴是工艺摇臂，用扭力扳手复检误差波动
15、较大） 。规律是先紧的回松得多，如第三轴第一次复检，要求195N.m，复检值 161.3N.m，相差 33.7N.m，结合结论 2 分析，其实际值己低于 160N.m。b)不换气缸床第二次拧紧后，回松情况大为缓解，其回松差值最大为 14.2N.m。根据以上情况，分析认为在实际工作中因不是全部螺栓一次拧紧，由于气缸床弹性变形的影响，在拧紧机依次把全部螺栓拧紧后，先拧紧的螺栓有回松现象且回松值可达 30N.m 左右。37根据附 2、附 6.1、附 6.2 分析，不论是否加气缸垫片，两次复检的偏差有同趋势的趋势向，怀疑与缸体缸盖的结构有关。四、改进后在使用中应注意事项根据以上工艺试验结果，现技术部门
16、重新修订工艺，要求气缸盖螺栓在用二头和四头缸盖螺栓定扭矩拧紧机拧紧完毕后需用定扭力扳手对、道缸盖螺栓按拧紧顺序要求手工复紧一遍，复紧力矩 190 N.m。复检时，检验人员使用扭力扳手用力要均匀、划线要细，当发现复检值偏大时，要再次复检。因扭力扳手的值有波动，通常要比拧紧机的显示值高约10N.m，在检验时应考虑重新校验，以确定扭力扳手检定值。拧紧机第四轴在运行时与缸盖干涉现象已按工艺所确定方案得到解决。在气缸盖垫片的材质选用上，也采取新的工艺方案、采用新型的高分子弹性材料（有极好的耐高温(250-300)和耐低温(-40-60)性能,有良好的生理稳定性,而且能够经受反复多次苛刻和消毒条件,具有极
17、佳的回弹性和永久变形小的硅橡胶密封圈气缸盖垫片及专用不锈钢缸孔气缸盖垫片）及在缸盖螺栓前端正确涂螺纹紧固胶（乐泰 277） ，同时加强操作者正确使用拧紧机的培训，以改善回松状况。此措施一经实行，原缸盖螺栓会回松现象得到明显扼制。因上述措施的采取，缸盖螺栓拧紧力矩不均衡造成的装试故障及“三包”反馈故障逐月下降，但因需人工全数复紧，气缸盖螺栓拧紧工序操作人员劳动强度有所加大，生产节拍有所下降，这就促使我们不断探索，以期能找到一个最佳的、有效的控制手段，使我公司产品质量稳步提高。结束语：通过工艺试验，重新修订工艺，选用气缸盖垫片新材料，制定新的有效的控制手段和方法，目前已能合理、有效控制柴油机气缸盖
18、螺栓拧紧力矩稳定达到工艺要求，使我车间的气缸盖拧紧装配质量有了很大的提高，原因气缸盖螺栓拧紧力矩不均衡所造成的装试故障及“三包”反馈故障基本杜绝。致谢本文在撰写过程中，得到了训练中心、同事的大力帮助，特装公司的指导，并对本文的修改提供了宝贵意见和建议，在此表示衷心的感谢。由于本人水平有限，文中难免有误漏欠妥之处，恳请各位师傅、老师多3提宝贵意见及指正，以便于在今后的工作水平上有所提高，丰富自己的专业知识。N.m：在单位长度（1 米）的力臂处作用的力在圆心处受到的扭矩即为N.m。参考文献1、2、3、4、3（附 1）装配车间拧紧机稳定性试验表一、缸盖四轴拧紧机第一次拧紧值（N.m）第二次拧紧值（N
19、.m）第三次拧紧值（N.m）第四次拧紧值（N.m）第五次拧紧值（N.m）轴号(第一轴)上次 本次 上次 本次 上次 本次 上次 本次 上次 本次拧紧机显示值190.3 190.3 190.6 190.2 190.2标定仪显示值190 191.0 190.2 192.6 190.2 192.6 190.4 192.2 190.1 190.4扭力扳手值197 205.3 182 197.8 197 198.6 170 202.2 177 199.1拧 紧 机 显 示值 190.3 190.3 190.6 190.2 190.2标 定 仪 显 示值 （ 5月 19日 ）190 190.2 190.2
20、 190.4 190.1标 定 仪 显 示值 191 192.6 192.6 192.2 190.4扭 力 扳 手 值（ 5月 19日 ） 197 182 197 170 177扭 力 扳 手 值 205.3 197.8 198.6 202.2 199.1缸 盖 四 轴 拧 紧 机 （ 一 轴 ）1601701801902002101 2 3 4 5拧 紧 次 数拧紧值（N.m）拧 紧 机 显 示 值 标 定 仪 显 示 值 （ 5月 19日 ） 标 定 仪 显 示 值扭 力 扳 手 值 （ 5月 19日 ） 扭 力 扳 手 值注：1.表中的上次指 5 月 19 日进行的测试，表中上次拧紧机显示值未填是因为在做试验时拧紧机显示值与标定仪显示值的偏差未超过 3%2.表中的扭力扳手值两次均用的是数显扭力扳手。3.表中上次第一、二、三次拧紧不装缸套和气缸床，第四、五次装缸套、硅胶、锦州气缸床。本次试验五次拧紧均装锦州气缸床，但未装硅胶。4.本次试验同一轴每次拧紧同轴不同孔，拧紧后不再回松
