Коленчатые валы дизеля 5ТДФ.	Гильза цилиндра дизеля 5ТДФ.	Разрез поршня дизеля 5ТДФ.

По уточненным чертежам первых опытных образцов двигателя уже в 1960 г. приступили к разработке проектной технологии изготовления 5ТДФ, а с 1961 г. - к изготовлению рабочей технологической документации. С 1961 г. работы конструкторского бюро по доводке и совершенствованию конструкции дизеля 5ТДФ возглавил Л.Л. Голинец.

До 1965 г. дизели 5ТДФ выпускались отдельными сериями (партиями). Каждая последующая серия включала ряд разработанных и проверенных на стендах мероприятий, устранявших дефекты, выявленные в процессе испытаний и в ходе опытной эксплуатации в войсках. Однако фактическая наработка двигателей не превышала 150 ч.

Только к концу 1965 г. в результате внесения большого объема изменений в конструкцию двигателя и технологию его изготовления был достигнут приемлемый гарантийный срок работы двигателя — 300 ч, и то при условии его работы на моторном масле Ярославского завода, содержавшем малое количество серы и дорогостоящие присадки. Началось наращивание выпуска двигателей. В сентябре 1966 г. дизель 5ТДФ  прошел межведомственные испытания.