科普：德国工人拧螺栓，为何拧三圈回半圈？

armok.

你听说过吗，德国工人拧螺栓有一个拧三圈回半圈的说法，好多人都不知道是什么原因。

有这样一个故事：

同样品牌型号的汽车有原装进口和国内组装之分。在国内组装时一个细节让管理者相当头疼，德国原装时，工人拧螺丝严格按照作业指导书的要求执行进三圈再退回半圈；

在中国组装工厂也同样这样要求，但组装工人在最后回半圈时偷懒的比较多，但这是肉眼看不到的差异，随着时间的推移，那个半圈的影响就显现出来了。同样的汽车型号，国产车的某些部位明显比进口车故障和维修率高。

德国人对于工匠精神的严谨与执着让国人称赞。有些朋友会问直接拧两圈半不就完了嘛？但是事实是这样的吗？

在多数的德国高端机械设备的工厂里，对于特殊部位组装时，关于拧螺丝，是有严格的操作手册指导完成的，施加多大的扭矩都有明确规范。

其实，螺丝在拧紧后，为了防止松动，应额外施加一个预紧力，因此松半圈后预紧力将消除，螺丝在拧紧后处于弹性形变中，尤其是在高温和震动载荷的情况下，

长期这样持续压力会产生蠕变，螺丝变成塑性变形后，其强度会大幅下降甚至失效。退回半圈是让弹性形变恢复一些，同时消除预紧应力，

以后螺丝在持续压力的变形还是在弹性形变之中，产生塑性应变和失效的几率大幅降低，使螺丝能保持持续高强度的压力，而直接拧两圈半是达不到这样的效果。
02
拧紧过程的简要分析


1、541规则（即50%、40%、10%）

参见图A：通常情况下，在螺栓的拧紧过程中，实际转化为螺栓夹紧力的扭矩仅占10%，其余50%用于克服螺栓头下的摩擦力，40%用于克服螺纹副中的摩擦力，这就是“541”规则，主要反映夹紧力与摩擦力之间的关系。

但若施加一定的改善措施（如涂抹润滑油）或螺纹副中存有缺陷（如杂质、磕碰等），该比例关系会受到不同影响而改变。

armok.

2、螺栓连接件的特性

armok.

拧紧过程的主要变量：

-扭矩T：所施加的拧紧动力矩，单位牛米（Nm）；
-夹紧力F：连接体间的实际轴向夹（压）紧大小，单位牛（N）；
-摩擦系数U：螺栓头、螺纹副中等所消耗的扭矩系数；
-转角A：基于一定的扭矩作用下，使螺栓再产生一定的轴向伸长量或连接件被压缩而需要转过的螺纹角度。

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螺栓拧紧的控制方法



1. 扭矩控制法

定义：当拧紧扭矩达到某一设定的控制扭矩时，立即停止拧紧的控制方法。

优点：控制系统简单、直接，易于用扭矩传感器或高精度扭矩扳手来检查拧紧的质量。

缺点：控制精度不高（预紧力误差±25%左右），也不能充分利用材料的潜力。


2. 扭矩-转角控制法

定义：先把螺栓拧到一个不大的扭矩后，再从此点开始，拧一个规定的转角的控制方法。

优点：螺栓轴向预紧力精度较高（±15%），可以获得较大的轴向预紧力，且数值可集中分布在平均值附近。

缺点：控制系统较复杂，要测量扭矩和转角两个参数；且质检部门也不易找出适当的方法对拧紧结果进行检查。

3. 屈服点控制法

定义：把螺栓拧紧到屈服点后，停止拧紧的一种方法。

优点：拧紧精度非常高，预紧力误差可以控制在±8%以内；但其精度主要取决于螺栓本身的屈服强度。

缺点：拧紧过程需要对扭矩和转角曲线的斜率进行动态的、连续的计算和判断，控制系统的实时性、运算速度等都有较高的要求。

hzpyl

拧三圈回半圈
我认为是在用 弹簧垫圈 的情况下。

ttoto

那也是很早以前的事情了，很久以前都是用定力矩的扳手了。现在都是定力矩的电扳手了。

ylei12

螺栓最终是要拧紧的，只要拧紧了弹性形变应该一直存在，难道不应该拧紧？

huangmeilifan

hzpyl 发表于 2020-9-6 08:06
拧三圈回半圈
我认为是在用 弹簧垫圈 的情况下。

有道理，我也认为应该是有弹簧垫圈的情况下。

lizg

现在用电动，气动扳手咋退半圈啊？

jxnclff

感觉应该是大直径螺丝退半圈吧？6毫米螺丝退半圈，直接就松了。大力拧到快断了，退半圈勉强

mlhorizon

很多人编文章喜欢乱加料，“在中国组装工厂也同样这样要求，但组装工人在最后回半圈时偷懒的比较多”，宝马的沈阳工厂在内部排名前三，领先德国的工厂，这怎么说？

armok.

mlhorizon 发表于 2020-9-6 11:40
很多人编文章喜欢乱加料，“在中国组装工厂也同样这样要求，但组装工人在最后回半圈时偷懒的比较多”，宝马 ...

你在使用五毛辩论手法。使用这样的辩论手法，可能会被我封锁ID的。

armok.

ylei12 发表于 2020-9-6 09:40
螺栓最终是要拧紧的，只要拧紧了弹性形变应该一直存在，难道不应该拧紧？ ...

不是越来越好的。太紧没有弹性空间，只剩下刚性，就可能不耐用了。

kafeiwutang

我们这安装，车轮子已经全自动的了，机器人抓车轮，自动抓五个螺母，自动拧紧，老大说的这是不存在的。

cne53102

hzpyl 发表于 2020-9-6 08:06
拧三圈回半圈
我认为是在用 弹簧垫圈 的情况下。

没错，而且是那种会刮伤表面的弹簧垫圈

odazhou

搜 德国连接专家清晰讲解螺栓计算动画演示 视频
这是有原理的

albert_w

ttoto 发表于 2020-9-6 08:31
那也是很早以前的事情了，很久以前都是用定力矩的扳手了。现在都是定力矩的电扳手了。 ...

定扭力的拧法效果并不是最好的。 lz位的文章末尾也讲了这个观点。
给同样的扭矩，每个螺钉夹持力并不能保证一致。 所以拧螺钉这东西简单也简单， 复杂也复杂

zstu2012

VanZ7 发表于 2020-9-7 09:04
歪果仁拉屎是香的，我闻过，真的。

你还别说，公司一样的零件，德国的工人装出来的机器就是比国产的好，不是说人家多优秀，确实是国内的工人水平差；这种螺丝类的一点不简单，有一台做牛仔口袋的设备，就是靠调节几个螺丝形成压力，缝出来的效果就非常好，国内的上来就一顿拧，缝的差的一笔

3050311118

zstu2012 发表于 2020-9-7 09:30
你还别说，公司一样的零件，德国的工人装出来的机器就是比国产的好，不是说人家多优秀，确实是国内的工人 ...

口袋机？、、

microEC

某电视剧有这个场景，应该是人蒸汽管道上吧，

momo_li

VanZ7 发表于 2020-9-7 09:04
歪果仁拉屎是香的，我闻过，真的。

如果不认同别人观点，可以自己找一些目前车厂的操作规范，或者哪怕是别人发的科普资料也行，来证明自己的观点，无论严谨对错，楼主好歹发了相关的资料，为了抬杠而抬杠，有什么意思。

daFish

541规则（即50%、40%、10%）这个结论很吃惊，看来得拧紧点

AWEN2000

拧3圈退半圈没法操作
工厂基本上是气动螺丝刀

david9895

学习了”弹性区域“， 较真是一种生活的态度

Stm32Motor

https://www.sohu.com/a/489164500_121065195，特意去百度一下，看下拧螺丝还是一个技术活。

wochai

上周参加了一个石油石化密封方面的小会，讲到了螺纹紧固的问题，的确有些讲究。

z123

ttoto 发表于 2020-9-6 08:31
那也是很早以前的事情了，很久以前都是用定力矩的扳手了。现在都是定力矩的电扳手了。 ...
(引用自5楼)

但是实际时候发现，因为螺纹跟螺丝孔的误差问题，或者喷漆进入螺丝孔等，这些误差和阻碍都会导致拧螺丝时候阻力增大，这样定力矩就失去意义了；

所以定力矩的电动工具，看似完美，却碰上不完美的状态，失去了完美的意义——拆装显卡散热有感

ibmx311

通常是精度的事情，机床上的导轨也需要螺栓紧固。螺栓上的外螺纹也好，床身上攻牙的螺纹也好都要达到一定的标准往回退一点是一个约定俗成的操作方法。但国内面对螺纹一般连通止规都不想不愿意用，底孔也不标准，环规也不想用，各种做法都没什么意义，装逼犯在很多时候就认为别人都是装逼犯而装逼犯本身就认为自己已经是一个有逼的人不需要再装了