螺母的形狀和位置公差標(biāo)準(zhǔn)探討

鐘 慧 鐘昊洋

（1.中國航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件制造有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550014；2.中航國際貿(mào)易（福建）有限公司，福建 福州 350001）

形狀和位置公差（簡稱形位公差）是機(jī)械零件設(shè)計(jì)圖樣上的重要技術(shù)要求，它是表達(dá)零件幾何精度的重要指標(biāo)之一。而零件的幾何精度又是產(chǎn)品動、靜態(tài)幾何精度的重要組成部分，是保證零件互相配合的基本條件之一。

零件的幾何要素按其功能可分為結(jié)合要素、傳動要素、導(dǎo)引要素、支承要素和結(jié)構(gòu)要素等類別。形位誤差對各類要素的功能均會產(chǎn)生不良影響。因此，對零件的幾何要素規(guī)定適當(dāng)?shù)男挝还?，在圖樣上合理地規(guī)定形位公差是非常必要的。對于緊固件，形位公差更是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，是保證緊固件機(jī)械性能的重要指標(biāo)。

1 螺母形位公差現(xiàn)狀

形位公差是機(jī)械零件設(shè)計(jì)要求的一個(gè)不可缺少的內(nèi)容，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC2（一般用途緊固件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會），1978年首次制定了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4759，2000年對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，ISO4759標(biāo)準(zhǔn)分為3個(gè)部分，其中第一部分為ISO4759-1《螺栓、螺釘、螺柱和螺母 產(chǎn)品等級A、B和C級》、第二部分為ISO 4759-2《螺紋直徑為1～3mm，產(chǎn)品等級F、用于緊密機(jī)械的螺栓、螺釘和螺母》，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了普通緊固件的尺寸公差和形位公差，我國已經(jīng)分別將標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，即GB/T3103.1-2002和GB/T3103.2-1982。

ISO/TC20/SC4（航空航天緊固件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會）為航空航天緊固件制定了相應(yīng)的形位公差標(biāo)準(zhǔn)。1987年首次發(fā)布了ISO8788：1987《航空航天－螺母形狀和位置公差》。2000年對這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，為ISO8788：2000《航空航天用公制螺母的形狀和位置公差》。1996年中國航空工業(yè)總公司批準(zhǔn)發(fā)布了HB 7361-1996《螺母形狀和位置公差》。

2 標(biāo)準(zhǔn)適用情況對比

GB/T 3103.1-2002與ISO 4759-1用于產(chǎn)品等級為A、B和C級的螺栓、螺釘、螺柱和螺母，以及產(chǎn)品等級為A級的自攻螺釘。

GB/T 3103.2-1982與ISO 4759-2用于螺紋直徑為1mm～3mm、產(chǎn)品等級為F級的螺栓、螺釘和螺母的公差。

HB 7361-1996與ISO 8788：2000用于螺紋直徑2mm～39mm航空航天螺母。

3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)容差異的比較和分析

GB/T 3103.2-1982由于僅限于螺紋直徑為1mm～3mm的螺母與其它標(biāo)準(zhǔn)不具可比性，GB/T3103.1-2002等同采用了ISO 4759-1，因此，本文針對GB/T 3103.1-2002標(biāo)準(zhǔn)A級螺母、HB 7361-1996、ISO 8788：2000規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行比較和分析。

3.1 螺母支承面的平面度或直線度

ISO 8788：2000規(guī)定具有扳擰結(jié)構(gòu)的普通螺母、開槽螺母和自鎖螺母其平面度，見圖1，對于普通螺母，平面度公差適用于兩個(gè)面。平面不允許凸起，平面度公差為確定值0.05mm。

圖1 螺母支承面的平面度

GB/T 3103.1-2002規(guī)定螺母支承面形狀允許誤差為螺紋孔直徑與支承面最大直徑間徑向線的直線度0.05D（D為螺紋大徑）。以M10螺母為例，螺母支承面徑向線直線度為：0.05×10=0.05mm。

HB 7361-1996沒有規(guī)定。

對于M10螺母以上規(guī)格的螺母，平面度要求GB/T3103.1-2002標(biāo)準(zhǔn)低于ISO 8788：2000標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 螺母支承面的垂直度或全跳動

HB 7361-1996和ISO 8788：2000規(guī)定具有扳擰結(jié)構(gòu)的普通螺母、開槽螺母、自鎖螺母、鉚裝螺母支承面的垂直度，見圖2，對于普通螺母，垂直度公差適用于兩個(gè)面；托板螺母支承面的垂直度見圖3。公差值Y和U取決于尺寸K，見圖4。以圖4扳擰螺母為例，當(dāng)K=14時(shí)，支承面相對于螺紋軸線的垂直度公差為0.10mm。

圖2 螺母支承面的垂直度

圖3 托板螺母支承面的垂直度

圖4 螺母形位公差取值尺寸

GB/T 3103.1-2002規(guī)定具有扳擰結(jié)構(gòu)的普通螺母支承面的全跳動公差，對其它類型螺母沒有規(guī)定。以圖5扳擰螺母為例，當(dāng)K=14 mm時(shí)，支承面相對于螺紋軸線的全跳動公差為0.29mm。

3.3 螺母扳擰面對稱度或位置度

HB 7361-1996和ISO 8788：2000規(guī)定普通六角螺母、開槽六角螺母、尼龍嵌件六角自鎖螺母扳擰面對稱度，見圖5，公差值按螺紋公稱直徑確定，以M6螺母為例，扳擰面相對于螺紋軸線的對稱度公差為0.30mm；六角法蘭盤自鎖螺母扳擰面對稱度見圖6，公差值按扳擰尺寸確定，以扳擰尺寸等于10 mm為例，扳擰面相對于螺紋軸線的對稱度公差為0.20mm；十二角法蘭盤自鎖螺母扳擰面對稱度為0.40mm。

圖5 六角螺母扳擰面對稱度

圖6 六角法蘭盤螺母扳擰面對稱度

GB/T 3103.1-2002規(guī)定扳擰螺母扳擰面的位置度公差，公差值按扳擰尺寸確定，為2IT13（公差等級），以扳擰尺寸等于10 mm為例，扳擰螺母相對于螺紋軸線的位置度公差為0.44mm；對于十二角法蘭盤自鎖螺母沒有規(guī)定。

3.4 開槽螺母槽的對稱度或位置度

HB7361-96和ISO 8788：2000規(guī)定開槽螺母槽的對稱度，見圖7，公差值按螺紋公稱直徑確定，以M6螺母為例，槽的對稱度為0.20mm。

圖7 開槽螺母槽的對稱度

GB/T 3103.1-2002規(guī)定開槽螺母槽的位置度，公差值按螺紋公稱直徑確定，為2IT13，以M6螺母為例，開槽螺母槽相對于螺紋軸線的位置度公差為0.36mm。

3.5 螺母鎖絲孔的位置度

ISO 8788：2000規(guī)定螺母鎖絲孔相對于螺紋軸線和螺母支承面的位置度為Φ0.40mm，見圖8。HB7361-1996和GB/T 3103.1-2002沒有規(guī)定。

圖8 螺母鎖絲孔的位置度

3.6 螺母法蘭盤跳動

HB 7361-1996和ISO 8788：2000規(guī)定六角螺母和十二角螺母法蘭盤跳動，見圖9，公差值按螺紋公稱直徑確定，以M6螺母為例，螺母法蘭盤相對于螺紋軸線的的跳動為0.2mm。

圖9 螺母法蘭盤跳動

GB/T 3103.1-2002規(guī)定螺母法蘭盤相對于螺紋軸線的位置度，公差值按法蘭盤直徑確定，為2IT14。

GB/T 3103.1-2002要求低于HB 7361-1996和ISO 8788：2000。

3.7 螺母沉孔同軸度

HB 7361-1996和ISO 8788：2000規(guī)定螺母沉孔的同軸度，見圖10；GB/T3103.1-2002沒有規(guī)定。

3.8 鉚裝螺母凸緣對稱度

圖10 螺母沉孔同軸度

ISO 8788：2000規(guī)定鉚裝螺母凸緣外部相對于螺紋軸線的對稱度為0.05mm，凸緣槽相對于螺紋軸線的對稱度為0.2mm，見圖11。HB 7361-1996和GB/T3103.1-2002沒有規(guī)定。

圖11 鉚裝螺母凸緣對稱度

3.9 鉚裝螺母擴(kuò)口段同軸度

ISO 8788：2000規(guī)定鉚裝螺母擴(kuò)口段外徑相對于螺紋軸線的同軸度為Φ0.1mm，擴(kuò)口段內(nèi)孔相對于螺紋軸線的同軸度為Φ0mm，見圖12；HB 7361-1996和GB/T 3103.1-2002沒有規(guī)定。

圖12 鉚裝螺母擴(kuò)口段同軸度

3.10 螺母鉚釘孔位置度

HB 7361-1996和ISO 8788：2000規(guī)定托板螺母鉚釘孔相對于螺紋軸線的位置度為Φ0.2mm，見圖13～15；GB/T 3103.1-2002沒有規(guī)定。

圖13 螺母鉚釘孔位置度

圖14 螺母鉚釘孔位置度

圖15 螺母鉚釘孔位置度

4 標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

對于國家通用緊固件螺母用GB/T3103.1-2002《緊固件公差 螺栓、螺釘、螺柱和螺母》等標(biāo)準(zhǔn)，等同采用了相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO4759，但與航空航天螺母用的標(biāo)準(zhǔn)相比，其形狀和位置公差的要求要寬松許多，主要表現(xiàn)兩個(gè)方面：一個(gè)是檢測的項(xiàng)目相對較少，另一個(gè)是相同項(xiàng)目公差值要求較大。

航空航天螺母用標(biāo)準(zhǔn)HB7361-1996《螺母的形狀和位置公差》，是在ISO8788-1987的基礎(chǔ)上編制的。該標(biāo)準(zhǔn)在航空行業(yè)應(yīng)用了十余年，為航空行業(yè)緊固件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定和各個(gè)型號的研制起到了重要作用。但是國際標(biāo)準(zhǔn)ISO8788在2000年修訂后，航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)沒有及時(shí)進(jìn)行修訂，在標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求上與國際標(biāo)準(zhǔn)存在差異。