螺母的形状和位置公差标准探讨

钟 慧 钟昊洋

（1.中国航空工业标准件制造有限责任公司，贵州 贵阳 550014；2.中航国际贸易（福建）有限公司，福建 福州 350001）

形状和位置公差（简称形位公差）是机械零件设计图样上的重要技术要求，它是表达零件几何精度的重要指标之一。而零件的几何精度又是产品动、静态几何精度的重要组成部分，是保证零件互相配合的基本条件之一。

零件的几何要素按其功能可分为结合要素、传动要素、导引要素、支承要素和结构要素等类别。形位误差对各类要素的功能均会产生不良影响。因此，对零件的几何要素规定适当的形位公差，在图样上合理地规定形位公差是非常必要的。对于紧固件，形位公差更是其结构设计的基本要求，是保证紧固件机械性能的重要指标。

1 螺母形位公差现状

形位公差是机械零件设计要求的一个不可缺少的内容，国际标准化组织ISO/TC2（一般用途紧固件标准化技术委员会），1978年首次制定了国际标准ISO 4759，2000年对标准进行了修订，ISO4759标准分为3个部分，其中第一部分为ISO4759-1《螺栓、螺钉、螺柱和螺母 产品等级A、B和C级》、第二部分为ISO 4759-2《螺纹直径为1～3mm，产品等级F、用于紧密机械的螺栓、螺钉和螺母》，标准规定了普通紧固件的尺寸公差和形位公差，我国已经分别将标准转换为相应的国家标准，即GB/T3103.1-2002和GB/T3103.2-1982。

ISO/TC20/SC4（航空航天紧固件标准化技术委员会）为航空航天紧固件制定了相应的形位公差标准。1987年首次发布了ISO8788：1987《航空航天－螺母形状和位置公差》。2000年对这个标准进行了修订，为ISO8788：2000《航空航天用公制螺母的形状和位置公差》。1996年中国航空工业总公司批准发布了HB 7361-1996《螺母形状和位置公差》。

2 标准适用情况对比

GB/T 3103.1-2002与ISO 4759-1用于产品等级为A、B和C级的螺栓、螺钉、螺柱和螺母，以及产品等级为A级的自攻螺钉。

GB/T 3103.2-1982与ISO 4759-2用于螺纹直径为1mm～3mm、产品等级为F级的螺栓、螺钉和螺母的公差。

HB 7361-1996与ISO 8788：2000用于螺纹直径2mm～39mm航空航天螺母。

3 标准规定内容差异的比较和分析

GB/T 3103.2-1982由于仅限于螺纹直径为1mm～3mm的螺母与其它标准不具可比性，GB/T3103.1-2002等同采用了ISO 4759-1，因此，本文针对GB/T 3103.1-2002标准A级螺母、HB 7361-1996、ISO 8788：2000规定的内容进行比较和分析。

3.1 螺母支承面的平面度或直线度

ISO 8788：2000规定具有扳拧结构的普通螺母、开槽螺母和自锁螺母其平面度，见图1，对于普通螺母，平面度公差适用于两个面。平面不允许凸起，平面度公差为确定值0.05mm。

图1 螺母支承面的平面度

GB/T 3103.1-2002规定螺母支承面形状允许误差为螺纹孔直径与支承面最大直径间径向线的直线度0.05D（D为螺纹大径）。以M10螺母为例，螺母支承面径向线直线度为：0.05×10=0.05mm。

HB 7361-1996没有规定。

对于M10螺母以上规格的螺母，平面度要求GB/T3103.1-2002标准低于ISO 8788：2000标准。

3.2 螺母支承面的垂直度或全跳动

HB 7361-1996和ISO 8788：2000规定具有扳拧结构的普通螺母、开槽螺母、自锁螺母、铆装螺母支承面的垂直度，见图2，对于普通螺母，垂直度公差适用于两个面；托板螺母支承面的垂直度见图3。公差值Y和U取决于尺寸K，见图4。以图4扳拧螺母为例，当K=14时，支承面相对于螺纹轴线的垂直度公差为0.10mm。

图2 螺母支承面的垂直度

图3 托板螺母支承面的垂直度

图4 螺母形位公差取值尺寸

GB/T 3103.1-2002规定具有扳拧结构的普通螺母支承面的全跳动公差，对其它类型螺母没有规定。以图5扳拧螺母为例，当K=14 mm时，支承面相对于螺纹轴线的全跳动公差为0.29mm。

3.3 螺母扳拧面对称度或位置度

HB 7361-1996和ISO 8788：2000规定普通六角螺母、开槽六角螺母、尼龙嵌件六角自锁螺母扳拧面对称度，见图5，公差值按螺纹公称直径确定，以M6螺母为例，扳拧面相对于螺纹轴线的对称度公差为0.30mm；六角法兰盘自锁螺母扳拧面对称度见图6，公差值按扳拧尺寸确定，以扳拧尺寸等于10 mm为例，扳拧面相对于螺纹轴线的对称度公差为0.20mm；十二角法兰盘自锁螺母扳拧面对称度为0.40mm。

图5 六角螺母扳拧面对称度

图6 六角法兰盘螺母扳拧面对称度

GB/T 3103.1-2002规定扳拧螺母扳拧面的位置度公差，公差值按扳拧尺寸确定，为2IT13（公差等级），以扳拧尺寸等于10 mm为例，扳拧螺母相对于螺纹轴线的位置度公差为0.44mm；对于十二角法兰盘自锁螺母没有规定。

3.4 开槽螺母槽的对称度或位置度

HB7361-96和ISO 8788：2000规定开槽螺母槽的对称度，见图7，公差值按螺纹公称直径确定，以M6螺母为例，槽的对称度为0.20mm。

图7 开槽螺母槽的对称度

GB/T 3103.1-2002规定开槽螺母槽的位置度，公差值按螺纹公称直径确定，为2IT13，以M6螺母为例，开槽螺母槽相对于螺纹轴线的位置度公差为0.36mm。

3.5 螺母锁丝孔的位置度

ISO 8788：2000规定螺母锁丝孔相对于螺纹轴线和螺母支承面的位置度为Φ0.40mm，见图8。HB7361-1996和GB/T 3103.1-2002没有规定。

图8 螺母锁丝孔的位置度

3.6 螺母法兰盘跳动

HB 7361-1996和ISO 8788：2000规定六角螺母和十二角螺母法兰盘跳动，见图9，公差值按螺纹公称直径确定，以M6螺母为例，螺母法兰盘相对于螺纹轴线的的跳动为0.2mm。

图9 螺母法兰盘跳动

GB/T 3103.1-2002规定螺母法兰盘相对于螺纹轴线的位置度，公差值按法兰盘直径确定，为2IT14。

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

3.7 螺母沉孔同轴度

HB 7361-1996和ISO 8788：2000规定螺母沉孔的同轴度，见图10；GB/T3103.1-2002没有规定。

3.8 铆装螺母凸缘对称度

图10 螺母沉孔同轴度

ISO 8788：2000规定铆装螺母凸缘外部相对于螺纹轴线的对称度为0.05mm，凸缘槽相对于螺纹轴线的对称度为0.2mm，见图11。HB 7361-1996和GB/T3103.1-2002没有规定。

图11 铆装螺母凸缘对称度

3.9 铆装螺母扩口段同轴度

ISO 8788：2000规定铆装螺母扩口段外径相对于螺纹轴线的同轴度为Φ0.1mm，扩口段内孔相对于螺纹轴线的同轴度为Φ0mm，见图12；HB 7361-1996和GB/T 3103.1-2002没有规定。

图12 铆装螺母扩口段同轴度

3.10 螺母铆钉孔位置度

HB 7361-1996和ISO 8788：2000规定托板螺母铆钉孔相对于螺纹轴线的位置度为Φ0.2mm，见图13～15；GB/T 3103.1-2002没有规定。

图13 螺母铆钉孔位置度

图14 螺母铆钉孔位置度

图15 螺母铆钉孔位置度

4 标准现状分析

对于国家通用紧固件螺母用GB/T3103.1-2002《紧固件公差 螺栓、螺钉、螺柱和螺母》等标准，等同采用了相应的国际标准ISO4759，但与航空航天螺母用的标准相比，其形状和位置公差的要求要宽松许多，主要表现两个方面：一个是检测的项目相对较少，另一个是相同项目公差值要求较大。

航空航天螺母用标准HB7361-1996《螺母的形状和位置公差》，是在ISO8788-1987的基础上编制的。该标准在航空行业应用了十余年，为航空行业紧固件产品标准的制定和各个型号的研制起到了重要作用。但是国际标准ISO8788在2000年修订后，航空行业标准没有及时进行修订，在标准的内容要求上与国际标准存在差异。