歐美緊固件驗收檢查標準解讀

任赤兵

（杭州大通三代科技有限公司， 浙江 杭州 311103）

0 引言

緊固件的生產特點是多品種、多規格、生產環節多、大批量生產，采用快速、高效、自動化生產的機器制造加工。由于使用機器設備的類型、鐓鍛方式（冷鐓或熱鐓）和不同的加工循環周期， 現代化的緊固件制造機械設備是連續生產（例如冷鐓機、滾絲機、連續式網帶熱處理爐、表面涂鍍層處理等），生產效率（60～800）件/min 的產量。 有時一個制造商生產的數量每天可多達上百萬件。

同時緊固件產品特性檢驗項目多， 不可能對產品進行百分之百的全數檢驗。 否則要花費很高的檢驗成本，尤其是破壞性試驗，要實施全數檢驗也是不可能的。 緊固件產品質量制約于材料、工藝、設備、工具、人和環境，甚至價格等多個因素的影響，要保證100%質量合格是根本不可能的，也沒有這個必要。 在交貨時對緊固件的驗收檢查如何用一種即經濟，又能真實地反映批產品質量水平，作為供需雙方驗收和判定產品是接收還是拒收的依據，只能采用抽樣檢驗來評判。

1 緊固件抽樣檢驗概述

抽樣檢驗程序是按一定驗收規則， 從交貨批N 中抽取一定的樣本n，進行檢驗后得出結論，來評判檢驗批N產品質量的合格性。 抽樣檢查程序見圖1。

圖1 抽樣檢驗程序

抽樣檢驗方案是通過隨機抽取小的樣本n， 按一定的驗收規則，在檢驗后來判定批量N 的產品質量狀態，就有可能會存在兩個抽樣檢驗的風險，見表1。

表1 抽樣檢驗的兩個風險

如何采用一個正確的抽樣檢驗方案， 來解決以上抽樣的二個風險，既能如實反映批的質量狀況，又能在驗收時雙方都有可信的接收質量水平。 同時， 對合格的產品批，是否有較高的接收概率？ 貿易雙方都希望，合格批應有較高的接收概率，不合格批要能拒收，這就是抽樣方案的把關能力。

目前國際上已發布的緊固件驗收標準， 以概率論為基礎，進行隨機抽樣，因而能夠避免抽樣過程中的人為誤差，保證樣本的代表性，已較好地、系統地解決了這個問題，合格批的接收和不合格批的拒收的概率風險，顧客的概率風險都低于10%。AQL95是檢查批在抽樣方案中的合格緊固件有95%機會被接受， 檢查批中不合格緊固件能有較高的概率拒收。

2 歐美緊固件驗收檢查最新標準

緊固件驗收檢查是一項極為重要的基礎標準，是供需雙方對交付驗收的緊固件產品批是接收或拒收的依據。為此，許多國家都制定了相應的緊固件驗收檢查標準，尤其是美國、德國、日本、英國和澳大利亞及中國等。 現國際上有二大流派的緊固件質量驗收檢查的標準體系，見圖2。

圖2 國際上二大流派驗收標準體系

近幾年國際上緊固件標準發展相當快， 最新的緊固件抽樣檢驗標準見表2。

表2 國際上緊固件抽樣檢驗最新標準

2.1 米制緊固件驗收檢查標準

從2010 年開始，ISO/TC2 國際緊固件標準化技術委員組織各國專家， 經過近十年的工作與協調， 于2019 年7月發布了第四版ISO 3269：2019， 替代第三版 （ISO 3269：2000）。 新版標準和原有標準相比，從內容和形式上都有了很大的變化，統計抽樣原理沒有變，提出新的檢驗方案和檢驗程序， 是基于較小樣本n， 即可接收數為零缺陷Ac=0 的抽樣方案。

目前，世界上包括中國、日本、意大利、澳大利亞和英國都等同、等效采用ISO 3269 作為國家標準，全世界凡米制單位國家和地區都統一了緊固件檢驗驗收標準，見表3。

表3 米制各國緊固件驗收檢查標準

2.2 美制緊固件驗收標準

美制緊固件驗收檢查標準是相對獨立， 在合格質量水平、抽樣方案、驗收規則和可接收質量標準等方面的要求完全有別于國際標準ISO 3269《緊固件接收檢查》。 美制緊固件驗收檢查標準不但規定了最終產品的質量驗收規則和要求，還規定了材料和過程質量控制，是按產品的不同特性具體規定了不同的質量水平和驗收規則， 接收質量水平是Ac=0 的零缺陷的驗收方案。

近20 年來，美國緊固件驗收檢查和過程質量保證的系列標準有過三次較大的修訂及變更。

美國國家標準局ANSI 和美國機械工程師協會ASME 針對不同緊固件產品的生產過程、產品質量特性和使用條件，提出并發布了不同的抽樣驗收標準，ANSI／ASME B18.18.1M/ASME B18.18.2M 質量保證和檢驗標準，在1987年修訂為適用于米制和英制緊固件的檢驗標準，2001 年由ASME B18 修訂為ASME B18.18.1/ASME B18.18.2 標準，取消標準米制“M”標準。

標準規定緊固件產品的特性要求按ASME B18.18.2《高強度裝配緊固件檢驗和質量保證》執行，通用緊固件按ASME B18.18.1 《一般用途緊固件檢驗和質量保證》執行。對更精確的檢驗，強調生產過程控制的和自動化連續裝配的， 則按ASME B18.18.3 和ANSI/ASME B18.18.4M執行。緊固件機械性能及功能性特征的檢查，參照ASTM F1470 執行。

這套系列標準分一般用途緊固件、 批量生產高強度緊固件和特殊用途緊固件， 分別制定了不同的驗收標準和判定程序規則，按制造者、經銷者和消費者質量責任、權限和仲裁處理原則， 著重強調質量保證過程能力的控制及最終成品的抽樣檢驗和判定規則。

為了達到統一和簡化緊固件驗收檢查標準，于2011年美國ASME 提出了ASME B18.18：2011《緊固件質量保證》新標準，將原七個標準整合修訂成為一個獨立的標準，使抽樣驗收標準程序和規則更簡捷明了，方便使用，見表2。

ASME 美國材料與試驗協會也修訂發布了ASTM F1470：2019，主要對緊固件機械性能、功能、表面處理實施檢驗的判定。

在執行美制緊固件的產品驗收檢查中， 要作出全面定性判定， 必須要將ASTM F1470 和ASME B18.18 二個標準結合使用，這是美制緊固件驗收檢查的一個特點，也是與ISO 驗收檢查標準的主要區別。

3 ISO 3269：2019《緊固件驗收檢查》簡解

ISO/TC2/SC7 國際緊固件標準化組織于2019 年7 月正式發布ISO 3269：2019《緊固件驗收檢查》，取消并代替第三版（ISO 3269：2000）。

與第三版相比，主要變化如下：

——基于零缺陷Ac=0 和較小樣本的抽樣檢驗方案；

——提出新的驗收方案和檢驗程序

——在雙方合同未明確時，采用該檢驗標準；

——基于檢驗批的N，確定對應的檢驗樣本n；

——在附錄A 和附錄B 的資料中，進一步闡述了抽樣方案基于概率論原理。

在修訂本標準時ISO/TC2 強調：

緊固件制造商應在生產過程中采用必要的過程控制方法， 以盡可能地減少生產不合格零件的機率， 按ISO 16426《緊固件 質量保證體系》的要求，建立完好、運行有效的質量保證體系。

雖然每個緊固件都應滿足所有規定的要求， 但這個目標在大批量生產中難以保證。

緊固件的需方希望通過檢驗以確認交付的緊固件是否按規范制造， 產品質量水平是否符合標準或合同的要求?？紤]到緊固件是采用小樣本抽樣檢驗方案的局限性，需方和供方均應對緊固件驗收規程有一個清楚地了解。如果無事先約定，買方在接收檢驗產品時，應以本標準為驗收和判定的依據。

3.1 適用范圍

本標準規定了購買者在未事先達成協議的情況下使用的檢驗程序。 適用于檢查批量的螺栓、螺釘、螺柱、螺母、銷、墊圈、鉚釘和其他相關的緊固件。

本標準不適用于大批量機器裝配， 特殊用途應用或需要更先進的過程控制和批次可追溯性的特殊工程用的緊固件。

如果需方和供方之間未達成協議， 或者對產品質量的符合性存在爭議，它還規定了驗收或拒絕檢驗批時，可委送第三方檢測的規則。

本標準規定產品檢驗特性的三類檢驗類別（見圖3），即第一類特性（機械特性和物理特性）、第二類特性（緊固件裝配的主要尺寸）和第三類特性 （功能特性和次要尺寸）的抽樣檢驗及驗收程序。

圖3 檢驗類別和檢驗特性

3.2 符號

Ac 合格判定數

Re 拒收判定數

LQ10接收概率為10%時極限質量水平

AQL95可接受質量水平接收概率95%

3.3 驗收檢查程序

3.3.1 總的要求

本標準應用于供方交付的緊固件， 即不改變交付條件。萬一變更或買方進一步加工，需方應承擔由此處理導致所有相關特征符合性變更的責任。

本標準適用于在收到貨后， 通常是在買方將貨入庫之前使用本標準規定的程序進行檢驗，并作出判定。

用于制造緊固件和配套件（例如，墊圈、螺母、電鍍、熱處理）的生產可以由緊固件供應商分包給其他供應商。然而，最終成品的供應商應對緊固件的質量負全部責任。

按本標準執行的檢驗批應按表4 和表5 執行。

表4 緊固件特性和對應的檢驗類別

表5 抽樣方案（簡略）

如果在檢查過程中發現不合格品， 則應按本標準規定的程序進行處置，見表6。

需方應在進行任何處置之前給予供方機會來驗證不合格品。

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3.3.2 檢查程序本標準規定的緊固件驗收檢查程序，可分八步進行。

買方可以選擇本標準規定的驗收程序來證明緊固件符合產品標準的技術或其他規定的要求。

第一步：確定檢驗類別。

對所檢產品先確定產品特性，標準規定為三類特性，即檢驗類別第1 類特性或第2 類特性或第3 類特性，見圖3。

第二步：選擇檢驗的特性，確認檢驗類別。

從表4 中按緊固件的檢驗特性， 選擇特性所對應規定檢驗類別，選擇或1 類或2 類或3 類。

檢驗特性的選擇應由買方酌情決定。 如果買方不按檢驗表4 列出的所有特性， 買方應根據他們所用的緊固件型式、特性和功能特性，供需雙方事先協商來決定選擇的特性。

第三步：確定抽樣方案。

樣本n 大小應以表5 規定檢查批所對應的數量，如果樣本數量大于批量，對于非破壞性試驗要求100%檢查。

第1 類檢驗類別（機械和物理特性），是一次抽樣檢驗的判定規則；

第2 類檢驗類別（尺寸特性），是一次抽樣檢驗或允許二次抽樣檢驗的判定規則，即“初始樣本”檢驗缺陷數Re≤2 時，可進行第二次“擴檢樣本”抽樣方案；

第3 類檢驗類別（功能特性），是一次檢驗方案的判定規則。

對每一個被選定的檢驗類別，樣本n，合格數Ac 和拒絕數Re，應單項評定。

第四步：判定規則和處置。

從表6 根據不同的檢驗類別， 按判定程序的規則和處置要求進行， 表7 闡述分析了檢驗類別和對應的處置措施。

表6 判定程序和檢驗處置

表7 檢驗類別屬性分析和對應措施

第五步：檢驗。

機械、物理和功能特性應視作破壞檢查，按相關標準（比如：ISO 898-1、ISO 3506-2、ISO 16047、ISO 10683、ISO 6157-1、EN 14399-2）規定的程序和要求進行。

所列的機械、 物理和功能特性可包括數個試驗項目（比如：抗拉強度可能用全尺寸、楔負載、扭矩軸力K 系數按相關的試驗規則進行）。

尺寸特性應按相關產品標準和/或技術規范進行檢查（比如：螺紋精度ISO 1502、緊固件公差ISO 4759-1 等）。

所列的尺寸特征可包括數個特征（比如：六角扳擰對邊、對角和最小扳擰高度應分別為各個單項）。

在驗收時， 對每一個被選定的特性應分項進行驗收檢查，合格數Ac 和拒絕數Re，應單獨評定。

第六步：判定。

方案確定后，即可從檢查批中隨機抽取樣本，按項目進行檢查，并分項記錄缺陷數量。

如果第1 檢驗類別的“機械物理特性”樣品檢查和/或試驗時，沒有發現不符合項，檢查批應被接收，反之整批則拒收。

對于第2 檢驗類別在初始檢驗中超過規的Ac=0，又Re＜2 時，允許采用二次樣本進行檢驗，在二次檢驗中要滿足Ac=0，Re=1 條件，如果有不符合項滿足表6 規定的接受數Ac 條件，則檢查批應被接受。 否則整個批拒收。

通俗地講， 本標準對第2 檢驗類別的尺寸特性檢驗是允許采用二次抽樣檢驗方案。

第3 檢驗類別的“功能特性”如果樣本中發現的不符合項d≤Ac 時，整批被接收；如果樣本中發現的不符合項超過指定的可接受數d≥Re，整批被拒絕。

第七步：買方對批處理處置。

如果在檢驗程序進行檢查時發現不符合項， 并與供方達成了一致，買方應從以下選項中選取一個：

（1）接受檢查批（買方相信不符合對預期服務應用的效果無重要影響）；

（2）該批退回給供方；

（3）對該批挑選/或做另外的檢查，以剔除不合格零件；

（4）對零件返工或重新處理，以糾正不合格零件；

（5）對該批報廢；

買方的任何活動，當它影響到供方時，比如挑選、返工、重新加工、廢報或退貨，均應獲得供方的同意。

已拒收的緊固件批，除非對缺陷經過修整或分類，否則不能提交復檢。萬一拒收，對該批產品適當修整由供需雙方協商一致。

第八步：第三方檢測實驗室仲裁驗收程序。

如果，在驗收程序進行的七個步聚中，所作出的判定或結論之后， 如果買方和供方仍不能就檢查批的接受或拒絕達成一致意見， 應選擇一個雙方認可的第三方檢測實驗室進行仲裁判定。

經上分析， 我們已清楚地認識到ISO 3269：2019 第四版與第三版比較， 在檢驗規則與檢驗程序上有著較大的變更，檢查程序可歸納為八步進行操作，見圖4。

圖4 檢查程序流程圖

我國緊固件標準化技術委員會（SAC/ TC 85）一直參與該國際標準修訂全過程工作， 現正在組織力量進行驗證， 很快會采納ISO 3269：2019 修訂我國的緊固件驗收檢查標準。 因緊固件驗收檢查是一項極為重要的基礎標準， 是評判供需雙方對交付驗收的緊固件產品批是接收或拒收的依據。

4 美制緊固件驗收標準簡解

美制緊固件驗收檢查分尺寸、螺紋和表面涂層、機械性能二大項目， 美制緊固件在驗收檢查時要將二個標準配套結合使用，才能得出產品質量全面定性的判定。

4.1 ASME B18.18—2017《緊固件質量保證》

ASTM B18 美國機械工程師協會緊固件技術分委員會于2017 年6 月修訂并推出了ASME B18.18：2017 《緊固件質量保證》標準，該標準替代了原一直沿用的ASME B18.18.1～B18.18.7 等七個系列標準。 這些標準目前雖已被本標準所替代，但仍可能被繼續引用。

修訂時強調：

在制定本標準時， 旨以指導緊固件產品的過程和最終檢驗， 及緊固件購買者采用本接收檢驗方案及程序和檢驗規則的要求，在緊固件的質量特性的驗收檢查中，推出四個檢驗方案。

在緊固件的驗收檢查中所選用的四個方案中的任一方案，必須要達到規定的產品質量水平要求。本標準的質量檢驗計劃旨在確保質量保證體系中的一部分， 從材料控制， 人力資源， 計量和質量等非常具體的要素測試檢驗，程序，方法和標準控制以及必要的持續改進，以實現緊固件的符合性。

本標準還規定了制造檢驗和最終檢驗的最低要求，并考慮到制造過程采取必要質量檢驗和技術措施， 以提供給供應商按照本標準的檢驗方案和規則， 能達到最終合格的質量目標。

在執行本標準時， 買方必須了解供方的制造質量計劃和質量控制手段，以確保交貨產品質量是有效控制的。從材料、人力資源、工藝技術、計量和測試，檢驗等質量控制要素、程序、方法和控制的要素，以及必要的持續改進和質量控制手段的完善性，以達到實現緊固件的符合性。

4.1.1 范圍

本標準適用于緊固件產品過程檢驗和最終檢驗，同時也是緊固件產品采購者接受產品的驗收方案。

本標準適用于內、外螺紋、墊圈及任何種類緊固件。

標準規定可接收數C=0 的零缺陷方案。 然而檢驗判定的零缺陷并不意味著總體批N 中完全沒有任何缺陷。

本標準有四種可選擇的檢驗方案，見表8。 買方（采購者）的訂貨文件應從第二、三、四種方案中，確定選擇最終驗收方案。

表8 四種檢驗方案及要求

4.1.2 過程檢驗

（1）制造過程檢驗。 加工過程中，每一個特性指標通常的檢驗程序，包括模具、操作工、機器及操作等。

每個生產過程的抽樣檢驗要求如下：

①根據相應標準， 隨機抽取5 件樣品進行目測檢查，再抽3 件樣品按規定的質量特性（如：機械性能、硬度等）進行檢驗：

——在每一次生產操作開始時；

——在每一次換班開始時；

——當更換模具或調試機器時；

——在每一次生產操作結束時。

②生產過程中，按規定的質量特性，應在不超過2h時間內檢驗一次。

（2）熱處理過程檢驗。為保證過程控制和設備正常運作，應對所有的熱處理過程及設備進行定時檢驗。

（3）表面處理過程控制。為保證標準規定的過程控制和設備正常運轉，應對所有的電鍍、涂履以及后期的潤滑處理過程和設備進行定時檢驗。

4.1.3 最終檢驗

最終檢驗旨在驗證批的符合性和產品所有的特性是否符合相關標準和工程圖紙要求。 所有特性指標在任何時候都不應被改變。

所有的記錄從檢驗之日起應至少保存5 年。 需方需要時，應提供記錄副本。

（1）接收與拒收規則。 ①原材料的接收與拒收：所有原材料（棒材，線材，盤條或板材）都應滿足使用要求。 不合格材料不能用于緊固件生產， 而且在未得到處理之前應予隔離；②產品的接收與拒收：所有半成品在制造、熱處理或表面處理等各過程檢驗時符合要求。 不合格的半成品，在經過最終產品特性檢驗后仍然不合格時，應予返修、隔離并另行存放等待處理；③抽樣合格判定數：抽樣檢驗方案根據產品特性規定了A、B、C 三個質量水平，表9 規定了第二、三、四種檢驗方案的產品特性的質量水平（簡略）。

表9 第二、三、四種方案的質量特性的水平（簡略）

表10 規定了檢驗質量水平和應抽的樣本數量，其中A 水平樣本數最多，B、C 以此遞減。

表10 檢驗質量水平與樣本數（略）

對所有檢驗來說，最終檢驗的合格判定數應是零（C=0）。

（2）不合格材料和產品的處置。供方選擇的處置方案：供方擁有對不合格材料或不合格產品進行以下處置的選擇權。①可將它們報廢；②可對它們作100%的挑揀，并剔除所有不合格品；③可對它們重新加工或重新處理，以糾正不符合要求的特性； ④如果供方不是產品最終制造者時，可將不合格產品退回制造者處；⑤要求的偏差由最終用戶確定。

如果最終用戶認為產品特性存在偏差值， 但在實際應用中的影響作用不明顯的話， 可以另行確定一個偏差值。 但，對已完成的部分生產材料（成品或半成品），需作出處置和糾正。

買方選擇的處置方案： 買方與供方應就收到貨后發現不合格品時達成以下協議：①可將它們報廢；②可對它們作100%的挑揀，并剔除所有不合格品；③可對它們重新加工或重新處理，以糾正不符合要求的特性；④如果買方認為特性的偏差度， 對產品在實際應用中的影響不是非常關鍵時，可以接收產品或材料，并對供方提出忠告或建議。

4.1.4 重新檢查

所有經過挑揀、重新生產或加工的產品，必須再次進行批量抽樣， 并應對原先不合格的特性加倍進行重新檢查。如果重新檢查后各特性指標符合標準要求，產品可以重新返回生產流水線或交付使用。

4.2 ASTM F1470-2019 《緊固件機械性能和驗收檢查的抽樣方案實施指南》

本指南提供“檢測過程”和“預防過程”的兩個驗收方案，并簡要說明兩個系統方案的使用要求和方法，以協助購買者適當選用。

“檢測過程” 依靠檢測作為控制質量的主要手段，包括過程和最終檢查。典型的是在線過程檢查，通常是由檢查人員的首件或批檢。 質量控制檢查也可以審核生產過程中的檢測。此外，最終檢查由質量檢查員根據規定的抽取樣本樣本大小來執行。 檢驗的質量判定接受標準是執行零缺陷質量。

“預防過程” 還使用先進科學的統計質量的過程管理，采用系統質量管理方法進行重點質量控制、關注缺陷預防和持續改進。 另外，統計過程控制（SPC）通常用于控制過程， 通過減少質量偏差和離散性實現過程穩定性和提高能力。

如果生產廠的質量體系是ISO 9001、ISO/TS 16949和ASQ Q9001。

本指南是對緊固件的材料、涂層、機械性能等特性進行檢驗的方案，控制方法包括過程檢驗和產品最終檢驗。

（1）本指南提供的抽樣檢驗方案，是根據驗收批N 和對應的檢驗樣本n，按緊固件質量特進行性判定的依據。

（2）本指南適用于機械性能，物理性能，功能特性，涂層質量和標準中規定的其他質量特性要求。

而對緊固件尺寸和螺紋特性的抽樣檢驗方案， 應參見ASME B18.18。

（3）本指南提供了兩個驗收方案：“檢測過程”和“預防過程”。

本標準的抽樣檢驗方案根據緊固件的材料、涂層、機械性能等特性規定了A、B、C、D 四個質量水平，其中A 水平樣本數最多，B、C、D 以此遞減，見表12。

（4）本指南規定的檢驗方案，是適用購買者/用戶作為最終檢驗。 不適用第三方測試。

（5）抽樣檢查方法的選擇。一般檢查按表11 中“檢驗過程”的選擇質量水平，按規定抽取樣本大小。 如果制造者的質量體系在ASQ 9001、F2688 指導下有效運行，允許從“預防過程”進行檢驗，抽樣水平按表11 中“預防過程”的選擇質量水平。 同時，買方應保留在詢價或定購時規定選擇“預防過程”或“檢查過程”的權力。

表11 兩個方案分類與要求

表12 二個過程的抽樣質量水平對照表（簡略）

（6）接收標準。如果在隨機抽樣調查中沒有發現不符合零件（零缺陷），則接收這個批；隨機抽樣調查中只要發現一個不符合零件則這個批就拒收。

（7）不符合批的處置。 ①廠商的選擇權：可將它們報廢處理；可作100%挑選，去掉所有的不符合零件；可重新生產或再加工，以糾正不符合的特征；對非重要或非關鍵特征的次要不符合性的產品，協商讓步并確定出貨，應在產品出運前得到最終用戶的正式批準； 可能被重新分類以選擇應用；最終用戶可能被告知質量的不符合性，并讓用戶會考慮這些特征偏離的程度及這些緊固件在服役過程中對裝配或性能方面影響的程度。當可適用時，用戶應以書面批準放行；②最終用戶選擇權：最終用戶考慮這些特征與質量偏離程度及對他們的預期服役過程中的性能影響，由用戶批準放行或接收；可將它們報廢處理；可要求進行100%挑選，去掉不符合零件；可要求重做或再加工以糾正不符合的特征；可將他們退回；③再檢查：在制造商規定的處置權限下，對不合格零件已被重新挑選、重新或再加工或組合的緊固件批，應進行再檢查。如果再檢查時沒有發現不符合項， 那么這批緊固件可被批準交付或使用。 再檢查時應采用更嚴厲的質量水平和抽取更大的樣本的檢查方法進行。

5 結論

要完成美制緊固件生產過程的評審和產品質量最終驗收檢查， 必須要將ASTM F1470 和ASME B18.18 二個標準結合使用，才能得出完整的結論。