任赤兵

（杭州大通三代科技有限公司， 浙江 杭州 311103）

0 引言

紧固件的生产特点是多品种、多规格、生产环节多、大批量生产，采用快速、高效、自动化生产的机器制造加工。由于使用机器设备的类型、镦锻方式（冷镦或热镦）和不同的加工循环周期， 现代化的紧固件制造机械设备是连续生产（例如冷镦机、滚丝机、连续式网带热处理炉、表面涂镀层处理等），生产效率（60～800）件/min 的产量。 有时一个制造商生产的数量每天可多达上百万件。

同时紧固件产品特性检验项目多， 不可能对产品进行百分之百的全数检验。 否则要花费很高的检验成本，尤其是破坏性试验，要实施全数检验也是不可能的。 紧固件产品质量制约于材料、工艺、设备、工具、人和环境，甚至价格等多个因素的影响，要保证100%质量合格是根本不可能的，也没有这个必要。 在交货时对紧固件的验收检查如何用一种即经济，又能真实地反映批产品质量水平，作为供需双方验收和判定产品是接收还是拒收的依据，只能采用抽样检验来评判。

1 紧固件抽样检验概述

抽样检验程序是按一定验收规则， 从交货批N 中抽取一定的样本n，进行检验后得出结论，来评判检验批N产品质量的合格性。 抽样检查程序见图1。

图1 抽样检验程序

抽样检验方案是通过随机抽取小的样本n， 按一定的验收规则，在检验后来判定批量N 的产品质量状态，就有可能会存在两个抽样检验的风险，见表1。

表1 抽样检验的两个风险

如何采用一个正确的抽样检验方案， 来解决以上抽样的二个风险，既能如实反映批的质量状况，又能在验收时双方都有可信的接收质量水平。 同时， 对合格的产品批，是否有较高的接收概率？ 贸易双方都希望，合格批应有较高的接收概率，不合格批要能拒收，这就是抽样方案的把关能力。

目前国际上已发布的紧固件验收标准， 以概率论为基础，进行随机抽样，因而能够避免抽样过程中的人为误差，保证样本的代表性，已较好地、系统地解决了这个问题，合格批的接收和不合格批的拒收的概率风险，顾客的概率风险都低于10%。AQL95是检查批在抽样方案中的合格紧固件有95%机会被接受， 检查批中不合格紧固件能有较高的概率拒收。

2 欧美紧固件验收检查最新标准

紧固件验收检查是一项极为重要的基础标准，是供需双方对交付验收的紧固件产品批是接收或拒收的依据。为此，许多国家都制定了相应的紧固件验收检查标准，尤其是美国、德国、日本、英国和澳大利亚及中国等。 现国际上有二大流派的紧固件质量验收检查的标准体系，见图2。

图2 国际上二大流派验收标准体系

近几年国际上紧固件标准发展相当快， 最新的紧固件抽样检验标准见表2。

表2 国际上紧固件抽样检验最新标准

2.1 米制紧固件验收检查标准

从2010 年开始，ISO/TC2 国际紧固件标准化技术委员组织各国专家， 经过近十年的工作与协调， 于2019 年7月发布了第四版ISO 3269：2019， 替代第三版 （ISO 3269：2000）。 新版标准和原有标准相比，从内容和形式上都有了很大的变化，统计抽样原理没有变，提出新的检验方案和检验程序， 是基于较小样本n， 即可接收数为零缺陷Ac=0 的抽样方案。

目前，世界上包括中国、日本、意大利、澳大利亚和英国都等同、等效采用ISO 3269 作为国家标准，全世界凡米制单位国家和地区都统一了紧固件检验验收标准，见表3。

表3 米制各国紧固件验收检查标准

2.2 美制紧固件验收标准

美制紧固件验收检查标准是相对独立， 在合格质量水平、抽样方案、验收规则和可接收质量标准等方面的要求完全有别于国际标准ISO 3269《紧固件接收检查》。 美制紧固件验收检查标准不但规定了最终产品的质量验收规则和要求，还规定了材料和过程质量控制，是按产品的不同特性具体规定了不同的质量水平和验收规则， 接收质量水平是Ac=0 的零缺陷的验收方案。

近20 年来，美国紧固件验收检查和过程质量保证的系列标准有过三次较大的修订及变更。

美国国家标准局ANSI 和美国机械工程师协会ASME 针对不同紧固件产品的生产过程、产品质量特性和使用条件，提出并发布了不同的抽样验收标准，ANSI／ASME B18.18.1M/ASME B18.18.2M 质量保证和检验标准，在1987年修订为适用于米制和英制紧固件的检验标准，2001 年由ASME B18 修订为ASME B18.18.1/ASME B18.18.2 标准，取消标准米制“M”标准。

标准规定紧固件产品的特性要求按ASME B18.18.2《高强度装配紧固件检验和质量保证》执行，通用紧固件按ASME B18.18.1 《一般用途紧固件检验和质量保证》执行。对更精确的检验，强调生产过程控制的和自动化连续装配的， 则按ASME B18.18.3 和ANSI/ASME B18.18.4M执行。紧固件机械性能及功能性特征的检查，参照ASTM F1470 执行。

这套系列标准分一般用途紧固件、 批量生产高强度紧固件和特殊用途紧固件， 分别制定了不同的验收标准和判定程序规则，按制造者、经销者和消费者质量责任、权限和仲裁处理原则， 着重强调质量保证过程能力的控制及最终成品的抽样检验和判定规则。

为了达到统一和简化紧固件验收检查标准，于2011年美国ASME 提出了ASME B18.18：2011《紧固件质量保证》新标准，将原七个标准整合修订成为一个独立的标准，使抽样验收标准程序和规则更简捷明了，方便使用，见表2。

ASME 美国材料与试验协会也修订发布了ASTM F1470：2019，主要对紧固件机械性能、功能、表面处理实施检验的判定。

在执行美制紧固件的产品验收检查中， 要作出全面定性判定， 必须要将ASTM F1470 和ASME B18.18 二个标准结合使用，这是美制紧固件验收检查的一个特点，也是与ISO 验收检查标准的主要区别。

3 ISO 3269：2019《紧固件验收检查》简解

ISO/TC2/SC7 国际紧固件标准化组织于2019 年7 月正式发布ISO 3269：2019《紧固件验收检查》，取消并代替第三版（ISO 3269：2000）。

与第三版相比，主要变化如下：

——基于零缺陷Ac=0 和较小样本的抽样检验方案；

——提出新的验收方案和检验程序

——在双方合同未明确时，采用该检验标准；

——基于检验批的N，确定对应的检验样本n；

——在附录A 和附录B 的资料中，进一步阐述了抽样方案基于概率论原理。

在修订本标准时ISO/TC2 强调：

紧固件制造商应在生产过程中采用必要的过程控制方法， 以尽可能地减少生产不合格零件的机率， 按ISO 16426《紧固件 质量保证体系》的要求，建立完好、运行有效的质量保证体系。

虽然每个紧固件都应满足所有规定的要求， 但这个目标在大批量生产中难以保证。

紧固件的需方希望通过检验以确认交付的紧固件是否按规范制造， 产品质量水平是否符合标准或合同的要求。考虑到紧固件是采用小样本抽样检验方案的局限性，需方和供方均应对紧固件验收规程有一个清楚地了解。如果无事先约定，买方在接收检验产品时，应以本标准为验收和判定的依据。

3.1 适用范围

本标准规定了购买者在未事先达成协议的情况下使用的检验程序。 适用于检查批量的螺栓、螺钉、螺柱、螺母、销、垫圈、铆钉和其他相关的紧固件。

本标准不适用于大批量机器装配， 特殊用途应用或需要更先进的过程控制和批次可追溯性的特殊工程用的紧固件。

如果需方和供方之间未达成协议， 或者对产品质量的符合性存在争议，它还规定了验收或拒绝检验批时，可委送第三方检测的规则。

本标准规定产品检验特性的三类检验类别（见图3），即第一类特性（机械特性和物理特性）、第二类特性（紧固件装配的主要尺寸）和第三类特性 （功能特性和次要尺寸）的抽样检验及验收程序。

图3 检验类别和检验特性

3.2 符号

Ac 合格判定数

Re 拒收判定数

LQ10接收概率为10%时极限质量水平

AQL95可接受质量水平接收概率95%

3.3 验收检查程序

3.3.1 总的要求

本标准应用于供方交付的紧固件， 即不改变交付条件。万一变更或买方进一步加工，需方应承担由此处理导致所有相关特征符合性变更的责任。

本标准适用于在收到货后， 通常是在买方将货入库之前使用本标准规定的程序进行检验，并作出判定。

用于制造紧固件和配套件（例如，垫圈、螺母、电镀、热处理）的生产可以由紧固件供应商分包给其他供应商。然而，最终成品的供应商应对紧固件的质量负全部责任。

按本标准执行的检验批应按表4 和表5 执行。

表4 紧固件特性和对应的检验类别

表5 抽样方案（简略）

如果在检查过程中发现不合格品， 则应按本标准规定的程序进行处置，见表6。

需方应在进行任何处置之前给予供方机会来验证不合格品。

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3.3.2 检查程序本标准规定的紧固件验收检查程序，可分八步进行。

买方可以选择本标准规定的验收程序来证明紧固件符合产品标准的技术或其他规定的要求。

第一步：确定检验类别。

对所检产品先确定产品特性，标准规定为三类特性，即检验类别第1 类特性或第2 类特性或第3 类特性，见图3。

第二步：选择检验的特性，确认检验类别。

从表4 中按紧固件的检验特性， 选择特性所对应规定检验类别，选择或1 类或2 类或3 类。

检验特性的选择应由买方酌情决定。 如果买方不按检验表4 列出的所有特性， 买方应根据他们所用的紧固件型式、特性和功能特性，供需双方事先协商来决定选择的特性。

第三步：确定抽样方案。

样本n 大小应以表5 规定检查批所对应的数量，如果样本数量大于批量，对于非破坏性试验要求100%检查。

第1 类检验类别（机械和物理特性），是一次抽样检验的判定规则；

第2 类检验类别（尺寸特性），是一次抽样检验或允许二次抽样检验的判定规则，即“初始样本”检验缺陷数Re≤2 时，可进行第二次“扩检样本”抽样方案；

第3 类检验类别（功能特性），是一次检验方案的判定规则。

对每一个被选定的检验类别，样本n，合格数Ac 和拒绝数Re，应单项评定。

第四步：判定规则和处置。

从表6 根据不同的检验类别， 按判定程序的规则和处置要求进行， 表7 阐述分析了检验类别和对应的处置措施。

表6 判定程序和检验处置

表7 检验类别属性分析和对应措施

第五步：检验。

机械、物理和功能特性应视作破坏检查，按相关标准（比如：ISO 898-1、ISO 3506-2、ISO 16047、ISO 10683、ISO 6157-1、EN 14399-2）规定的程序和要求进行。

所列的机械、 物理和功能特性可包括数个试验项目（比如：抗拉强度可能用全尺寸、楔负载、扭矩轴力K 系数按相关的试验规则进行）。

尺寸特性应按相关产品标准和/或技术规范进行检查（比如：螺纹精度ISO 1502、紧固件公差ISO 4759-1 等）。

所列的尺寸特征可包括数个特征（比如：六角扳拧对边、对角和最小扳拧高度应分别为各个单项）。

在验收时， 对每一个被选定的特性应分项进行验收检查，合格数Ac 和拒绝数Re，应单独评定。

第六步：判定。

方案确定后，即可从检查批中随机抽取样本，按项目进行检查，并分项记录缺陷数量。

如果第1 检验类别的“机械物理特性”样品检查和/或试验时，没有发现不符合项，检查批应被接收，反之整批则拒收。

对于第2 检验类别在初始检验中超过规的Ac=0，又Re＜2 时，允许采用二次样本进行检验，在二次检验中要满足Ac=0，Re=1 条件，如果有不符合项满足表6 规定的接受数Ac 条件，则检查批应被接受。 否则整个批拒收。

通俗地讲， 本标准对第2 检验类别的尺寸特性检验是允许采用二次抽样检验方案。

第3 检验类别的“功能特性”如果样本中发现的不符合项d≤Ac 时，整批被接收；如果样本中发现的不符合项超过指定的可接受数d≥Re，整批被拒绝。

第七步：买方对批处理处置。

如果在检验程序进行检查时发现不符合项， 并与供方达成了一致，买方应从以下选项中选取一个：

（1）接受检查批（买方相信不符合对预期服务应用的效果无重要影响）；

（2）该批退回给供方；

（3）对该批挑选/或做另外的检查，以剔除不合格零件；

（4）对零件返工或重新处理，以纠正不合格零件；

（5）对该批报废；

买方的任何活动，当它影响到供方时，比如挑选、返工、重新加工、废报或退货，均应获得供方的同意。

已拒收的紧固件批，除非对缺陷经过修整或分类，否则不能提交复检。万一拒收，对该批产品适当修整由供需双方协商一致。

第八步：第三方检测实验室仲裁验收程序。

如果，在验收程序进行的七个步聚中，所作出的判定或结论之后， 如果买方和供方仍不能就检查批的接受或拒绝达成一致意见， 应选择一个双方认可的第三方检测实验室进行仲裁判定。

经上分析， 我们已清楚地认识到ISO 3269：2019 第四版与第三版比较， 在检验规则与检验程序上有着较大的变更，检查程序可归纳为八步进行操作，见图4。

图4 检查程序流程图

我国紧固件标准化技术委员会（SAC/ TC 85）一直参与该国际标准修订全过程工作， 现正在组织力量进行验证， 很快会采纳ISO 3269：2019 修订我国的紧固件验收检查标准。 因紧固件验收检查是一项极为重要的基础标准， 是评判供需双方对交付验收的紧固件产品批是接收或拒收的依据。

4 美制紧固件验收标准简解

美制紧固件验收检查分尺寸、螺纹和表面涂层、机械性能二大项目， 美制紧固件在验收检查时要将二个标准配套结合使用，才能得出产品质量全面定性的判定。

4.1 ASME B18.18—2017《紧固件质量保证》

ASTM B18 美国机械工程师协会紧固件技术分委员会于2017 年6 月修订并推出了ASME B18.18：2017 《紧固件质量保证》标准，该标准替代了原一直沿用的ASME B18.18.1～B18.18.7 等七个系列标准。 这些标准目前虽已被本标准所替代，但仍可能被继续引用。

修订时强调：

在制定本标准时， 旨以指导紧固件产品的过程和最终检验， 及紧固件购买者采用本接收检验方案及程序和检验规则的要求，在紧固件的质量特性的验收检查中，推出四个检验方案。

在紧固件的验收检查中所选用的四个方案中的任一方案，必须要达到规定的产品质量水平要求。本标准的质量检验计划旨在确保质量保证体系中的一部分， 从材料控制， 人力资源， 计量和质量等非常具体的要素测试检验，程序，方法和标准控制以及必要的持续改进，以实现紧固件的符合性。

本标准还规定了制造检验和最终检验的最低要求，并考虑到制造过程采取必要质量检验和技术措施， 以提供给供应商按照本标准的检验方案和规则， 能达到最终合格的质量目标。

在执行本标准时， 买方必须了解供方的制造质量计划和质量控制手段，以确保交货产品质量是有效控制的。从材料、人力资源、工艺技术、计量和测试，检验等质量控制要素、程序、方法和控制的要素，以及必要的持续改进和质量控制手段的完善性，以达到实现紧固件的符合性。

4.1.1 范围

本标准适用于紧固件产品过程检验和最终检验，同时也是紧固件产品采购者接受产品的验收方案。

本标准适用于内、外螺纹、垫圈及任何种类紧固件。

标准规定可接收数C=0 的零缺陷方案。 然而检验判定的零缺陷并不意味着总体批N 中完全没有任何缺陷。

本标准有四种可选择的检验方案，见表8。 买方（采购者）的订货文件应从第二、三、四种方案中，确定选择最终验收方案。

表8 四种检验方案及要求

4.1.2 过程检验

（1）制造过程检验。 加工过程中，每一个特性指标通常的检验程序，包括模具、操作工、机器及操作等。

每个生产过程的抽样检验要求如下：

①根据相应标准， 随机抽取5 件样品进行目测检查，再抽3 件样品按规定的质量特性（如：机械性能、硬度等）进行检验：

——在每一次生产操作开始时；

——在每一次换班开始时；

——当更换模具或调试机器时；

——在每一次生产操作结束时。

②生产过程中，按规定的质量特性，应在不超过2h时间内检验一次。

（2）热处理过程检验。为保证过程控制和设备正常运作，应对所有的热处理过程及设备进行定时检验。

（3）表面处理过程控制。为保证标准规定的过程控制和设备正常运转，应对所有的电镀、涂履以及后期的润滑处理过程和设备进行定时检验。

4.1.3 最终检验

最终检验旨在验证批的符合性和产品所有的特性是否符合相关标准和工程图纸要求。 所有特性指标在任何时候都不应被改变。

所有的记录从检验之日起应至少保存5 年。 需方需要时，应提供记录副本。

（1）接收与拒收规则。 ①原材料的接收与拒收：所有原材料（棒材，线材，盘条或板材）都应满足使用要求。 不合格材料不能用于紧固件生产， 而且在未得到处理之前应予隔离；②产品的接收与拒收：所有半成品在制造、热处理或表面处理等各过程检验时符合要求。 不合格的半成品，在经过最终产品特性检验后仍然不合格时，应予返修、隔离并另行存放等待处理；③抽样合格判定数：抽样检验方案根据产品特性规定了A、B、C 三个质量水平，表9 规定了第二、三、四种检验方案的产品特性的质量水平（简略）。

表9 第二、三、四种方案的质量特性的水平（简略）

表10 规定了检验质量水平和应抽的样本数量，其中A 水平样本数最多，B、C 以此递减。

表10 检验质量水平与样本数（略）

对所有检验来说，最终检验的合格判定数应是零（C=0）。

（2）不合格材料和产品的处置。供方选择的处置方案：供方拥有对不合格材料或不合格产品进行以下处置的选择权。①可将它们报废；②可对它们作100%的挑拣，并剔除所有不合格品；③可对它们重新加工或重新处理，以纠正不符合要求的特性； ④如果供方不是产品最终制造者时，可将不合格产品退回制造者处；⑤要求的偏差由最终用户确定。

如果最终用户认为产品特性存在偏差值， 但在实际应用中的影响作用不明显的话， 可以另行确定一个偏差值。 但，对已完成的部分生产材料（成品或半成品），需作出处置和纠正。

买方选择的处置方案： 买方与供方应就收到货后发现不合格品时达成以下协议：①可将它们报废；②可对它们作100%的挑拣，并剔除所有不合格品；③可对它们重新加工或重新处理，以纠正不符合要求的特性；④如果买方认为特性的偏差度， 对产品在实际应用中的影响不是非常关键时，可以接收产品或材料，并对供方提出忠告或建议。

4.1.4 重新检查

所有经过挑拣、重新生产或加工的产品，必须再次进行批量抽样， 并应对原先不合格的特性加倍进行重新检查。如果重新检查后各特性指标符合标准要求，产品可以重新返回生产流水线或交付使用。

4.2 ASTM F1470-2019 《紧固件机械性能和验收检查的抽样方案实施指南》

本指南提供“检测过程”和“预防过程”的两个验收方案，并简要说明两个系统方案的使用要求和方法，以协助购买者适当选用。

“检测过程” 依靠检测作为控制质量的主要手段，包括过程和最终检查。典型的是在线过程检查，通常是由检查人员的首件或批检。 质量控制检查也可以审核生产过程中的检测。此外，最终检查由质量检查员根据规定的抽取样本样本大小来执行。 检验的质量判定接受标准是执行零缺陷质量。

“预防过程” 还使用先进科学的统计质量的过程管理，采用系统质量管理方法进行重点质量控制、关注缺陷预防和持续改进。 另外，统计过程控制（SPC）通常用于控制过程， 通过减少质量偏差和离散性实现过程稳定性和提高能力。

如果生产厂的质量体系是ISO 9001、ISO/TS 16949和ASQ Q9001。

本指南是对紧固件的材料、涂层、机械性能等特性进行检验的方案，控制方法包括过程检验和产品最终检验。

（1）本指南提供的抽样检验方案，是根据验收批N 和对应的检验样本n，按紧固件质量特进行性判定的依据。

（2）本指南适用于机械性能，物理性能，功能特性，涂层质量和标准中规定的其他质量特性要求。

而对紧固件尺寸和螺纹特性的抽样检验方案， 应参见ASME B18.18。

（3）本指南提供了两个验收方案：“检测过程”和“预防过程”。

本标准的抽样检验方案根据紧固件的材料、涂层、机械性能等特性规定了A、B、C、D 四个质量水平，其中A 水平样本数最多，B、C、D 以此递减，见表12。

（4）本指南规定的检验方案，是适用购买者/用户作为最终检验。 不适用第三方测试。

（5）抽样检查方法的选择。一般检查按表11 中“检验过程”的选择质量水平，按规定抽取样本大小。 如果制造者的质量体系在ASQ 9001、F2688 指导下有效运行，允许从“预防过程”进行检验，抽样水平按表11 中“预防过程”的选择质量水平。 同时，买方应保留在询价或定购时规定选择“预防过程”或“检查过程”的权力。

表11 两个方案分类与要求

表12 二个过程的抽样质量水平对照表（简略）

（6）接收标准。如果在随机抽样调查中没有发现不符合零件（零缺陷），则接收这个批；随机抽样调查中只要发现一个不符合零件则这个批就拒收。

（7）不符合批的处置。 ①厂商的选择权：可将它们报废处理；可作100%挑选，去掉所有的不符合零件；可重新生产或再加工，以纠正不符合的特征；对非重要或非关键特征的次要不符合性的产品，协商让步并确定出货，应在产品出运前得到最终用户的正式批准； 可能被重新分类以选择应用；最终用户可能被告知质量的不符合性，并让用户会考虑这些特征偏离的程度及这些紧固件在服役过程中对装配或性能方面影响的程度。当可适用时，用户应以书面批准放行；②最终用户选择权：最终用户考虑这些特征与质量偏离程度及对他们的预期服役过程中的性能影响，由用户批准放行或接收；可将它们报废处理；可要求进行100%挑选，去掉不符合零件；可要求重做或再加工以纠正不符合的特征；可将他们退回；③再检查：在制造商规定的处置权限下，对不合格零件已被重新挑选、重新或再加工或组合的紧固件批，应进行再检查。如果再检查时没有发现不符合项， 那么这批紧固件可被批准交付或使用。 再检查时应采用更严厉的质量水平和抽取更大的样本的检查方法进行。

5 结论

要完成美制紧固件生产过程的评审和产品质量最终验收检查， 必须要将ASTM F1470 和ASME B18.18 二个标准结合使用，才能得出完整的结论。