通止規過了，不等於中徑在公差內：美國聯邦標準 FED-STD-H28/20B 把螺紋驗收分成三套系統，寫給 System 21 的是止規對最小實體那一端只有「一些控制」

一份標準，規定的是「怎麼判合格」

螺紋的公差等級，例如 1/4-28 UNF-3A 的 3A，告訴你尺寸可以落在哪裡；它沒有告訴你要用什麼工具、量哪幾個特性來判斷尺寸有沒有落在那裡。 FED-STD-H28/20B 回答的是後一個問題。它的標題是「UN、UNR、UNJ、M 與 MJ 螺紋可接受性的檢驗方法」，範圍是美國聯邦機關核可的英制與公制螺紋檢驗與仲裁方法，也可以用在 Class 5 干涉配合螺紋（1.1 節）。

依前言，這一節原本是美國國家標準局（NBS）螺紋手冊 H28 的「第 20 節草案」，由跨部會螺紋委員會擬定；委員會在 1976 年 11 月終止後，責任移交美國總務署（GSA）。 第一版由國防工業供應中心（DLA-IS）編寫，把美國國家標準的英制螺紋量規系統套用到英制與公制兩邊，並加上系統選用與仲裁的指引。 之後每一版都跟著 ASME B1.3 走：20A 版以 ANSI/ASME B1.3M-1986 取代 ANSI B1.3-1979，1994 年的 20B 版再以 ASME B1.3M-1992 取代 1986 年版。 H28/20B 在 5.1.1.1 節寫明系統 21、22、23 依 ASME B1.3M-1992，並在後續條文說明各系統的控制範圍，以及選用、仲裁、量具與校正的規則；本頁沒有和 B1.3 原文逐項比對。

它的第 4 節第一句就是要求：每一種 UN、UNR、UNJ、M、MJ 螺紋的應用，都應指定適當的檢驗方法。不必寫在每個螺紋標註旁邊，可以在採購文件的任何一部分（規格、圖面、招標文件）用一條總註涵蓋。 5.1.2 節說明怎麼選：多數螺紋應用不需要檢驗所有特性，選擇要看哪些特性對最終用途重要，並把檢驗成本與「各方法固有的不確定性可能造成的成本」放在一起比較。 這句話已經暗示了三套系統不只是嚴格程度的差別，而是各自留下不同的不確定性。要看出差在哪裡，得把三段定義並排。

三套系統，差在最小實體那一端

三套系統的第一個分句一模一樣：都「在標準量規元件的長度內，於最大實體極限控制作用尺寸，以確保互換裝配」。最大實體這一端，就是通規（GO）在管的那一端：外螺紋最胖、內螺紋最瘦的極限，零件超過它就裝不進去。 差別全在後半句，也就是最小實體那一端（外螺紋最瘦、內螺紋最胖，牙最薄的那一側），以及牙形各要素。

System 21 那一格的原文是：「These functional gages provide some control at the minimum material limit when there is little variation in thread form characteristics such as lead, flank angle, taper and roundness.」 這就是標題那句話的出處。止規在 System 21 裡不是沒有作用，但標準自己替它的作用加了兩個限定：只是「一些」，而且條件是牙形變化小。 System 22 把這個條件拿掉，改成直接要求在整段全牙長度上控制最小實體尺寸；System 23 再進一步，把導程、牙側角、錐度、圓度的大小也納入控制，並建議要求提出量測數值。

另一個容易被忽略的差別在最後兩列。UNJ 與 MJ 外螺紋的特點是控制牙底圓角，System 22 與 23 的定義寫了要控制牙底圓角與圓弧牙底小徑，System 21 的定義沒有寫。 5.1.3.1 沒有明列牙底圓角的控制。不過，只憑這三段定義，還不能確認完整的 System 21 要求（在 ASME B1.3 的表裡）或個別採購文件是否另外管到它；指定 UNJ 又配 System 21 時，值得把這一點問清楚（這是本站依三段條文的比對，標準沒有用這句話表述）。

「一些控制」放進數字裡

為什麼止規只能提供「一些」控制？關鍵在「作用尺寸」這個詞。通規、止規都是螺紋，判定結果會同時受零件的中徑，以及量規接觸範圍內的導程、牙側角、錐度、圓度偏差影響；這些合起來在旋合時表現出來的尺寸，就是作用中徑。通規與止規的接觸長度與牙形不同，受影響的程度也要依各自的接觸條件判斷。 這個概念本站在公差表上沒有「牙距」那一欄依 ISO 的詞彙談過。H28/20B 自己也給了一個數字，說明作用尺寸和實際中徑差得出來： 校正表 XX.1 到 XX.3 的註 (e) 寫道，以最佳尺寸（best size）球觸頭量得的內螺紋中徑，會比透過貼合的主螺紋塞規、或鎖定的指示量規段間接判得的中徑大 0.0001 到 0.0002 吋（0.0025 到 0.005 mm）；那些主規或鎖定段的中徑，是先用最佳尺寸量線法量出來的。標準把差異歸因於主規或鎖定段自身的作用尺寸，它們「不可避免地」有小的導程、牙側角、錐度與圓度變化。

這個差異有多大？標準在 5.7.1 節舉的例子是 1/4-28 UNF-3A 外螺紋，中徑公差 0.0025 吋（約 0.064 mm）。0.0001 到 0.0002 吋相當於這個公差的 4% 到 8%（本站換算）。 這個數值描述的是一種特定的主規量測配置，不能據此推定一般生產零件的偏差大小；它說明的只是，連做為校正基準的主規，作用尺寸和中徑都分得開。

用一個假設的例子看兩套系統的差別（以下數字都是假設值，用來說明機制，不是標準的資料）。同樣是 1/4-28 UNF-3A 外螺紋，中徑公差帶寬 0.0025 吋：

• 螺紋 A：實際中徑在公差帶中間，牙形誤差很小。通規轉得進，止規轉不進；假定其他應驗特性都合格，兩套系統都會判合格，而且判得對。
• 螺紋 B：實際中徑已經比下限小 0.0003 吋，牙太薄；但導程有累積誤差，讓它在通規接觸範圍內的作用中徑比實際中徑大 0.0008 吋。算下來，這個作用中徑落在下限之上 0.0005 吋，仍在最大實體之內，所以通規轉得進（假定其他干涉因素與操作都符合要求）。

螺紋 B 用 System 21 的止規去量，結果不一定。止規看的也是一個「作用」直徑，而 B 不符合「牙形變化小」那個前提；如果止規接觸範圍內的導程誤差也讓它表現得比實際中徑大，止規就可能轉不進、把它判成合格。會不會漏判，要看止規那一段接觸範圍內的誤差，不能直接套用通規的 0.0008 吋（這是本站依 5.1.3.1 的條件句做的推論，標準沒有給這個例子）。 System 22 要求在整段全牙長度上控制最小實體尺寸，等於要另外確認牙的實際厚度有沒有低於下限。H28/20B 的校正表列有可用來量局部牙槽尺寸的量具，例如「thread groove diameter」型卡規觸頭與最佳尺寸量線；校正表證明這些量具存在、規定了它們的校正要求，但哪一套系統配哪些量具，要看本站沒有讀到的 ASME B1.3 表格。 這些接觸元件主要取得牙槽附近的局部尺寸，不像跨好幾牙的作用量規那樣直接反映較長範圍的旋合效果；三線法則是一側兩支、對側一支量線量跨線尺寸。它們相對較不受累積導程誤差影響，但讀值仍受局部幾何、螺旋角、測力與接觸條件影響（這是本站對量具原理的說明，不是標準的條文）。

反過來，數字也取代不了通規。標準在 5.1.6.1 節的註裡寫：「沒有任何量測方法完全等同於用來檢查最大實體的通規。」近似值可以由中徑、錐度、圓度、牙側角、導程與螺旋路徑的單要素量測算出來，但只是近似。 所以三套系統都保留最大實體一端的作用尺寸控制（量具可以是環規、卡規的段或輥，也可以依 5.1.6.1 經議定改用其他設備）；最小實體那一端要不要另外量，才是系統之間的選擇。 回到標題：通止規過了，說明螺紋 B 裝得起來，並不說明它的中徑在公差內。依假設，B 的實際中徑已經低於下限；指定哪一套系統，決定的是這個超差能不能被檢出、被確認，不會改變它已經超差的事實。

標準建議哪一種產品用哪一套

既然 System 21 留下了不確定性，什麼時候可以接受？5.1.3.2 節列出建議用 System 21 的條件，符合任一項即可。以下是 1994 年 12 月 21 日第 1 號變更通知新增一項之後的版本：

1. 螺紋不需要特定的機械強度，或者螺紋的強度要求沒有以材料強度與尺寸極限、或螺紋強度試驗指定。
2. 機械性質全部有指定，而且要做螺紋的機械性質試驗，試驗讓螺紋受配對螺紋的剪切與樑式載荷，也就是外螺紋做全尺寸拉伸、螺帽做全尺寸保證載荷試驗。
3. 不需要用尺寸量測值判定產品螺紋的中徑、大徑、小徑或牙底輪廓允收與否（第 1 號變更通知新增）。
4. 標準的現貨通用扣件，在認為可以接受的情況下。
5. 內螺紋公稱尺寸小於 0.190 吋（標準括號寫 5 mm）。

第 b 項的邏輯值得一讀。以下是本站對選用理由的解讀：要做全尺寸拉伸或保證載荷試驗時，牙夠不夠厚會在試驗裡受到考驗，少一道最小實體量測的風險，部分由強度試驗補上。條文本身沒有規定試驗頻率，也沒有把強度試驗等同於逐件量中徑。 同一項後面還有一句限制：螺紋帶有鎖緊元件時，鎖緊扭矩值與試驗要指定，而且要在以 System 22 或 23 檢驗過的配對螺紋上進行。 理由標準沒有寫；本站的推論是，鎖緊扭矩對配對螺紋的實際尺寸敏感，配對件的尺寸不確定，試驗結果就難以解讀。防鬆扭矩怎麼判讀，見規格表上的防鬆扭矩是一個上限。

System 23 的建議條件有三項（5.1.5.2）：需要知道螺紋各要素偏差的程度，通常是特殊應用；研究某個要素的變化對產品或其用途的影響；以及螺紋失效的調查與分析。

而 System 22 的條件只有一句（5.1.4.2）：5.1.3.2 的 System 21 條件與 5.1.5.2 的 System 23 條件都不適用時，建議用 System 22。依這個寫法，在 H28/20B 的邏輯裡，兩組條件都不適用時落到 System 22，System 21 是符合 5.1.3.2 任一條件時建議的選項（這是本站對條文結構的讀法）。 只是第 d 項「標準現貨通用扣件」涵蓋的範圍很廣，實務上多少產品落在 System 21，標準沒有資料。

這個分法與本站讀過的另一份文件對得上。NASA 的扣件收貨標準 NASA-STD-8739.14 引用 ASME B1.3-2007，最關鍵的第一級要求以 System 22 全數檢驗，第二、三級以 System 21 或 System 22 抽樣，見NASA 的扣件收貨標準沒有強制最關鍵的一級做收貨拉伸試驗。 H28/20B 另有一條呼應小批量的情況（5.1.6.2）：小批量做抽樣與破壞性強度試驗不實際時，依採購文件並經雙方同意，可以改用 System 22 或 23 全數檢驗。

有爭議時，哪一支量規說了算

選定系統之後，還有一個實際問題：供應商用卡規、買方用環規，兩邊結果不同怎麼辦？5.6.1 節的回答是：三套系統都允許不只一種量規，發生允收爭議時，指定系統所允許的任何一種量規都可以用，前提是那支量規在公差內。 量規要符合外螺紋表 XX.1、內螺紋表 XX.2 的校正要求，用來校它的設定量規要符合表 XX.3；沒有合格的校正紀錄時，仲裁用的量規要先校正、確認在公差內（5.9.3）。 換句話說，5.6.1 沒有規定哪一類量規永遠優先；仲裁用的量規要是指定系統允許的，並且符合相應的校正要求。

指示量規與量測儀器另有一條 10% 規則（5.7.1）：最小刻度不大於產品特徵公差的 10%，準確度在 ±10% 之內。標準的例子就是前面那顆 1/4-28 UNF-3A：中徑公差 0.0025 吋，最小分度值不得大於 0.00025 吋（約 0.0064 mm，本站換算），準確度要在產品公差的 ±10%，也就是 ±0.00025 吋以內。 重複性也用同一個比例（5.7.4）：在設定標準的同一位置重複量，讀值範圍不得超過產品螺紋特徵公差的 10%。量的位置則要盡可能涵蓋前端、中段與後端附近，並繞軸多點量（5.7.5）。

還有幾條容易在現場被跳過的規定。通、止、HI、LO 量規與手持量具只能用輕的手力（5.6.4），用力把止規擰進去不算數；光學投影檢查依牙距有最低倍率，每吋 14 牙以下 20 倍、14 到 40 牙 50 倍、40 牙以上 100 倍（5.6.3）。 量規本身也會磨：5.9.1 節的註寫道，校正報告的日期不一定代表量規可靠，保存與使用良好的量規可以多年維持在校正狀態，新校正的量規使用不當、或在研磨性與腐蝕性環境中，可能幾個小時就磨出公差。

最後兩條劃出量規判定的邊界。製程中可以用各種量規或製造方法管理，但最終產品要符合指定的系統（5.4）。產品螺紋的牙形已經變形或修改時，例如某些防鬆設計，量規判定就「不確定」，要依適用規格做讓牙受剪的拉伸或疲勞性能試驗（5.3.1）。 至於量測數值，5.6.2 節寫的是：量測數值讓採購方有依據判定超出尺寸極限的零件，但使用量測設備只在特別要求時才是強制。保存讀值或交付報告是另一回事，這一節沒有規定。

寫在圖面上：公差等級後面的那個括號

前面說過，第 4 節要求每一種螺紋應用都要指定檢驗方法，5.5 節給了三種寫法：在採購文件放一條總註；在個別螺紋標註旁標示；或兩者並用，總註涵蓋多數螺紋、個別標註處理例外。 個別標註的規則是把系統號寫在公差等級之後的括號裡；標準系統有修改時，在系統號後加「S」。細節依 ASME B1.3M-1992 第 7 節，那一節有例子，本站沒有讀到原文。

依這段文字，一個指定 System 22 的個別標註可以寫成 1/4-28 UNF-3A (22)，修改過的寫成 (22S)（這是本站依 5.5 節文字組出的示意，不是標準印出的例子）。 總註則有標準給的原句：「Acceptability of screw threads shall be in accordance with FED-STD-H28/20, System __」，空格填系統號。標準特別註明，總註引用的是 FED-STD-H28/20，而不是 ASME B1.3。

如果需要的檢驗跟三套標準系統都不一致，5.1.1.2 節的做法是先選一套標準系統，再從 ASME B1.3M-1992 的表 1 或表 2 指定額外的螺紋特性與量規，也就是上面那個「S」。

從買方這一側帶得走的四件事

以下是本站的讀法，不是 H28/20B 寫給一般買方的建議；標準的適用對象是美國聯邦機關的採購。

1. 公差等級不等於驗收方法。只寫 3A 或 6g，沒有寫系統，雙方對「合格」的理解可能不同；H28/20B 的第 4 節把指定檢驗方法寫成「應」做的事，總註一條就能涵蓋整份文件。
2. 通止規合格，說的是能裝配，不是牙夠厚。System 21 對最小實體那一端的控制，標準自己寫成「一些」，而且放在牙形變化小的條件下。最小實體尺寸對用途重要時，要依各項選用條件評估 System 22、23 或修改過的系統；符合 5.1.3.2 b 的完整要求時，標準也建議可用 System 21；包括機械性質與試驗要求，以及適用時的鎖緊扭矩試驗條件。
3. 指定 UNJ、MJ 時，確認牙底圓角由誰管。依三段定義的對照，牙底圓角與圓弧牙底小徑明列在 System 22 與 23 的定義，System 21 的定義沒有明列；完整要求要看 ASME B1.3 或採購文件。
4. 要數字，就要明寫。使用量測設備只在特別要求時才是強制（5.6.2），System 23 也只是「建議」要求提出量測數值；保存讀值或交付報告，標準沒有在這裡規定。需要留下讀值做追溯，採購文件要自己寫出來。

這頁不能說的

本頁讀的是 FED-STD-H28/20B（1994-03-10）與其第 1 號變更通知（1994-12-21）的全文，兩份都是 everyspec 網站上的掃描檔，引用的條文以光學文字辨識讀取，並逐頁對照頁面影像核對。 H28/20B 依據的 ASME B1.3M-1992，以及之後的 ASME B1.3 版本，本站沒有讀到原文；三套系統各自要求哪些量規與特性的完整表格（B1.3 的表 1、表 2）、允收準則（第 6 節）與標註例子（第 7 節），本頁都只寫 H28/20B 怎麼引用。 everyspec 是第三方鏡像網站，它把這份標準列為現行（Active），本站沒有到美國國防部的官方標準資料庫查核現行狀態，也不判斷現今的美國政府採購是否仍以它為準。 螺紋 A、B 的數字是假設值；止規在 B 的情況下可能判錯、單槽觸頭較不受導程誤差影響，是本站依條文與量具原理的推論。中徑公差的毫米換算與百分比是本站計算。 ISO 1502 的公制量規系統與這三套系統怎麼對應，本頁沒有處理。本頁也不代表維勳具備任何特定的量規或檢驗能力。

這一篇屬於第 2 步，牙。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件；至於為什麼順序做反了是重工而不是微調，見指定一顆螺絲。

常見問題

System 21 和 System 22 差在哪裡？

依 FED-STD-H28/20B，兩套都在標準量規元件的長度內，於最大實體極限控制作用尺寸；使用的量具與方法須符合指定系統及適用規定。差別在最小實體那一端：System 21 靠止規（或 HI、LO 作用直徑），標準寫明在導程、牙側角、錐度與圓度變化小的時候，它們對最小實體極限提供「一些控制」；System 22 要求在整段全牙長度上控制最小實體尺寸。UNJ、MJ 外螺紋的牙底圓角與圓弧牙底小徑，也只寫在 System 22 與 23 的定義裡。

標準現貨的螺絲，用 System 21 就可以嗎？

H28/20B 5.1.3.2 節把「標準的現貨通用扣件，在認為可以接受的情況下」列為建議用 System 21 的條件之一；其他條件要依 5.1.3.2 a 到 e 的全文判斷，包括 b 項的機械性質與試驗要求（機械性質全部指定、做由配對螺紋施加剪切與樑式載荷的全尺寸拉伸或保證載荷試驗，帶鎖緊元件時另有鎖緊扭矩試驗條件）、c 項所列的中徑、大徑、小徑與牙底輪廓不需要量測數值，以及 e 項內螺紋公稱尺寸小於 0.190 吋。System 21 與 System 23（5.1.5.2）的條件都不適用時，標準建議用 System 22。是否「可以接受」，本站建議由採購方依用途判斷。

可以用量測數值取代通規嗎？

標準說不能完全取代。5.1.6.1 節的註寫明，沒有任何量測方法完全等同於用來檢查最大實體的通規；近似值可以由中徑、錐度、圓度、牙側角、導程與螺旋路徑的單要素量測算出。小批量或非標準尺寸、量規不經濟時，雙方可以議定其他量測設備。

圖面上怎麼指定量規系統？

H28/20B 5.5 節：可以在採購文件放總註，可以在個別螺紋標註的公差等級後面以括號寫系統號，系統有修改時加「S」，也可以兩者並用。總註的原句是「Acceptability of screw threads shall be in accordance with FED-STD-H28/20, System __」。標註的詳細寫法與例子在 H28/20B 所引用的 ASME B1.3M-1992 第 7 節，本站沒有讀到原文。

參考資料

• FED-STD-H28/20B（1994-03-10）Screw-Thread Standards for Federal Services, Section 20: Inspection Methods for Acceptability of UN, UNR, UNJ, M, and MJ Screw-Threads（everyspec 鏡像）
• FED-STD-H28/20B Change Notice 1（1994-12-21）（everyspec 鏡像）
• NASA 的扣件收貨標準沒有強制最關鍵的一級做收貨拉伸試驗
• 公差表上沒有「牙距」那一欄
• 牙的公差等級：數字和字母回答的是兩個不同的問題
• 規格表上的防鬆扭矩是一個上限，不是拿來相加的數字

三套系統的定義與選用條件來自 FED-STD-H28/20B 的 5.1.1 到 5.1.6 節（5.1.3.2 依第 1 號變更通知修正），指定方式來自第 4 節與 5.5 節，仲裁與量具規則來自 5.3、5.4、5.6、5.7、5.9 節，主規量測配置下作用尺寸與中徑的差異來自表 XX.1 到 XX.3 的註 (e)（只描述該量測配置，不是一般零件的固定差額），沿革來自前言。標準是掃描檔，本站以光學文字辨識讀全文，引用條文以頁面影像為準。毫米換算與百分比是本站計算；螺紋 A、B 是假設例；止規誤判的可能與單槽量具的說明是本站推論；「從買方這一側帶得走的四件事」是本站的讀法，不是標準的要求。