母排孔位，以及 DIN 43673-1 究竟规定了什么

搜索 DIN 43673，第一页的每一条结果都想把这份文件卖给您，没有人解释它讲了什么。这部标准是 1982 年 2 月的四页德文，而这个编号在客户图纸上反复出现，通常只是一个孤零零的引用，一个尺寸也不给。

这部标准管什么

DIN 43673-1

，德文题名 Stromschienen-Bohrungen und -Verschraubungen; Stromschienen mit Rechteck-Querschnitt，英文译本题名为“Drilled holes and screw connections for busbars; rectangular cross-section busbars”，即母排的钻孔与螺栓连接、矩形截面母排。共四页。它规定钻孔的位置和尺寸，并给出螺栓连接设计与构造的基础数据，适用于直流和 60 Hz 以下的交流。

它的适用范围与另外两份 DIN 文件绑在一起：它适用于持续载流量由 DIN 43670（铝，1975-12，十页）和 DIN 43671（铜，1975-12，九页）给出的矩形母排。这一族标准分工很清楚。DIN 43671 告诉您某个截面的母排能带多少电流，DIN 43673-1 告诉您把孔开在哪里。DIN Media 至今仍把两者列为现行有效，对这个年代的文件来说不太寻常。

从适用范围的措辞可以推出两点。其一，这部标准讲的是连接，不只是钻孔，而“螺栓连接设计的基础数据”正是被人忘掉的那一半。其二，60 Hz 这个上限是实在的：超过它，接头区域的集肤效应和邻近效应会使孔周围的电流重新分配，其程度足以让这套孔位不再是合适的孔位。

DIN 46433 不是母排孔位标准

这条更正之所以单独立一个标题，是因为这种错误引用到处都是——包括在招标文件里，以及在被一年年抄下去的供应商图纸里。

DIN 46433

的题名是 Flachdrähte und Flachstangen, gezogen, mit gerundeten Kanten — Maße，即“拉制的、带圆边的扁线与扁排——尺寸”。共八页。它是一部关于拉制矩形线材和扁排的尺寸标准：宽度、厚度、边缘圆角半径、公差。它对孔位、孔径或螺栓连接只字未提。而且它已经作废，由 DIN EN 13601 取代。

如果您收到的图纸写着“孔按 DIN 46433”，那这张图纸是错的。写图纸的人想引用的，孔位是 DIN 43673-1，载流量是 DIN 43671；如果他想引的是材料规范，那就是 EN 13601——正是取代了 DIN 46433 的那份文件。在动手切料之前把这件事提出来，因为一张引错了一部标准的图纸，通常连材料状态也引错了。

孔位在哪里与成套设备验证发生关系

孔位看起来像是加工细节，其实不是，因为它形成的接头，落在成品配电柜据以验证的那部成套设备标准的范围之内。

IEC 61439-1 讲得很明确。在温升试验中，第 10.10.2.3.3 条要求“应特别关注主电路内导体和端子处的接头”。接头被点名列为测量点。第 10.10.2.3.7 a) 条要求，主母线单独试验时，试验长度至少 2 m，并且在母线可延伸的情况下要包含一个接头；短路试验的第 10.11.5.3.3 条在同一条件下把该长度规定为 (2 ± 0,4) m。

接下来是合格判据。短路试验之后，第 10.11.5.5 条规定“用于连接导体的零件不应松动”。一个在热学上过关、却在电动力作用下松脱的接头，会让整台成套设备不合格，而决定这一点的正是边距和螺栓规格。

边距

标准把孔心的位置相对于母排边缘固定下来。这里要平衡的是两件互不相干的事。

从力学上看，孔与母排边缘之间的那段材料，在故障期间承受来自螺栓的挤压载荷。峰值耐受电流会把相邻母排推开或压拢，其作用力最终要由这组螺栓来承受。边缘材料太少，这段材料就会屈服，孔被拉长，螺栓预紧力下降，接头随之松动。在厚度合理的铜排上，直接撕裂并不常见；真正的失效是孔口逐步拉长，随后接触压力丧失——这更糟糕，因为在红外热成像巡检查出来之前，它一直是看不见的。

从电气上看，这段材料是一个颈缩区。电流必须绕过孔，因此孔与边缘之间的材料所承载的电流密度高于母排本体。把孔开得离边缘太近，等于在接头受力最大的部位内置了一个局部热点。

制造工艺又加上第三条约束。用冲孔而不是钻孔时，凹模四周需要有材料来提供反作用。在硬态铜上以过小的边距冲孔，边缘会向外鼓出，孔边材料加工硬化，母排也就无法与配对面贴平。作为车间经验而非规范值：孔边到排边的净距离至少取母排厚度，硬态时取 1.5 倍厚度。我们的冲孔工艺页面介绍了同一约束在模具方面的一面。

孔距，以及孔周围的电流集中

关于孔对接头究竟做了什么，Copper Development Association 的 Copper for Busbars (Publication 22) 给出了公开文献中最清楚的论述。接头电阻由两部分组成：电流被迫在搭接区内改道而产生的流线电阻（扩散电阻），以及界面本身的接触电阻。螺栓孔让前者变差，而 CDA 给出的估算取决于孔径，以及 n——沿母排宽度方向数出的孔数。

这一个变量就解决了加工厂常争论的一个问题。孔应当沿接头的长度方向排成一列。把它们沿宽度方向错开会增大电阻，因为宽度方向上每多一个孔，就是同一条电流路径上多一处阻碍。在一根 60 mm 的母排上沿长度方向排成一列的两个孔，比对角错开的两个孔构成更好的接头——尽管后一种排布看上去把夹紧力分布得更均匀。

搭接长度受同一效应支配。当搭接长度与厚度之比升到约 2 时，流线电阻带来的损失下降得非常陡；此后到比值 10 之间只有缓慢改善，再往上就没有什么可得的了。CDA 的结论是：搭接只需长到能容纳足够数量的螺栓、以达到所需的接触压力即可。过长的搭接浪费铜、增加重量，却换不来导电性能。

同一来源还有两项改进，实施成本低却很少有人用。在搭接区内沿纵向把两根母排都开一条通槽，可使接触电阻降低 30 到 40 %，因为它让接头两侧各自的接触压力更均匀。把母排端部斜切成小于 45° 的角度，可使接头初始电阻降低约 15 %，并使接头电阻在负载循环下的上升速率降到原来的 1/1.3 至 1/1.5。

孔径

孔径是在三者之间做取舍：给螺栓留出的间隙、公差累积，以及被挖掉的接触面积。

间隙比大家以为的宽松。CDA 长期以来的指导值是：M10 螺栓配 11.5 mm 的孔，M12 配 14 mm，在更宽的母排上放大到 15 mm。那是 1.5 到 3 mm 的活动量，而且是有意留的：它要吸收两根在不同日期、可能还是不同设备上加工出来的母排上，五六个螺栓的孔位所累积的孔距误差。把间隙收紧，换来的是装不上的接头。

代价是接触面积。每一个孔都从搭接区里挖走铜，而且挖的正是夹紧压力最高的区域。100 mm 母排上一个 14 mm 的孔，在该位置去掉了宽度的 14 %。这就是为什么裕度不足的接头，答案是多用几个中等规格的螺栓，而不是少用几个大规格的。螺栓数量换来的是压力均匀性，螺栓直径换来的是截面损失。

孔径还与模具相互影响。在铜上冲一个直径小于材料厚度的孔，对模具很不友好，孔的质量也会变差。在 5 到 12 mm 的母排上用 M10 及以上时，这一点很少构成问题，但在带小固定孔的薄型控制排上就会。冲孔力计算器会在您把这套孔位定下来之前，告诉您某个孔径要消耗多少吨位。

螺栓规格、扭矩与垫圈组合

CDA 的 Table 22 几十年来一直是实际工作中的参考。大致规律是这样：25 到 30 mm 的母排用两个 M8，扭矩 17 N·m；40 mm 用两个 M10，28 N·m；50 到 80 mm 改用 M12，45 N·m，其中 50 mm 用两个、80 mm 用四个；100 和 120 mm 的母排用五个 M12；160 和 200 mm 的母排用六到八个 M16，91 N·m。实际在用的规格从 M6 到 M20，常见的是四个或六个螺栓。

扭矩只是一个替代量，而且是个不好的替代量。接触压力在现场无法测量，只能通过 T = K·F·D 推算，其中 K 为螺母系数。CDA 给出的 K 值是：干燥状态 0.20 到 0.22，涂导电接触膏时 0.19 到 0.21，使用二硫化钼边界润滑剂时 0.15 到 0.16。换句话说：同一个扳手设定值，在润滑过的螺纹上产生的螺栓预紧力，比在干燥螺纹上大约高 30 %。如果您的扭矩数值来自表格，而装配作业指导书又要求给螺纹涂润滑脂，这两者就不该放在一起。

您真正要达到的是搭接区上的接触压力。CDA 给出的数字是：低于约 7 N/mm² 不可取，高于 10 N/mm² 为宜，而超过大约 30 N/mm² 之后几乎没有进一步的收益。搭接的名义面积中实际导电的只有约 1 %，载荷是通过一个个离散的微凸体接触传递的——这就是表面状态与螺栓数量同样重要的原因，也是母排在装配时应当平整、并且刚刚打磨过的原因。

垫圈组合是真正起作用的。又大又厚的垫圈把螺栓载荷从孔的周围铺开，扩大有效压力的作用区域；CDA 给 M10 配 24 mm 直径、2.2 mm 厚的垫圈，给 M12 配 28 mm 直径、2.7 mm 厚的垫圈。使用高强度钢螺栓时，热膨胀差异就成了问题。钢的膨胀系数约为 11.1 × 10⁻⁶/°C，而铜为 16.5 × 10⁻⁶/°C，因此接头受热时螺栓拉力上升，可能被推过 CDA 设定的上限——保证应力的 95 %。碟形弹簧垫圈 (Belleville) 能吸收这部分增量；而膨胀系数为 16.2 × 10⁻⁶/°C 的铝青铜 CW307G 螺栓，因为几乎与铜相匹配，从根本上避开了这个问题。

还有一点与直觉相反。除非环境条件确有要求，CDA 并不建议对铜与铜之间的接头面做电镀，因为软质镀层在高温下会发生流动，把您费力建立起来的接触压力松掉。

当图纸只写“按 DIN 43673”而别无他言

这是最常见的情形，而它首先是一个商务问题，其次才是技术问题。

问清楚这套孔位对应的是哪一种母排。该标准把孔位和孔径索引到 DIN 43670 与 DIN 43671 中已定载流量的矩形母排截面上。如果图纸给的宽度和厚度不属于这些截面，这个引用就落不到具体尺寸上，客户必须给出尺寸。

问清楚他们要的是孔位还是整个接头。很多引用 DIN 43673-1 的图纸只想要标准螺栓孔位，以便与既有开关设备互换。有些则连螺栓连接数据一起要，这就把螺栓等级、垫圈配置和扭矩拉进了您的供货范围。这是两份不同的报价。

拿到一个实物参照。一根样排、一张标注过的草图，或者一张配对设备的照片，五分钟内解决的歧义比一周的往来邮件还多。不管图纸怎么写，客户自己开关设备上的接口孔才是真正的规范。

把您的理解写在回签的图纸上，并请对方签字确认。写明您打算加工的孔径、孔距和边距。如果客户手里有这部标准而您没有，他们一分钟就能对着原文核对一遍。

如果这套孔位反复出现，就把这四页买下来。这份文件的价格低于报废一批 200 mm 母排的损失。请向 DIN Media 或您所在国家的标准机构订购，而不是向转售聚合网站订购。

把孔位落到机床上

一旦确定下来，孔位就变成一个模具问题。一套跨若干种母排宽度反复出现的 DIN 孔位意味着若干种孔径，而约束在于转塔上一次能同时装多少种。像 EMAC-BP-60 这样的数控母线冲剪机很适合固定的一套模具。品种跨度大时，像 IMAC-CENTER 60 这样的母线加工中心配 24 个模位、可扩展到 36 个，把换模从等式里去掉，并保持 ±0.05 mm 的定位精度——正是这个精度让孔距的累积误差留在您预留的间隙之内。

同一件事的载流量一侧属于 DIN 43671，其表格的基准条件是环境温度 35 °C、母排温度 65 °C，并配有针对其他条件的修正系数。如果母排的载流量是在没有施加这些修正的情况下定下来的，由此在热学上裕度不足的接头，再好的孔位也救不回来。我们的载流量计算器会实际施加这些系数，而不是把它们藏起来；螺栓接头一文对表面处理的展开，也比这里能容纳的更深入。