轴承与轴的配合公差，轴承与孔的配合

• 1
  轴承配合的实际作用
• 2
  过盈如何改变内部几何
• 3
  正确读取轴与壳体配合表
• 4
  座位的加工与测量
• 5
  标准配合表不适用的情况
• 6
  切削前核对配合
• 7
  按载荷工况的典型轴与壳体配合选择

滚动轴承是成品精密部件。内圈按公差等级制造，外圈按公差等级制造，两者都不应再加工。机加工车间控制的是轴径和壳体内孔。这两个尺寸决定套圈如何就位，而承受旋转载荷的套圈不得在座位上滑动。

蠕动是常被忽视的缓慢失效。如果内圈在过小的轴上转动，套圈端面会抛光轴，磨屑进入润滑脂，轴承远在额定寿命之前就失效。如果配合过紧，内圈胀大，径向内部游隙减小。滚珠被夹紧，摩擦上升，轴承运行发热。

因此，轴承与轴的配合公差不是对准一个数字，而是选择一个与载荷、转速和装配将经历的温度相匹配的过盈或间隙带。如果这个带的方向选错，再好的轴承质量也救不了设计。

• 1
  旋转载荷套圈需要过盈，使其不能蠕动。
• 2
  静止载荷套圈可用轻配合，有时可用小间隙。
• 3
  剖分式壳体外圈配合通常比整体式壳体松。

将内圈压到轴上时，内圈内孔被胀大。内圈在自由状态下不会保持圆形，而是跟随轴的形状。每微米过盈都会使径向内部游隙小幅减小。对于 30 mm 内孔轴承，几微米过盈造成的损失不大。对于薄壁轴承，这可能吃掉你付费购买的大部分游隙等级。

外圈的行为相反但道理相同。过紧的壳体内孔压缩外圈，进一步减小游隙。这就是为什么内外圈都紧的轴承用手转动感觉顺畅，运行十分钟后却会卡死。温度升高之前，游隙已经没有了。

热量会加剧这一点。钢轴每 °C 约膨胀 11 × 10⁻⁶。一根 40 mm 的轴，若运行温度比环境高 40 °C，约膨胀 0.018 mm。如果壳体是铝且膨胀更快，外圈配合变松，而内圈配合变紧。20 °C 时测得的配合不是工作温度下的配合。

这些都不是回避过盈的理由，而是从所需游隙等级出发、再反推能保持该游隙的配合的理由。

ISO 286 给出字母和数字：轴用 h、j、k、m，孔用 H、J、K、M。小写是轴，大写是孔。数字是公差等级，数字越小公差带越紧。标为 k5 的轴比 k6 的公差带更紧，但两者在名义轴承内孔上通常都是过盈配合。

第一个问题是哪个套圈相对载荷旋转，而不是哪个零件在转。轴可以旋转而载荷方向固定，此时内圈承受旋转载荷。但如果载荷随轴一起旋转，内圈承受静止载荷，需要过盈的可能是外圈。工程师在这一点上搞反的次数比本页其他任何要点都多。

第二个问题是轴承能承受多大过盈。轴承样本列出了各系列和载荷工况推荐的轴与壳体公差。这些表已经考虑了游隙损失。如果你的应用不寻常，例如薄壁壳体或塑料壳体，样本值只是起点，不是答案。

第三个问题是车间实际能稳定做到什么。30 mm 轴上的 k5 公差带只有几微米宽。如果车床和磨床不能重复保持该公差带，名义上正确的配合在量产中就会变成随机结果。这是工艺问题，不是设计问题。

• 1
  小写字母轴公差，例如 k6。
• 2
  大写字母孔公差，例如 H7。
• 3
  更小的等级数字更紧的公差带。
• 4
  样本表已包含游隙损失。

车削轴承座位不同于车削一般直径。公差带紧时，座位通常需要磨削。在好机床上，仅车削可达到 ±0.005 mm，但表面粗糙度也很重要。Ra 1.6–3.2 μm 的车削座位适合轻配合。过盈配合下需要 Ra 0.2–0.8 μm 的磨削座位，因为粗糙表面在装配时会损失金属，使配合变松。

测量座位，而不是轴端。轴在外端可能很圆，靠近轴肩处却有锥度。用千分尺在座位长度上测三个位置，每个位置测两个方向。记录数值。单点一次读数几乎无法说明套圈能否正确就位。

对于壳体，除直径外还要检查圆度。三爪卡盘可能留下两点式内径千分尺测不出的三瓣形内孔。过紧且不圆的壳体会在三个位置夹住外圈，导致轴承运转不平稳。

此阶段的装配同样重要。压配合应使用压床或受控温差完成，不能用锤子。将轴承加热到约 120 °C 以上会改变其热处理状态和尺寸。若需要较大过盈量，应加热壳体或冷却轴，并保持在轴承制造商的限值内。

• 1
  磨削座面过盈配合处 Ra 0.2–0.8 μm。
• 2
  三个位置沿座面轴向和圆周方向用千分尺测量。
• 3
  圆度检查两点式量具测不出三瓣形内孔。
• 4
  不用锤子使用压床或受控温度。

样本表格假定为实心钢轴和刚性厚壁壳体。改变其中任一条件，数值就会变化。空心轴在相同过盈量下变形更大，实际夹持力更低。薄壁铝壳体比钢外圈膨胀更快，装配升温后外圈配合会变松。

塑料和复合材料壳体是另一类情况。其蠕变特性意味着过盈配合会随时间松弛，外圈可能开始转动。常见对策是加金属衬套或使用固持胶，但这属于设计决策，必须在零件加工前确定。

微型轴承是另一个边界。内孔约 10 mm 以下时，套圈截面很薄，常规 k6 配合可能使滚道变形。大型轴承则相反：防止蠕变所需的过盈量很大，间隙损失必须重新计入轴承选型。

高速主轴处于所有这些因素的边缘。配合必须在低速时固定套圈，并在 20,000 rpm 下保持安全，此时离心膨胀和热量都会改变几何形状。这种情况需要专家处理，不能套用通用表格。

几分钟的核对可以避免轴报废。首先确认轴承型号及其公差等级。同尺寸的 P6 轴承和 P0 轴承内孔偏差不同，因此相同的轴配合不会产生相同的结果。

其次，计算间隙损失。取预期过盈量，换算为套圈的直径变化，再从径向内部游隙中减去。若剩余游隙低于该转速和载荷下的最小值，则设计过紧。

第三，查看温度。估算轴、壳体和轴承的运行温度。若它们之间的温差超过约 20 °C，冷态配合就不是工作配合。

第四，确定检验方式。对于 k5 或 m5 座面，车间里用手持千分尺不够。台式量仪或带设定样件的比较仪能给出可重复的读数。将检验方法写在图纸上，使下一批按同样方式加工。

最后，在批量加工前试装一件。将一个轴承压到一个轴上，检查阻力矩，并短时运行。手感是弱信号，但几分钟后阻力矩变化说明间隙正在减小。这是能及早发现的真实失效模式。