恒截面轴承的配合公差：轴、座孔及套圈变形检查

定截面轴承在台架上可能转动自如，而在轴承座锁紧后却出现发紧现象。此时轴承本身仍可能完全符合规格要求。座孔轻微失圆、过紧的过盈配合，或夹紧受力不均，都可能改变薄壁套圈在装配后的受力与变形状态。

并不存在适用于所有定截面轴承的统一配合公差。 应结合型号的尺寸极限、内部游隙或预紧、载荷相对于哪一套圈旋转，以及运行温度来确定配合方式；随后还需核查座孔几何精度和装配后的实际表现。

仅给出 H7 或 k5 之类的配合代号并不能解决问题。以 50.8 mm (2 in) 轴为例，k5 在 KA020CP0 上形成的过盈量约为 2–30 µm，而该型号公开标注的未安装径向游隙仅为 0–12.7 µm。两组数据衡量的是不同参数，但二者之间的差距正是需要重点审视的原因。

本指南重点说明图 1 所示的轴与轴承座配合界面。有关轴承类型及通用选型方法，请参阅我们的 薄壁轴承选型指南。

为何定截面轴承需要更为细致的审视

在更广义的 薄壁轴承 范围内，定截面系列会随着内径增大而保持相同的截面尺寸。KA 系列采用 1/4 in × 1/4 in 截面，无论内径为 2 in 还是 4 in，其径向截面始终为 0.25 in (6.35 mm)。这相当于在 2 in 内径时占内径的 12.5%，在 4 in 内径时占 6.25%。

如此薄的套圈往往会随支撑件的形状而发生变形。座孔失圆可能压入滚道，台肩受力不均则可能使套圈倾斜。

对此应分别进行三项检查：

• 尺寸： 轴和轴承座的直径是否形成预期的间隙、过渡或过盈配合？

• 形状： 座孔是否圆度良好、直线度合格，并且彼此同轴对正？

• 装配状态行为： 成品装配是否满足间隙、扭矩和跳动限值？

仅通过直径检验的孔径，只回答了第一道题。

首先判断载荷相对于哪一圈旋转

关键在于载荷方向是否绕着轴承套圈转动。以固定在机架上的径向载荷作用于旋转轴为例，内圈承受旋转载荷，外圈承受静载荷。若改为机座旋转、轴固定，并且载荷方向保持不变，则两者的受载关系相反。

承受旋转载荷的套圈必须具有足够的固定力，以防止蠕动，即套圈在配合面上缓慢转动并引发磨损。通常的解决办法是过盈配合，实际应用中一般表现为压入配合。承受静载荷的套圈，视其定位要求而定，往往可采用间隙配合或轻过盈配合。对于载荷反向、冲击载荷以及载荷方向不确定的工况，则需单独评估。

对于薄壁套圈，过大的过盈量还可能改变滚道形状并减小内部游隙。切勿在未核对游隙或预紧的情况下，仅为消除蠕动而不断加大配合过盈。应先确认轴承结构：径向轴承、四点接触轴承以及配对角接触轴承，所需的安装方式可能各不相同。

将 H7 和 k5 视为数值解读

H7 和 k5 是 ISO 286 公差带。H7 属于孔（座孔）公差带，k5 属于轴公差带。以下示例采用 KA020CP0，其公称内径为 2 in (50.8 mm)，公称外径为 2.5 in (63.5 mm)。二者均属于该标准的 50–80 mm 尺寸段（大于 50 mm，且不超过 80 mm）。其极限偏差如下：

ISO 286-2:2010 规定的 50–80 mm 尺寸段极限偏差。它们属于尺寸公差限值，并不构成该轴承的安装建议。

轴承套圈另有其公开发布的公差限值，并与上述公差叠加。两者叠加后的范围，才是实际配合范围。

两处配合统一采用同一符号规则

在两处配合界面均采用同一规则： 径向过盈量 = 内件直径 − 外件直径。 正值表示过盈，负值表示间隙。

• 在轴配合处，内件为轴，外件为轴承内孔。

• 在座孔配合处，内件为轴承外径，外件为座孔。

轴与轴承配合公差：以内圈为例

KA020CP0 公布的内径公差为 −0.0006 in 至 0，换算为 −15.24 µm 至 0，因此其孔径范围为 50.78476 至 50.80000 mm。其公布的径向游隙为 0–0.0005 in（0–12.7 µm）。

轴的极限尺寸取自上文所列 ISO 公差带。这里仅为算例，并非 LILY 的配合建议。

以 k5 为例，I_min = 50.80200 − 50.80000 = +0.00200 mm，I_max = 50.81500 − 50.78476 = +0.03024 mm。28.24 µm 的公差带宽由 13 µm 的轴公差带和 15.24 µm 的孔公差共同构成。

最大过盈量 30.24 µm，已超过公布的最大未安装径向游隙 12.7 µm 的两倍以上。这两个数值不能直接互换，因为并非全部过盈都会传递到滚道，传递程度还取决于套圈尺寸、轴刚度以及表面状态。不过，这一对比足以说明，k5 不能直接照搬通用表。

h5 则存在相反的问题。其范围内包含松配装配，而在旋转载荷作用下，松配套圈可能发生蠕变。究竟选用哪一公差带，或是否适用，需要结合图纸要求并经工程评审确认。

某一次装配感觉合适，并不能证明图纸所列范围就是正确的。对于批量设计，应核对极限组合；若零件采用选配，应在图纸上明确标注，而不是默认任意一根轴都适配任意一套轴承。

座孔与外圈配合示例

KA020CP0 公布的外径公差为 −0.0005 in 至 0（−12.7 µm 至 0），因此轴承外径范围为 63.4873 至 63.5000 mm。配合 H7 座孔（63.500–63.530 mm）时：

• I_min = 63.4873 − 63.530 = −0.0427 mm （42.7 µm 间隙）

• I_max = 63.500 − 63.500 = 0.000 mm （零间隙）

因此，外圈配合状态介于零间隙与 42.7 µm 间隙之间。图 2 给出了两种计算范围。对于静载工况，这一结果通常可以接受，但前提是座孔保持圆度，且套圈按设计要求完成定位与保持。应在检验单上注明正负号判定规则，确保“+10 µm”对设计人员和检验人员含义一致。

是否有适用于恒截面轴承的配合公差表？

任何轴承过盈配合公差表都不是通用标准。样本中的图表通常基于特定的轴承类型、套圈厚度、支撑材料和载荷工况；有些甚至默认钢制轴和铸铁或钢制座体。若采用铝制座体并配装薄壁套圈，这一前提条件就不再成立。

图表可用于初步估算，随后必须结合对应零件号的图纸进行确认，包括尺寸公差范围、内部游隙或预紧量，以及允许的座孔几何形状。题为“在发布图纸前先审核配合”的章节列出了进行该项核查时需要提供的资料。

在更改配合前，先核查座孔几何形状

除了直径，还要测量形状误差。作为车间现场的初步筛查，可沿轴向选取三个位置，并在每个位置的两个相互垂直方向读取数据，共六个测点。这些读数有助于识别锥度和明显椭圆度，但不能据此判定圆度或圆柱度。图3显示了变形座孔对薄壁套圈可能造成的影响。

仅用两点法测得的直径读数，可能漏检奇数瓣形误差，包括三瓣形；因此，相近的读数并不能证明座孔是圆的。对于有明确圆度公差要求的场合，应采用能够评价圆度的方法。NIST 对此作了说明， 即基于完整 360° 轨迹的圆度测量其中还包括仪器主轴误差的影响。

同时还应检查挡肩平面度、挡肩端面圆跳动，以及分离式座孔相对于图纸基准的对准情况。挡肩和压紧面应仅与其支撑的套圈接触，不得干涉另一套圈、保持架或密封件。公开发布的套圈端面直径可作为参考，但不能作为挡肩或压紧面的允许极限；相关要求应以装配图为准。还要确保圆角退刀槽与轴承倒角之间留有足够间隙：套圈若停靠在圆角上，表面看似已就位，实际上其端面并未获得有效支撑。

如果只能先做一项检查，建议先比较紧固件拧紧前后座孔内径的变化。对于剖分式座体或柔性安装板，应在图纸规定的装配状态下进行测量。若拧紧后座孔尺寸超出允许范围，更换新轴承也无法解决支撑问题。

温度与轴向增长

尺寸比较必须基于统一参考条件。NIST 在其 关于 ISO 1 2016 年修订的论文中指出，当检查过盈较紧的配合时，应记录零件和量具的温度。

若需进行简单的自由膨胀估算，可使用 ΔD = α × D × ΔT，其中 α 为线膨胀系数，D 为直径，ΔT 为温度变化量。

这些数值仅用于说明，并非任何 LILY 型号的经认证性能参数。以铝制座体（α ≈ 23 × 10⁻⁶ /°C）包容钢制外圈（α ≈ 12 × 10⁻⁶ /°C）为例，假定直径为 63.5 mm，温升为 40 °C。

(23 − 12) × 10⁻⁶ × 63.5 mm × 40 = 0.02794 mm，即 27.94 µm

这已接近 H7 公差带 30 µm 的宽度。在上述假设条件下（温度一致、自由膨胀），加热会使座体相对套圈张开，冷却则使其回缩。冷却后是否形成过盈，则取决于初始配合状态。

KA020CP0 页面标明的工作温度范围为 −30 °C 至 110 °C。以下仅为示例，假定在该温度范围内采用相同的系数。由 20 °C 冷却至 −30 °C 时，直径差减小 34.925 µm；加热至 110 °C 时，直径差增大 62.865 µm。

若轴承座初始处于 42.7 µm 的间隙极限，在 −30 °C 时仍约剩余 7.8 µm 间隙；若初始为过渡配合，则最终约形成 34.9 µm 的过盈。这些数值仅为配合变化的估算，并非实测过盈量，也不是批准的装配温度。热膨胀系数会随合金和温度而变化，受约束支撑或部件温度不一致的情况也需单独评估。

沿轴向计算时，对一根 500 mm 长的轴，按相同的钢材系数可得 12 × 10⁻⁶ × 500 mm × 40 °C = 0.24 mm（240 µm）。轴承座和支撑结构也会发生热膨胀，因此应分别比较各部件的膨胀量。需要明确由哪一支撑件对轴进行轴向定位，以及允许相对位移的位置。若该位移受到限制，便可能产生非预期的轴向载荷，其大小取决于装配刚度。

仅有间隙配合并不意味着套圈一定能够浮动，因为台肩、压紧面、密封件以及座孔摩擦都可能将其限制住。不要为了制造位移而随意松开用于设定预紧的压紧件。

分四个阶段验证装配状态

在可重复的条件下，每一次测量都只回答一个问题。若在某一阶段首次出现发紧，最后一栏给出优先检查的部位。这里列的是检查顺序，而非故障诊断结论。

在测试之前应先设定验收限值，并记录夹具、载荷、转速、温度、润滑条件及仪器不确定度。相同的扭矩读数，在一种机构中可能完全正常，在另一种机构中却可能偏高。起动扭矩与运行扭矩是两项不同的检查指标。可重复出现的发紧位置通常指向几何因素，但污染和轴承损伤也可能呈现相似手感，因此不能仅凭手转测试作出诊断。

压装套圈时，应通过能均匀支撑端面的工装，将力施加在被装配的那一套圈上，切勿通过滚动体传力。采用热装时，必须遵守产品批准的温度极限。工作温度额定值并不自动等同于安全的装配温度。

从型号页面整理数据表

CS 类别页面可按尺寸、载荷方向、材料和密封形式筛选型号。随后，可从型号页面所列字段入手开展配合评审。以下以 KA020CP0 为例，英制数值按 1 inch = 25.4 mm 的精确换算系数转换（NIST SP 811，附录 B.8）：

LILY 的变型信息注明，间隙和预紧数值适用于未安装、且在零测量载荷下的轴承。装配后的数值会因配合、压紧和温度而有所不同。在采用样本目录限值进行检验之前，还应确认图样所定义的尺寸究竟是平均直径、局部尺寸，还是其他定义。

零件号末位数字同样至关重要。在英制系列型号中，第 6 位表示轴承类型，第 7 位表示保持架，第 8 位表示公差等级，第 9 位表示间隙或预紧量。KA020CP0 可读作径向接触轴承（C），配一体式卡装保持架（P，本型号为黄铜材质），公差等级 1 / ABEC 1F（0），并采用标准间隙。

该型号没有第 9 位字母，因此应直接采用其公布的间隙值，不要根据公差位自行推断。第 8 位数字不同，可能改变尺寸公差、跳动，或两者同时改变；第 9 位字母则用于指定特定的间隙或预紧范围。应结合变型表对完整型号进行解读。

仅凭内径同样无法确定安装包络尺寸。类别页面中的两种径向型号虽然具有相同的 1 in 内径和 1.375 in 外径，但在宽度、密封形式以及套圈端面直径上并不相同：

这些均为公称尺寸，并非加工极限；套圈端面尺寸的公制换算值已四舍五入至 0.01 mm。尽管内径和外径相同，不同的密封与套圈端面结构在检查工装及压紧间隙时仍会产生影响。在放行轴和轴承座图纸之前，还应补充该型号当前图样中的轴承公差、内部间隙或预紧量以及座孔要求。要查看全部型号，请浏览 恒截面（CS）轴承系列。

在图纸发布前，请先对配合方案进行审核

如需针对具体型号进行配合审核， 请与我们联系 并提供：

• 完整的零件编号，包括任何游隙或预紧后缀

• 轴和座孔的公差极限及材料

• 载荷相对于哪一套圈旋转，以及载荷方向

• 工作温度范围

• 装配后的验收标准，包括游隙、扭矩和径向跳动

• 如果您正在排查现有装配，请提供实测座孔几何尺寸，以及紧固和测量记录

如有现有轴承图纸和安装图纸，也请一并提供。审核应明确轴承配置、允许的配合范围、残余游隙或预紧量，以及验证方法。

常见问题

可以用固持胶弥补配合松动吗？

只能作为经批准的修复或装配方案的一部分使用。固持胶本身对间隙、固化条件和温度均有要求，且无法恢复失圆的孔径，也不能纠正偏斜。

应在阳极氧化或电镀前还是后测量座孔？

应测量最终的功能表面，并在图纸中明确公差是适用于表面处理前还是处理后。不要默认涂层每增加 1 微米，孔径就会固定变化。涂层增厚、基材转化层、遮蔽效果以及工艺波动都会产生影响。

将薄壁轴承从过盈配合座上拆下后，是否可以重复使用？

这取决于零件本身、配合形式以及拆卸方式。请将零件编号和装配历史发送给我们的工程师，以便获得针对该工况的答复。所需提供的信息已列于上文“在图纸发布前，请先对配合方案进行审核”。

座孔间隙和内部游隙是同一概念吗？

不是。座配合间隙是轴承套圈与轴或轴承座之间的间隙。内部游隙是轴承在无载荷状态下，内外圈之间的自由移动量，LILY 公布的是未安装轴承的游隙数据。座配合过松并不能说明夹紧后的内部游隙，而过盈配合则可能使部分游隙消失。