加工轴承端盖4-Φ12孔——工艺装备钻床设计

第一章绪论

1.1 课题的研究背景和意义

钻床是具有广泛用途的通用性机床，可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻螺纹等加工。在钻床上配有工艺装备时，还可以进行镗孔,在钻床上配万能工作台还能进行钻孔、扩孔、铰孔。如图1所示为钻床的实物图。

图1 钻床实物图

钻床主要用钻头在工件上加工孔（如钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、锪孔等）的机大型钻床车间床。机械制造和各种修配工厂必不可少的设备。根据用途和结构主要分为以下几类：

1、立式。工作台和主轴箱可以在立柱上垂直移动，用于加工中小型工件。

2、台式。简称台钻。一种小型立式钻床，最大钻孔直径为12～15毫米，安装在钳工台上使用，多为手动进钻，常用来加工小型工件的小孔等。

3、摇臂式。主轴箱能在摇臂上移动，摇臂能回转和升降，工件固定不动，适用于加工大而重和多孔的工件，广泛应用于机械制造中。

4、深孔钻床。用深孔钻钻削深度比直径大得多的孔（如枪管、炮筒和机床主轴等零件的深孔）的专门化机床，为便于除切屑及避免机床过于高大，一般为卧式布局，常备有冷却液立式钻床输送装置（由刀具内部输入冷却液至切削部位）及周期退刀排屑装置等。如图3所示。

图3 深孔钻床

5、中心孔钻床。用于加工轴类零件两端的中心孔。

6、铣钻床。工作台可纵横向移动，钻轴垂直布置，能进行铣削的钻床。

7、卧式钻床。主轴水平布置，主轴箱可垂直移动的钻床。一般比立式钻床加工效率高，可多面同时加工。

轴承端盖用以固定轴承、调整轴承间隙并承受轴向力。轴承端盖的结构有嵌入式和凸缘式两种。每种又有闷盖和透盖之分。嵌入式轴承端盖结构简单、紧凑，无需固定螺钉，外径小，重量轻，外伸轴尺寸短。但装拆端盖和调整轴承间隙困难，密封性能差，座孔上开槽，加工费时。嵌入式轴承端盖多用于重量轻、结构紧凑的场合，其结构和尺寸见表1。凸缘式轴承端盖安装、拆卸、调整轴承间隙都比较方便，密封性能也好，所以应用广泛。但缺点是外廓尺寸大，又需一组螺钉来联接。其结构和尺寸见表2 。

表1 嵌入式轴承端盖的结构尺寸

e 2 =5～10mm

s=10～15mm

m由结构确定

D 3 =D+e 2 , 装有o型

圈的，按o型圈外径取

整d1、b1等由密封尺寸

确定

表2 凸缘式轴承端盖的结构和尺寸

do =d3 +1mm ，d3—端盖联接螺栓直径，尺寸见右表。D1=D+2.5d3

D2 =D1 +2.5d3

e=1.2d3

e 1 ≥ e

m 由结构确定

D4 =D- （10～15 ）mm

b1、d1由密封尺寸确定

b=5～10mm

h=(0.8～1)b 轴承外径

D

螺栓直径

d 3

端盖上螺栓数

目

45～65

70～100

110～140

150～230

6

8

10

12～16

4

4

6

6

当端盖与孔的配合处较长时，为了减少接触面，在端部铸出或车出一段较小的直径，但必须保留有足够的长度e1，一般此处的配合长度为e1=（0.10~0.15 ）D，D为轴承外径，图中端面凹进δ值，也是为了减少加工面，如图4所示。

图4 轴承端盖端部结构

由于端盖多用铸铁铸造，所以要很好考虑铸造工艺。例如在设计穿通式轴承端盖图5时，由于装置密封件需要较大的端盖厚度（图5a），这时应考虑铸造工艺，尽量使整个端盖厚度均匀，如图5b和c所示是较好的结构。

图5 轴承端盖端部结构

1.2 轴承端盖的概述

轴伸出端的密封的作用是防止轴承处的润滑剂流出和箱外的污物、灰尘和水气进入轴承腔内，常见的密封种类有接触式密封和非接触式密封两大类，接触式密封有毡圈密封、O 形橡胶圈密封、唇形密封，非接触式密封有沟槽密封和迷宫密封。

下面主要介绍毡圈密封和O 形橡胶圈密封。

（1 ）毡圈密封

将矩形毡圈压入梯形槽中使之产生对轴的压紧作用而实现密封，如图6。它的结构简单，价格低廉，安装方便，但接触面的摩擦磨损大，毡圈寿命短，功耗大，一般用在轴颈圆周速度v ＜5m/s 、工作温度t ＜90 0 C 、脂润滑的轴

承中。安装前，毡圈需用热矿物油（80～90° C ）浸渍。

图6 毡圈密封装置

（ 2 ）O 形橡胶圈密封

利用安装沟槽使O形橡胶圈受到压缩而实现密封，在介质作用下产生自紧作用而增强密封效果。O形橡胶圈有双向密封的能力，其结构简单，O形橡胶圈为标准件，可直接选用。

1.3 本课题主要研究内容

1）总体设计及方案分析：总体方案设计、不同方案的分析及确定。主要为：夹具、多轴头及钻摸板（包括：主要结构工作原理分析、动力分析和运动分析）。

2）校核计算：在初步的结构设计的完成后，对设计方案进行进一步的校核、计算；对主要零、部件进行必要校核分析计算；对设备的使用及维护加以说明等。

3）经济性分析：从提高生产率、制造成本、经济效益、社会效益等方面对所完成的设计进行分析。

第二章电机的选型和传动零部件设计计算

1 设计计算任务要求

本设计题目是钻床工艺装备设计——加工端盖4-Φ12孔。具体的设计内容为利用摇臂钻床一次钻削端盖4-Φ12孔的相应夹具、多轴头及悬挂式钻模板。

通过设计该工装设备可以同时完成端盖4孔的钻削。用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，使同一批工件的加工精度趋于一致，保证工件的加工精度，同时很大程度提高生产率。

本题目研究的内容在国内、外属于成熟装置，对于提高生产率保证加工精度具有明显优势。由于大批量生产的需要，设计制造并运用本套工装夹具，可以大幅提高生产率；同时采用本套夹具也使加工精度得到了提高，有很高的性价比。

该题目来源于生产实际，通过这次毕业设计我能够系统和全面地利用所学的专业知识，为今后工作奠定坚实的基础。

2 钻孔负载扭矩的计算和电机选型

2.1 钻孔切削参数的确定

钻孔的切削用量与钻孔深度有关，当加工铸铁件孔深为钻孔直径的6~8倍时，在组合机床上通常都是和其他浅孔一样采取一次走刀的办法加工出来，不过加工这种较深孔的切削用量要适当降低一些。其切削用量与多轴箱钻削浅孔时切削用量的关系大致按表1和表2所示递减规律，根据具体情况适当选择。降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，以避免钻头折断。钻孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，使刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时钻头的寿命与加工其它浅孔时钻头的寿命比较接近。

表1 钻孔推荐切削用量

表2 钻孔推荐切削用量

2.2 切削用量确定

组合机床的正常工作与合理地选择切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量有很大的关系，切削用量选的恰当，能使组合机床以最少的停车损失，最高的生产效率，最长的刀具寿命和最好的加工质量，也就是多快好省的进行生产。组合机床大多为多刀加工，而且是多种刀具同时工作。计算最佳切削用量的工作比较复杂。

确定了在组合机床上完成的工艺内容后，就可以着手选择切削用量。目前组合机床的切削用量的选择，主要是参考现场采用的切削用量的情况，根据积累的经验来进行。由于组合机床有大量的刀具同时工作，为了能使机床能正常工作，不经常停车换刀，而达到较高的生产效率，所选的切削用量比一般的万能机床单刀加工要低一些。可概括地说：在多轴加工的组合机床上不宜最大的切削用量。

确定切削用量应注意的问题：

1、尽量做到合理利用所有的刀具，充分发挥其性能。由于连接于动力部件的主轴箱上同时工作时的刀具种类和直径大小不等，因此其切削用量的选择也各有特点。如钻孔要求切削速度高而每转进给量小；铰孔却要求切削速度低而每转进给量大等。同一主轴箱上的刀具每分钟进给量是相同的，要使每把刀具均能有合适的切削用量是困难的。一般情况下可先按各类刀具选择较合理的主轴转速n （转/分）和每转进给量f（毫米/分），然后进行适当的调整使各刀具的每分钟进给量相同，皆等于动力滑台的每分钟进给量vf。这样各类刀具都不是按最合理的切削用量而是按一个中间的切削用量工作。假如确实需要，也可按多数刀具选用一个统一的每分钟进给量，对少数刀具采用附加机构（增、减速）机构，使之按各自需要的合理进给量工作。以达到合理使用刀具的目的。

2、选择切削用量时，应考虑零件批量生产的影响。生产率要求不高时，就

没有必要将切削用量选得过高，以免降低刀具得耐用度，对于要求生产率高得大批量生产用组合机床，也只是提高那些耐用度低，刃磨困难，造价高得所谓“限制性”工序刀具得切削用量。但必须注意不能影响加工的精度，也不能使刀具耐用度降低。对于“非限制性”刀具，应采取不使刀具耐用度降低的某一极限值，这样可减少切削功率。组合机床通常要求切削用量的选择使刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于4小时。

3、切削用量的选择应有利于主轴箱设计。若能作到相邻主轴转速接近相等，则可以使主轴箱传动链简单；某些刀具带导向加工时，若不便冷却润滑，则应适当降低切削速度。

4、选择切削用量时，还必须考虑所选的动力滑台的性能。尤其采用液压动力滑台时，所选的每分钟进给量一般比动力滑台可实现的最小进给量大50％。否则，会由于温度和其他原因导致进给量不稳定，影响加工精度，甚至造成机床不能工作。

切削用量的选择必须从实际出发，根据加工精度、工件材料，工作条件、技术要求等进行分析，按照经济地满足加工要求地原则，合理地选择切削用量。一般常用查表法，参照生产现场同类工艺，通过工艺试验确定切削用量。

根据生产经验，在组合机床上进行孔加工的切削用量按表3选取：

表3 高速钢钻头切削用量

由上表可见，根据工件的材料与加工的孔径，可以选择合适的切削用量。

根据加工零件的材料及硬度：

切削深度（mm ） a p =d/2=10.2/2=5.1mm 每刃进给量（mm/r ） 2

f

f z =

f =(0.01～0.02)d ； 取0.015 f =0.015×

10.2=0.153 mm/r =

z f 2

f

=0.153/2=0.076mm/r 取v c =18m/min

1000

dn

v c π=

n=720r/min

主轴转速定为720r/min 。

参照《组合机床设计手册》组合机床切削用量计算图中推荐的切削力、转矩及功率公式：

表4 钻扩铰切削力、转矩及功率公式

由表4知：钻孔直径为12的切削力，切削转矩和切削功率为： F=26D 0.8HB 0.6=26×6.60.8×227.330.6=26×4.5251725.94144=3052.13（N ） T=10D 1.9f 0.8HB 0.6=10×6.61.9×0.80.8×227.330.6=10×36.06895×0.83651×25.94144

=7827.06 (N ﹒mm)

P=Tv/9740πD=7827.06×10/（9740×3.14×6.6）=0.388(KW) 2.3 电动机的初选

（1） 选择电动机类型

按工作要求和条件，选用三相异步电动机，电压380V ，Y 型。 （2） 选择电动机的容量

初选电动机型号为Y2—712—2，其主要参数如下表2-1：

表2-1 电动机参数

电动机输出转矩：

=d T 9550

m d n P N ?m=95502820

55.0 N ?m=1.86 N ?m 式中1η、2η分别为轴承、齿轮传动的传动效率。

取1η=0.98(滚子轴承), 2η=0.97(齿轮精度为8级,不包括轴承效率)。 （3） 确定电动机转速

根据机械设计手册，钻孔所必需满足的转速最低为：

n = 60min

r

根据传动比合理取值，取一级齿轮的传动比i '

1

≈2,二级涡轮蜗杆减速器传动比i '2≈20，则总传动比合理范围为i 'a ≈40，故电动机转速约为：

n 'd = i 'a ?n=4060?=2400min

r

2.4

确定传动装置的总传动比和分配传动比

由选定电动机满载转速n m 和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为

n

n i m

a =

（2-1） 总传动比为各级传动比1i ,、2i 、3i n i ???的乘积，即电动机型号为Y2－712－2，满载转速n m =2820min

r

。

（1） 总传动比 由上式（2-1）：

n n i m a =

=

=60

2820

47 （2）分配减速器的各级传动比

按展开式布置。考虑润滑条件，得=1i 2，2i =19.5，则此时的输出转速为

n a m i n =

5

.1922820

?=

=72.31min r 2.5 确定各轴转速、转矩和功率

（1） 各轴转速

1i n n m =

min r

（2-2） 式中：m n ——电动机满载转速；

0i ——电动机至I 轴的传动比。

以及 II n =

1

01i i n i n m I

?= min r （2-3）

2

102i i i n i n n m II

III ??==

min r （2-4）

由式（2-3）~（2-5）得

I 轴 01i n n m =

=2

2820

=1410 min r

II 轴 II n = I n = 1410 min

r

III 轴 201m II III n n n i i i =

=?= 2820

219.5

? = 72.31 min r

（2） 各轴输入功率

d I P P =?3η kW （2-5）

12II I P P η=? kW , 1223ηηη=? （2-6） 23III II P P η=? kW,2323ηηη=? （2-7）

式中2η、3η分别为轴承、齿轮传动的传动效率。 由式（5）~（7）得

I 轴 d I P P =01η= 0.55 ×0.98 =0.54kW

II 轴 12II I P P η=? = 23d P ηη?? = 0.539?0.98?0.97 =0.51kW III 轴 III P 2323II II P P ηηη=?=??=0.51=??80.098.0 0.40 kW

I —III 轴的输出功率则分别为输入功率乘轴承效率0.98,例如I 轴输出功率为

=?=98.0'I I P P 0.53kW,其余类推。

（3） 各轴输入转矩

001I d T T i η=? N ?m （2-8）

其中d T 为电动机的输出转矩，按下式计算：

=d T 9550

m

d

n P N ?m （2-9） 所以

001I d T T i η=? = 9550

001d

m

P i n η?? N ?m （2-10） 112II I T T i η=??= 9550

010112d

m

P i i n ηη???? N ?m （2-11） 223III II T T i η=?? = 9550

012011223d

m

P i i i n ηηη?????? N ?m （2-12） 34IV III T T η=? = 9550

01201122334d

m

P i i i n ηηηη??????? N ?m （2-13） 由式（8）~（13） 电动机轴输出转矩 =d T 9550m d n P =9550?2820

55.0= 1.86 N ?m I —III 轴的输入转矩

I 轴 001I d T T i η=? = 9550

01d

m

P n η??0i =1.86?0.97× 2 = 3.61N ?m II 轴 I II T T =?1η=1T ×0.97=3.61?0.97 =3.50 N ?m

III 轴 223III II T T i η=??=212II T i ηη???= 3.50?19.5?0.98?0.80 = 53.51 N ?m

I~III 轴的输出转矩则分别为各轴的输入转矩乘轴承效率0.98,例如I 周的输出转矩为=?=98.0'I I T T 3.61×0.98=3.54 N ?m,其余类推。

运动和动力参数计算结果如下表2-2：

表2-2 运动和动力参数

2.6 电动机的校核

（1）转矩校核

加载在钻刀转轴上的负载为钻刀旋转刀架的重力，其中刀架厚度为15mm ：

G 1=g ρν=5.6×310×[4×0.015×0.16×0.06+4π×（26.0-255.0）×0.03+4

π

×（22.0-212.0）

×0.03]×10=150N

刀盘的重量，其中转盘厚度为30mm ：

G 2=g ρν+70×24=5.6×310×0.15×4

π

×266.0=4560N

则可得作用在轴3上的转矩

T /3 =μGd 3=0.004×(4560+150)×0.06 N ?m =1.13 N ?m

可得T /3

由上述计算可知电动机要满足刀库最低每分钟60转的要求，则此电动机转速应不低于n 'd = i 'a ?n=4060?=2400min

r ，而此次选的电动机的转速为

n m =2820min

r

，即n m > n 'd ，故此电动机的转速也满足转速要求。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、转矩、价格和带传动、减速器的传动比，可见此电动机比较合适，因此选定电动机型号为Y2-112-2。

3 齿轮传动的设计计算

1、选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数

1）选用直齿轮

2）钻床为一般工作机器且轻质载荷，故选用7级精度（GB10095－88） 3）材料选择。选择小齿轮材料为40r C （调质），硬度为280HBS ，大齿轮材

料为45钢（调质）硬度为240HBS ，二者材料硬度差为40HBS 。 4）选小齿轮齿数1z =20，传动比为i = 2, 大齿轮齿数2z = 2?20 = 40。 2、按齿面接触强度设计

由设计计算公式进行试算，即

t d 1≥2.323

2

1)]

[(1H E d Z u u KT σ±?Φ (1) 确定公式内的各计算数值

1）试选载荷系数t K =1.3。 2）计算小齿轮传递的转矩。

1T ==

?1

15105.95n P 141054

.0105.955?? N ?mm=0.3657?410 N ?mm 3)由表选取齿宽系数d Φ= 1。

4)由表查得材料的弹性影响系数E Z = 189.8 2

1

a MP

5)由表按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限1lim H σ=600a MP ；大齿轮的接触疲劳强度极限2lim H σ=550a MP 。 6）计算应力循环次数。

1N = 60h jL n 1 = 60?1410?1?（2?8?365?8）=

1.441?9

102N =75

.510441.19

?=0.251?910

7)由图取接触疲劳寿命系数1HN K =0.95；2HN K =0.96。 8）计算接触疲劳许用应力。

取失效概率为100，安全系数S = 1，由式得

[H σ]1=

S K HN 1

lim 1σ=0.95?600a MP =570a MP [H σ]2=

S

K HN 2

lim 2σ=0.96?550a MP =528a MP

(2) 计算

1）试算小齿轮分度圆直径t d 1，代入[H σ]中较小的值。

t d 1≥2.32321)][(1H E d Z u u KT σ+?Φ=2.3232

4

)528

8.189(2121103657.03.1+???mm=22.6mm

由于机床实际的尺寸关系，这里小齿轮的分度圆直径取为t d 1=40mm 2)计算圆周速度v 。

v=11601000t πd n ?=40514601000

π???s m =1.08s m

3)计算齿宽b 。

根据机床经验公式，齿宽为模数的6～8倍，这里模数先试取2，故b =（6～8）m = 16mm , 这里取b=20mm

4)计算齿宽与齿高之比h

b

。

模数 t m =

1

1z d t

= 40/20 mm = 2 mm 齿高 h = 2.25t m = 2.25?2 mm = 4.5 mm h b = 096

.5353

.54= 10.67 5)计算载荷系数。

根据v = 1.46s m , 7级精度，由图10—8查得动载系数v K = 1.06 [21]；

直齿轮，αH K =αF K =1 由表查得使用系数A K =1.25；

由表用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，βH K =1.420。 由

h

b

= 10.67, βH K =1.420查图得βF K =1.35；故载荷系数： K =A K v K αH K βH K =1.25?1.06?1?1.420 = 1.8815

6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式得：

1d =t

d 13

t

K K

=40?33.18815.1=45.246mm

7）计算模数m ：

m =

11z d =20

246.45mm = 2.26mm 3、按齿根弯曲强度设计

弯曲强度的设计公式为

m ≥3

211)]

[(2F Sa Fa d Y Y z KT σΦ

（1） 确定公式内的各计算数值

1）由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1FE σ=500a MP 大齿轮的弯曲强度极限2FE σ=380a MP

2）由图取弯曲疲劳寿命系数1FN K =0.88,2FN K =0.90； 3）计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式得：

[F σ]1=

S K FE FN 11σ=

4.1500

88.0?a MP =314.29a MP [F σ]2=

S K FE FN 22σ=

4

.1380

90.0?a MP =244.29a MP 4）计算载荷系数K 。

K=A K v K αF K βF K =1.25?1.06?1?1.35=1.789

5）查取齿形系数。

由表查得 1Fa Y =2.80;2Fa Y =2.40。 6）查取应力校正系数。

由表查得 1Sa Y =1.55;2Sa Y =1.67。 7）计算大、小齿轮的

]

[F Sa

Fa Y Y σ并加以比较。 111][F Sa Fa Y Y σ=29.31455

.180.2?=0.01381 222][F Sa Fa Y Y σ=29

.24467

.140.2?=0.01640

大齿轮的数值大。

（2） 设计计算

m ≥3

2

4

01640.020

1103657.0789.12????? mm=0.81 mm 故可知上面所预选的模数m=2符合设计要求。

1z =

m d t 1=2

40=20 大齿轮齿数 2z =2?20=40。 4、几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径

1d =1z m=20?2=40 mm 2d =2z m=40?2=80 mm

（2）计算中心距

a=

221d d +=2

80

40+mm = 60mm （3）计算齿轮宽度

根据机床实际设计取值，取1B =20mm,2B =15mm 。 5、结构设计及绘制齿轮零件图3-1

图3-1 齿轮配合

第三章夹具和钻模板及多轴箱的设计与绘图

1 夹具的设计

1.1 机床夹具的组成

尽管生产中使用的夹具种类繁多，结构多变，而且新型夹具又不断出现，然而机床夹具的结构仍具有许多共同之处。

1、定位元件及定位装置。

用于确定工件正确位置的元件或装置。凡是夹具都有定位元件，它是实现夹具基本功能的元件。

2、夹紧元件及夹紧装置。

用于固定工件已获得的正确位置的元件或装置。工件定位之后必须将其夹紧，使其在加工时，在切削力等的作用下不离开已获得的定位。夹具的夹紧机构千变万化，所有能用于夹紧的机构和原理都可以考虑。

3、导向元件。

确定刀具的位置并引导刀具的元件，称为导向元件。导向元件只有钻、镗类夹具才具备。导向元件也可供钻镗类夹具在机床上安装时作基准找正用。

4、对刀元件及定向元件。

确定刀具相对夹具定位元件的位置的元件，称为对刀元件。

5、夹具体。

夹具体用于将各种元件、装置联接于一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。夹具体一般采用铸铁制造。它是保证夹具刚度和改善夹具动力学特性的重要部分。如果夹具体的刚性不好，加工时将会引起较大的变形和振动，产生较大的加工误差。

6、其他元件及装置。

根据加工需要设置的元件或装置，如分度装置、驱动定位销的传动装置、气缸及管路附件、液压缸及油路、电动装置等。

1.2 工件的定位

1、工件的定位原理

在制定工件的工艺规程时，已经初步考虑了加工工艺基准问题，有时还绘制

了工序简图。设计夹具时原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定位基准，均应符合六点定位原理。

六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现完全定位。这里要清楚每个点都必须起到限制一个运动自由度的作用，而绝不能用一个以上的点来限制同一个自由度。

2、完全定位和不完全定位

根据工件加工表面的位置要求，有时需要将工件的六个自由度全部限制，称为完全定位。有时需要限制的自由度少于六个，称为不完全定位。

在加工中，有时为了使定位元件帮助承受切削力、夹紧力，为了保证一批工件进给长度一致，减少机床的调整和操作，常常会对无位置尺寸要求的自由度也加以限制，只要这种定位方案符合六点定位原理，是允许的，有时也是必要的。

3、欠定位与过定位

根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制，这就称为定位的正常情况，它可以是完全定位，也可以是不完全定位。

根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有完全被限制，或某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，称之为非正常情况，前者又称为欠定位，它不能保证位置精度，是绝对不允许的。后者称为过定位或重复定位，加工中一般是不允许的，它不能保证正确的位置精度，但在特殊场合下，如果应用得当，过定位不仅是允许的，而且会成为对加工有利的因素。

1.3 常用定位元件及其所能限制的自由度数

常用的定位元件有支承钉、支承板、定位销、锥面定位、V形块、定位套、锥度心轴等等。

1、支承钉

在分析所能限制的自由度时，都认为它们相当于一个几何点，形成一个定位副，所以只能限制一个自由度；两个支承钉组合形成直线定位副，限制两个自由度；三个支承钉组合形成平面定位副，限制三个自由度。支承钉组合多用于粗基准定位中。

2、支承板

这类定位元件多用于精基准平面定位且成组使用。使用时必须保证一组支承

板等高。故支承板的工作面装配后在一道工序中精磨，保证等高。一组支承板，与精基准面接触形成平面定位副，相当于三个支承钉或三个点定位副，限制三个自由度。一块长支承板定位时，形成线定位副，限制两个自由度。

3、定位销

这是工件以孔为基准时最常用的定位元件。根据定位销和基准孔的有效接触长度与孔径之比，可分为短定位销和长定位销两种。一般有效长度L小于（0.5～0.8）d时，可视为短销；有效长度L大于（0.8～1.2）d时，视为长销。分析短销所能限制的自由度时，从理论上讲，把它看成接触长度无限短的无间隙接触的定位副。短销只限制了工件的x、y移动两个自由度，而不能限制z的移动和转动自由度。在结构设计上，为了保证定位销的强度和提高耐磨性，则必须具有一定的接触长度，但应尽可能短些。

工件用长定位销定位，可以看成两个短销和工件基准孔的接触定位。长销能限制工件的两个移动和两个转动自由度。

为了安装方便，定位销和工件的基准孔之间留有一定的间隙，间隙的大小按加工工件的精度要求而定。

除上述两种圆柱定位销外，削边圆柱销也是常用的一种孔定位元件。削边销也分短销和长销两种。削边销是为了补偿工件的定位基准与夹具定位元件之间的实际尺寸误差，消除过定位而采用的。它的直径选择除留有必要的安装间隙外，还需要考虑补偿上述误差所需要的间隙。在分析削边销所能限制的自由度时，由于必要的间隙所引起的移动和转动可不予考虑，这样削边短销只能限制一个自由度，削边长销只能限制两个自由度。

4、锥面定位销

它的工作面是锥面，限制了三个移动自由度。在实际应用中，为了减少基准孔棱边的误差对定位的影响，常采用削边锥面定位销。削边锥面定位销用于粗基准孔的定位设计中，锥顶角一般取为。

5、V形块

工件以外圆柱面定位时，不管是粗基准还是精基准均可采用这种定位元件。它也分短V形块和长V形块两种。一般V形块和工件定位面的接触长度小于工件定位直径时，属于短V形块；大于1.5～2倍工件定位直径时，属于长V形块。