Курсовое проектирование по технологии машиностроения

В Ы С Ш Е Е  О Б Р А З О В А Н И Е  -  БАКАЛАВРИАТ 

серия основана в 1 9 9 6  г.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 
Белгородский государственный технологический университет 
им. В.Г. Шухова
Белгородский инженерно-экономический институт

И.В. ШРУБЧЕНКО 
А.А. ПОГОНИН 
А.А. АФАНАСЬЕВ

КУРСОВОЕ 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ 
ПО ТЕХНОЛОГИИ 
МАШИНОСТРОЕНИЯ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

3-е издание, дополненное

Допущено

Министерством образования и науки Российской 
Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших 
учебных заведений, обучающихся по специальности «Технология 
машиностроения» направления подготовки «Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств»

Э л е к т р о н н о

znanium.com

Москва

ИНФРА-М

2019

УДК 621(075.8) 
ББК 34.5я73

Ш86

Р ец ен з ен т ы:

А.Г. Пастухов, заведующий кафедрой технической механики и конструирования машин Белгородского государственного аграрного университета им. В.Я. Горина;

Н.А. Пелипенко, доктор технических наук, профессор Белгородского государственного национального исследовательского университета

Шрубченко И.В.

Ш86 
Курсовое проектирование по технологии машиностроения : учеб. 
пособие /  И.В. Шрубченко, А.А. Погонин, А.А. Афанасьев. — 3-е изд., 
доп. — М. : ИНФРА-М, 2019. — 244 с. + Доп. материалы [Электронный 
ресурс; Режим доступа: http://www.znanium.com]. — (Высшее образование: Бакалавриат). — www.dx.doi.org/10.12737/textbook_5a210bba5 
7f588.83073904.

ISBN 978-5-16-013617-2 (print)
ISBN 978-5-16-106829-8 (online)
В пособии приводятся основные этапы, последовательность и общая 
методика разработки технологических процессов механической обработки деталей и сборки изделий машиностроения, представлена методика 
и основные этапы проектирования технологической и контрольно-измерительной оснастки. В основных разделах после изложения элементов теории обучающимся устанавливаются проектные задания. Многие разделы 
сопровождаются примерами их конкретной реализации.

Пособие составлено в помощь студентам машиностроительных специальностей дневной и заочной форм обучения, осваивающим методику технологического проектирования и выполняющим курсовые и дипломные 
проекты и работы.

УДК 621(075.8) 
ББК 34.5я73

Материалы, отмеченные знаком 
доступны в электронно-библиотечной системе Znanium.com

© Шрубченко И.В., Погонин А.А., 
Афанасьев А.А., 2006

ISBN 978-5-16-013617-2 (print) 
ISBN 978-5-16-106829-8 (online)

© Шрубченко И.В., Погонин А.А., 
Афанасьев А.А., 2018,
с изменениями

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение................................................................................7

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ.......................................................... 9

1.1. 
Деталь...............................................................................................9

1.2. 
Тип производства............................................................................... 12

1.3. 
Выбор заготовки................................................................................. 16

1.4. 
Выбор способов обработки поверхностей и назначение
технологических баз............................................................................ 22

1.5. 
Металлорежущие станки.......................................................................25

1.6. 
Технологический маршрут.................................................................... 26

1.7. 
Технологическая операция....................................................................30

1.8. 
Припуски на обработку поверхностей......................................................34

1.9. 
Режим обработки. Силы и моменты сил резания.........................................38

1.10. Размерные и точностные расчеты технологических процессов...................... 43
1.11. Качество поверхности..........................................................................52
1.12. Техническое нормирование.................................................................. 54
1.13. Экономическая оценка технологического процесса.................................... 57
1.14. Проектирование схем технологических наладок оборудования..................... 61
1.15. Технологичность................................................................................ 62
1.16. Типизация технологических процессов и групповая обработка ......................63

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ...................................................................64

2.1. 
Исходные данные............................................................................... 64

2.2. 
Назначение и конструкция изделия.........................................................65

2.3. 
Тип производства и организационная форма сборки.................................. 69

2.4. 
Анализ чертежа и технических условий.................................................... 72

2.5. 
Анализ технологичности конструкции изделия.......................................... 76

2.6. 
Выбор методов обеспечения точности сборки...........................................83

2.7. 
Установление порядка комплектования сборочных единиц и изделия
в процессе сборки и составление технологической схемы сборки.................. 88

2.8. 
Анализ вариантов схем сборки...............................................................95

2.9. 
Разработка технологического маршрута сборки......................................... 95

2.10. Назначение технологических баз...........................................................100
2.11. Выбор оборудования..........................................................................103
2.12. Определение режимов работы сборочного оборудования...........................106
2.13. Проверка качества сборки соединений..................................................110
2.14. Нормирование времени сборочных работ.............................................. 111
2.15. Проектирование сборочных операций................................................... 116
2.16. Разработка схем и выбор оборудования для контроля............................... 119
2.17. Оформление технологической документации...........................................121

3. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТАМ И ПОРЯДОК
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ...................... 125

3

4. ТИПЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ И РЕКОМЕНДАЦИИ 
ПО ОСНАЩЕНИЮ ПРОИЗВОДСТВА.................................
127

5. ЭТАПЫ, МЕТОДИКИ И СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РАБОТ........... 129

5.1. 
Исходные данные к проекту и выбор типа приспособления......................... 129

5.2. 
Выбор схемы приспособлений и конструкций установочных деталей.
Расчет погрешности базирования..........................................................132

5.3. 
Расчет сил закрепления заготовок......................................................... 137

5.4. 
Выбор конструкции и размеров зажимных устройств. Расчет
погрешности закрепления................................................................... 142

5.5. 
Вспомогательные устройства, направляющие и корпусные детали
приспособлений................................................................................147

5.6. 
Расчет точности выполнения технологической операции и требуемой
точности приспособления....................................................................152

5.7. 
Эффективность использования и стоимость технологической оснастки.......... 157

6. ПРИМЕРЫ ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТОВ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ...........161

6.1. 
Методики расчетов исполнительных размеров и назначения допусков.......... 161

6.2. 
Типовые примеры отдельных расчетов точности приспособлений................ 170

6.3. 
Расчеты контактных деформаций и жесткостей различных стыков................. 176

6.4. 
Пример расчета жесткости фрезерного приспособления
и погрешности закрепления для выполняемых размеров............................181

6.5. 
Вариант проектирования станочного приспособления............................... 185

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ
ОСНАСТКИ.......................................................................... 203

7.1. 
Назначение и разновидности применяемых конструкций............................203

7.2. 
Последовательность и содержание проектных работ................................. 204

7.3. 
Установочные детали......................................................................... 206

7.4. 
Зажимные устройства.........................................................................207

7.5. 
Способы и средства измерений, их выбор и применение............................ 208

7.6. 
Вспомогательные элементы и устройства................................................ 210

7.7. 
Схемы измерения отклонений в расположении поверхностей......................211

7.8. 
Измерение отклонений от прямолинейности и плоскостности......................214

7.9. 
Измерения отклонений формы цилиндрических поверхностей.................... 218

7.10. Точность выполнения контрольных операций.......................................... 221
7.11. Погрешности передаточных устройств контрольных приспособлений........... 223
7.12. Пример проектирования переналаживаемого приспособления

для контроля биения венца зубчатых колес............................................. 230

Заключение........................................................................................... 236
Библиографический список...................................................................... 237

Приложения.................................................................................243

Приложение 1. Технологический процесс изготовления детали.......................243-1
Приложение 2. Схема обозначения технологической

документации по ГОСТ 3.1201-85.......................................... 243-7

Приложение 3. Экономические точность и шероховатость поверхности

при обработке на металлорежущих станках............................ 243-8

Приложение 4. Средние ориентировочные режимы резания

при обработке заготовок из черных металлов........................243-11

4

Приложение 5. Отдельные технические характеристики некоторых

широкоуниверсальных металлорежущих станков....................243-12

Приложение 6. Средние разряды работ станочников-операторов................... 243-13
Приложение 7. Нормативы заработной платы рабочих

(со всеми начислениями), руб.............................................243-13

Приложение 8. Расположение справочного материала в «Справочнике

технолога-машиностроителя»............................................ 243-14

Приложение 9. Государственные стандарты на широкоуниверсальный

измерительный инструмент и приборы................................ 243-15

Приложение 10. Примеры записи операций и переходов слесарных

и слесарно-сборочных работ (ГОСТ 3.1703-79)........................243-16

Приложение 11. Коэффициенты линейного расширения и сжатия.

Температура нагрева охватывающей стальной детали
при сборке соединений с натягом, °С................................... 243-17

Приложение 12. Диаметры сверл для отверстий под шплинты, мм.

Диаметры сверл для отверстий под болты и шпильки, мм.........243-17

Приложение 13. Слесарно-монтажный инструмент и приспособления...............243-18
Приложение 14. Операционная карта сборки.............................................. 243-21
Приложение 15. Устройства для нагрева деталей перед запрессовкой...............243-23
Приложение 16. Вспомогательные устройства.............................................243-25
Приложение 17. Инструмент, приспособление и устройства для механизации

сборочных работ.............................................................243-29

Приложение 18. Дополнительные сведения................................................243-48
Приложение 19. Схема технологической наладки......................................... 243-49
Приложение 20. Чертеж приспособления для расточки отверстия

в кронштейне ППО 989-01-80............................................ 243-51

Приложение 21. Технологический процесс операции....................................243-52
Приложение 22. Спецификация к приспособлению для расточки

отверстия в кронштейне ППО 981-01-30.............................. 243-53

Приложение 23. Чертеж приспособления для сверления 2 отверстий

в вале ступенчатом ДТ-100-32-16 к специальному станку...........243-55

Приложение 24. Спецификация к приспособлению для расточки 
2 отверстий в вале ступенчатом ДТ-100-32-16
к специальному станку..................................................... 243-56

Приложение 25. Схема переналаживаемого приспособления для контроля

радиального и торцевого биения венцов зубчатых колес.........243-58

Приложение 26. Спецификация основных деталей к схеме

переналаживаемого приспособления для контроля
радиального и торцевого биений венцов зубчатых колес.........243-59

Приложение 27. Технические характеристики измерительных приборов........... 243-61
Приложение 28. Пределы допускаемых погрешностей измерения

(5изм, мкм) по ГОСТ 8.051-81 ............................................... 243-64

Приложение 29. Определение погрешности закрепления детали

в контрольном приспособлении......................................... 243-65

Приложение 30. Расчеты погрешностей положения контролируемых 
деталей (епр) от неточности изготовления элементов 
контрольного приспособления.......................................... 243-67

5

Приложение 31. Погрешность изготовления эталонных деталей, служащих

для настройки контрольных приспособлений........................ 243-70

Приложение 32. Варианты установки и крепления измерителей

в контрольных приспособлениях........................................ 243-71

Приложение 33. Схема измерительного устройства для контроля

радиального биения зубчатого венца-биениметра.................. 243-72

Приложение 34. Разновидности рычажных передач, применяемых

в контрольных приспособлениях........................................ 243-73

Приложение 35. Схема штыря для контроля точных межосевых расстояний, 
параллельности осей и перпендикулярности их
к плоскости................................................................... 243-74

Приложение 36. Теоретические основы базирования....................................243-75

Пособие составлено для студентов, приступающих к изучению начальной части курса «Технология машиностроения». В первой главе 
излагаются вопросы, связанные с проектированием технологических 
процессов изготовления деталей; во второй — с проектированием 
технологических процессов сборки изделий. Содержание пособия 
и последовательность изложения материала максимально удобны для 
использования его во время практических занятий, а также для выполнения курсовых работ и проектов по дисциплине. Предполагается, 
что студентами уже проработаны и освоены дисциплины «Технология 
конструкционных материалов», «Взаимозаменяемость, стандартизация 
и технические измерения», «Теория резания металлов», «Металлорежущие станки», «Детали машин», «Режущие инструменты» и некоторые 
другие. Одновременно им еще предстоит знакомство с такими дисциплинами, как «Автоматизация производственных процессов», «Технологические основы ГПС», «САПР ТП», «Проектирование машиностроительных производств» и прочими, читаемыми на последних семестрах 
обучения.

В прежние годы было издано немало хороших пособий по технологии машиностроения, в том числе по курсовому и дипломному 
проектированию. Большинство из них [5, 7, 23 и пр.] рассчитано на студентов, прослушавших и усвоивших основные теоретические положения 
перечисленных дисциплин; другие, например [26], способствуют углублению знаний по отдельным разделам технологии машиностроения.

Пособие «Разработка технологических процессов в машиностроении» 
уступает в строгости изложения материала отмеченным работам. Оно 
рассчитано на интенсификацию и повышение продуктивности практических занятий, на которых студенты закрепляют теоретические 
знания по курсу технологии машиностроения и получают первичные 
навыки самостоятельного проектирования технологических процессов. 
Основное внимание уделяется производству деталей и сборке изделий 
заданного качества наиболее производительными и экономичными методами. Во время практических занятий каждый студент для конкретной 
детали или сборочной единицы составляет технологический маршрут 
обработки (сборки) и подробно проектирует технологический процесс 
на 1—3 технологические операции (устанавливает режимы, рассчитывает 
силы и моменты сил резания, анализирует достигаемые точность и качество, осуществляет техническое нормирование и др.).

Эффективность и рентабельность техпроцесса устанавливается 
(подтверждается) вариантным проектированием, т.е. сравнением 
целесообразности обработки (сборки) одних и тех же элементов разными 
способами и разными инструментами на различном оборудовании.

ВВЕДЕНИЕ

7

Темы занятий и последовательность их выполнения в основном 
соответствуют разделам данного пособия.

Спроектированный технологический процесс оформляется в соответствии со стандартами и правилами Единой системы технологической 
документации (ЕСТД) и Единой системы технологической подготовки 
производства (ЕСТПП).

Пособие рассчитано на выполнение следующих методических задач:

• дать первые представления о технике и очередности выполнения всех 
основных этапов разработки технологического процесса, познакомить с особенностью осуществления и трудоемкостью каждого этапа, 
показать наличие тесной логической взаимосвязи между отдельными 
этапами проектных работ;

• увязать в ходе обучения теоретические положения дисциплины с их 
практической реализацией, сформировать у обучаемых цельное 
представление о технологии машиностроения как о науке и подготовить их к квалифицированному и самостоятельному курсовому и дипломному проектированию;

• с первых шагов освоения новой дисциплины выработать у будущих 
специалистов привычку обязательного логического и формального 
обоснования принимаемых решений при проведении любых проектных работ, а также навыки четкого и лаконичного изложения подобных обоснований в пояснительных записках.
Для обоснования принимаемых решений часто пользуются материалами, опубликованными в научно-технической, справочной, периодической, учебной и прочей литературе по технологии машиностроения. 
В целях облегчения информационных поисков нужного материала и сокращения затрачиваемого на них времени в пособии указывается размещение материалов по различным разделам проектирования в наиболее 
распространенных изданиях последних лет.

Во многих разделах пособия после краткого изложения основных 
теоретических положений перед студентом ставится очередная проектная задача и приводится образец (пример) ее решения. Естественно, 
не следует рассматривать указанные образцы как догмы и пользоваться 
при составлении описаний фразами из пособия. Каждый в ходе практикума должен стремиться проявить максимум творческой инициативы, 
индивидуализма, прилежания.

Самостоятельными темами являются кодирование информации, оптимизация режимов, составление типовых и групповых технологических 
процессов и пр.

Несмотря на узкую целенаправленность, пособие успешно может 
использоваться студентами и учащимися всех машиностроительных 
специальностей, изучающих технологию машиностроения. Оно окажется весьма полезным для обучающихся без отрыва от производства.

1. 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 
ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

1.1. Деталь

Основой для разработки технологического процесса являются:
—  чертеж детали с техническими требованиями на ее изготовление;
— производственная программа выпуска детали данного наименования.

Наименование детали, ее обозначение (номер чертежа) с указанием 
сборочной единицы (узла), к которой она относится и годовую программу выпуска выдает (указывает или утверждает) руководитель проектных работ.

Студенты после знакомства с полученной (исходной) информацией 
и тщательного ее изучения составляют подробное описание конструкции и назначение детали, а также ее общие технологические характеристики, которые обычно включают:

— наименование изделия или узла, составной частью которого является деталь; его назначение и общая характеристика;

— назначение детали в изделии (узле), способ и требования к ее базированию (установке), взаимодействие с другими деталями изделия;

— описания форм и назначения основных функциональных и прочих поверхностей: плоскостей, пазов, шеек, отверстий и так далее; изложение прочих специфических особенностей конструкции;

— характеристику материала, сведения о нагрузках (силах и моментах сил), воспринимаемых деталью в процессе рабочего цикла, результаты анализа соответствия материала назначению детали, расчет ее массы;

— предварительную оценку технологичности детали с указаниями 
возможностей: снижения точности выполняемых размеров и сокращения общего количества обрабатываемых поверхностей; повышения жесткости конструкции, удобства и надежности базирования заготовок; 
унификации и стандартизации элементарных поверхностей: фасок, выточек, канавок, галтелей и тому подобное; осуществления многоместной или групповой обработки и др. Здесь же анализируют возможности 
выполнения прочих технических требований с точки зрения технологических возможностей производства.

Результатами изучения и анализа исходных данных могут служить 
предложения по усовершенствованию конструкций детали, замене ее 
материала более или менее прочным, более дешевым и другие предложения или подтверждение целесообразности ее первоначального варианта.

9

По окончании указанной работы разрабатывают рабочий чертеж детали. Чертеж выполняют в масштабе 1:1 (1:2 для крупных и 2:1 для мелких деталей) с необходимым количеством проекций, разрезов и сечений 
на форматах А4 или АЗ. На чертеже проставляют все необходимые 
размеры. На каждый размер между поверхностями устанавливают допуски. Затем составляют и вносят в чертеж необходимый минимум технических требований: допустимые погрешности форм и расположения 
поверхностей, их твердость и др. Технические требования на чертежах 
указывают с помощью условных символов ЕСКД. Те требования, для 
которых условных обозначений нет, излагают на поле чертежа текстом. 
Для обоснованного и квалифицированного назначения допусков на размеры величины шероховатости поверхностей и различных технических 
требований пользуются рекомендациями и указаниями справочников, 
атласов [1—3] и другой технической литературы.

Чертеж вместе с описаниями конструкции (2—3 с.) составляет единое целое. Он должен создавать у студентов полное представление о детали, что позволит (при необходимости) правильно ее изготовить.

П р и м е р  1. Дано в "сборочной единице" колесо зубчатое черт., 
ТВС 1Н61—2— 116 (рис. 1) с выпуском 4800 деталей в год. Выполнить 
описание детали.

Колесо зубчатое (рис.1) является деталью коробки подач токарновинторезного станка. Оно жестко крепится на промежуточном валу и 
служит для передачи движения от привода к шестерне ходового винта. 
Посадка колеса на промежуточный вал осуществляется по шлицевым 
поверхностям с центрированием по наружному диаметру с посадкой 
50H7/h7. 
*

Основные конструктивные элементы зубчатого колеса — зубчатый 
венец диаметром 220 мм и шириной 25 мм, реборда толщиной 13 мм и 
ступица диаметром 65 мм и длиной 41 мм.

На венце нарезано 86 зубьев модулем т = 2,5 мм. Диаметр делительной окружности de = 215 мм. Все зубья венца имеют с одной стороны 
скос а  = 15°, служащий для более плавного входа зубьев блока ведущей 
шестерни при включении. С обоих торцов зубья имеют закругления 
г -1 мм. Реборда сплошная. В осевом сечении колеса она устанавливается в середине венца с соблюдением симметрии. Ступица соединяется 
с ребордой. При этом один ее торец (в этом же сечении) лежит в плоскости торца венца, а другой — расположенный со стороны скоса зубьев, 
выступает за плоскость торца венца на 16 мм. В ступице концентрячно 
делительной окружности (с допуском биения 0,063 мм) нарезается шлицевое отверстие D—8—46 Hllx50H7x9F8. Для свободной посадки на 
вал с обоих торцов отверстия снимаются фаски 2x45°.

10