Основы технологии машиностроения

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ 

МАШИНОСТРОЕНИЯ

В. В. КЛЕПИКОВ
 Н. М. СУЛТАН-ЗАДЕ
В. Ф. СОЛДАТОВ
А. Г. СХИРТЛАДЗЕ

Москва

ИНФРА-М

201УЧЕБНИК

Допущен

Учебно-методическим объединением вузов

в области автоматизированного машиностроения

в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, 

обучающихся по направлениям подготовки

15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение 

машиностроительных производств»,

15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств (машиностроение)»

УДК 621(075.8)
ББК 34.5я73
 
К48

Клепиков В. В.

Основы технологии машиностроения : учебник / В. В. Клепиков, 

Н. М. Султан-заде , В. Ф. Солдатов, А. Г. Схиртладзе. — М. : ИНФРА-М, 
2019. — 295 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — www.dx.doi.
org/10.12737/20526.

ISBN 978-5-16-011774-4 (print)
ISBN 978-5-16-104421-6 (online)
В учебнике изложены основные положения и теоретические основы 

технологии машиностроения; раскрыты проблемы обеспечения качества 
и производительности производства изделий и приведены оптимальные 
решения технологических задач; показаны методики расчета погрешностей механической обработки; представлены основы разработки перспективных технологических процессов; приведены общие рекомендации 
по повышению качества обработки и примеры разработки маршрута технологического процесса обработки изделий.

Соответствует требованиям Федерального государственного образова
тельного стандарта высшего образования последнего поколения.

Для студентов, обучающихся по системе ИДО по специальности «Тех
нология машиностроения», а также технологов и конструкторов машиностроительных предприятий.

УДК 621(075.8)

ББК 34.5я73

К48

А в т о р с к и й  к о л л е к т и в :

Виктор Валентинович Клепиков, доктор технических наук, профес
сор Московского государственного технического университета «Московский автомеханический институт»;

Назим Музаффарович Султан-заде , доктор технических наук, про
фессор Московского государственного технического университета 
«Московский автомеханический институт»;

Валерий Фёдорович Солдатов, кандидат технических наук, доцент 

Московского государственного технического университета «Московский автомеханический институт»;

Александр Георгиевич Схиртладзе, доктор технических наук, про
фессор Московского государственного технологического университета «Станкин»

Р е ц е н з е н т :

Э. М. Берлинер, доктор технических наук, профессор Московского 

государственного технического университета «Московский автомеханический институт»

ISBN 978-5-16-011774-4 (print)
ISBN 978-5-16-104421-6 (online)

© Клепиков В. В., Султан-заде Н. М., 

Солдатов В. Ф., Схиртладзе А. Г., 2016

Введение

Выбор технологии изготовления изделия в любой области, в том 

числе и в машиностроении, предопределяет качество выпускаемого 
изделия, с одной стороны, и его себестоимость, — с другой. Следовательно, именно грамотный выбор технологического процесса 
становится фактором, определяющим в конечном итоге конкурентоспособность выпускаемой продукции.

Изготовление машины начинается с момента, когда исходным 

материалам начинают придавать геометрические параметры и физико-механические свойства, т.е. с изготовления заготовок ее деталей, и завершается испытанием машины. В такой широкой области находят применение много разных по физической сущности 
и необходимому оборудованию процессов переработки, обработки 
и соединения материалов и полуфабрикатов: различные виды заготовительных процессов, термической обработки, сварки, пайки, 
поверхностных покрытий и т.д.

В курсе «Основы технологии машиностроения» изучаются как 

уже упомянутые процессы, так и методы их использования для достижения заданных параметров (качества) изготавливаемых изделий.

Совокупность методов, обеспечивающая все заданные параме
тры изделия, представляет собой технологический процесс его изготовления.

Предлагаемый учебник призван отразить современные техниче
ские и методические концепции. Большое внимание уделяется изложению теоретических основ технологии машиностроения. Рассмотрены современные методы механической обработки деталей 
машин, обеспечивающие качество деталей, с учетом того, что в настоящее время к качеству изделий предъявляются все более и более 
повышающиеся требования. В издании также достаточно подробно 
излагаются вопросы теории и методики проектирования технологических процессов механической обработки и сборки в условиях 
единичного, серийного и массового типов производства, рассматриваются особенности проектирования типовых и групповых технологических процессов.

Преподавание дисциплины «Основы технологии машиностро
ения» осуществляется в соответствии с требованиями, установленными Федеральным государственным стандартом высшего образования последнего поколения, к подготовке бакалавров в области 
машиностроения.

Процесс изучения дисциплины «Основы технологии машино
строения» направлен на формирование общепрофессиональных 
(ОПК) и профессионально-прикладных компетенций (ППК). 
В результате выпускник, освоивший программу бакалавриата, вне 
зависимости от присваиваемой ему квалификации должен:

знать:

• основные положения и понятия технологии машиностроения;
• теоретические основы базирования изделий;
• принципы построения производственного и технологического 

процессов изготовления машин;

• пути достижения заданной точности, качества поверхностного 

слоя и производительности обработки деталей;
уметь:

• использовать основные закономерности, действующие в про
цессе изготовления строительных изделий максимально требуемого качества, заданного количества при наименьших затратах 
общественного труда (ОПК-1). Материал изложен в гл. 1 и 2;

• применять навык рационального использования сырьевых, энер
гетических и других видов ресурсов в машиностроительных производствах, выбирать основные и вспомогательные материалы 
для изготовления изделий, способы реализации основных технологических процессов, аналитические и числовые методы при 
разработке их математических моделей, а также современные 
методы разработки малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых машиностроительных технологий (ПК-1). 
Материал изложен в гл. 2;

• участвовать в организации процессов разработки и производства 

изделий машиностроения, средства технологического оснащения и автоматизации производственных и технологических 
процессов проектирования, изготовления, технологического 
диагностирования и программных испытаний изделий (ПК-6). 
Материал изложен в гл. 3 и 4;

• выполнять работы по диагностике состояния динамики объ
ектов машиностроительных производств с использованием необходимых методов и средств анализа (ПК-12). Материал изложен в гл. 3 и 4;

• рассчитывать припуски, определять режимы обработки и нормы 

времени;
владеть:

• способностью осваивать на практике и совершенствовать техно
логии, системы и средства машиностроительных производств;

• способностью участвовать в разработке и внедрении опти
мальных технологий изготовления машиностроительных изделий;

• способностью выполнять мероприятия по выбору и эффектив
ному использованию материала, оборудования, инструментов, 
технологической оснастки, средств диагностики, автоматизации 
алгоритмов и расчетов параметров технологических процессов 
для их реализации (ППК-1). Материал изложен в гл. 1—3;

• навыками проектирования технологических операций;
• методикой выбора исходных заготовок режимов обработки 

и сборки изделий заданного качества, количества при минимальной себестоимости и оформления технологической документации.
Учебник содержит и обязательную (базовую) часть, изложенную 

в гл. 1, и вариативную часть, изложенную в остальных главах.

Глава 1

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕХНОЛОГИИ 

МАШИНОСТРОЕНИЯ

1.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Технологией машиностроения называются требуемого качества 

и количества машины с обеспечением их наименьшей себестоимости.

Любая дисциплина имеет свои специфические понятия и опре
деления. Без четкого, ясного и идентичного понимания смысла 
принятого понятия и определения трудно разобраться в существе 
рассматриваемых вопросов разработки и осуществления производственных и технологических процессов, поэтому рассмотрим основные понятия и определения технологии машиностроения.

Производственный процесс служит для создания из природных 

ресурсов полезных для человека предметов. Производственный 
процесс, осуществляемый на заводе, в цехе, на участке, является 
частью всего производственного процесса. Производственный 
процесс машиностроительного завода включает в себя получение 
заготовок различного вида, их обработку (механическую, термическую, химическую и т.д.), контроль качества, транспортирование, 
хранение на складе, сборку изделия, его испытание, регулировку, 
покраску, отделку и упаковку.

Таким образом, производственный процесс — это совокупность 

всех этапов, которые проходят материалы или заготовки на пути 
их превращения в готовые изделия.

Производственный процесс в машиностроении включает:

• подготовку средств производства и организацию обслуживания 

рабочих мест;

• получение и хранение материалов и полуфабрикатов;
• все стадии изготовления деталей машин;
• сборку сборочных единиц (узлов) и изделий;
• транспортировку материалов, заготовок, деталей, сборочных 

единиц и изделий;

• технический контроль на всех стадиях производства;
• упаковку готовой продукциии и другие действия, связанные 

с изготовлением изделий.

Технологическим процессом называется часть производственного 

процесса, во время выполнения которого происходит качественное 
изменение состояния объекта производства (изделия) — материала, 
заготовки, детали.

Изменение качественного состояния — это изменение хими
ческих, физических, механических и других свойств материала, 
формы и относительного положения поверхностей, а также внешнего вида изделия.

Например, все виды механической обработки в основном свя
заны с изменением формы заготовки или полуфабриката: термическая обработка — с изменением свойств материала; сборка — с изменением относительного положения деталей и т.д.

По последовательности выполнения различают технологиче
ские процессы изготовления исходных заготовок, термической обработки, механической обработки заготовок, нанесения покрытий, 
окраски, узловой и общей сборки изделий, испытаний.

В технологических процессах изготовления заготовок происхо
дит превращение материала в исходные заготовки деталей машин 
заданных размеров и конфигурации путем литья, обработки давлением, резки сортового или специального проката, а также комбинированными методами.

В процессе термической обработки происходят структурные пре
вращения, изменяющие свойства материала заготовки.

Технологическим процессом механической обработки называ
ется последовательное изменение состояния исходной заготовки 
(ее геометрических форм, размеров и качества поверхностей) 
до получения готовой детали. Для обработки заготовку устанавливают на станке и закрепляют. Эти действия (установка и снятие заготовки, пуск и остановка станка и т.п.) не изменяют состояния заготовки, однако они настолько связаны с выполнением обработки, 
что не могут быть отделены от технологического процесса.

Технологический процесс сборки связан с образованием разъем
ных и неразъемных соединений составных частей изделий. Для его 
выполнения также необходимо произвести вспомогательные действия, неразрывно связанные с процессом соединения составных 
частей.

Средствами выполнения технологического процесса являются 

технологическое оборудование, технологическая оснастка и специальные устройства.

Технологическим оборудованием называются средства технологи
ческого оснащения, в которых для выполнения определенной части 
технологического процесса размещаются материалы или заготовки, 

средства воздействия на них и при необходимости источники энергии. К технологическому оборудованию относятся станки, прессы, 
печи, испытательные стенды и т.д.

Технологическая оснастка — это средства технологического 

оснащения, добавляемые к технологическому оборудованию для 
выполнения технологического процесса, например инструменты, 
приспособления, штампы, пресс-формы, калибры и т.д.

Приспособление — технологическая оснастка, предназначенная 

для установки и придания требуемого положения предмету труда 
или инструмента при выполнении технологической операции.

Инструмент — технологическая оснастка, предназначенная для 

воздействия на предмет труда в целях изменения его состояния.

Для получения качественного изделия необходимо регулярно 

производить наладку и подналадку средств выполнения технологического процесса.

Наладка представляет собой подготовку технологического обо
рудования и оснастки к выполнению определенной технологической операции. К наладке относятся установка приспособления 
и инструментов на станке, скорости резания и подачи.

Подналадка — дополнительная регулировка технологического 

оборудования и технологической оснастки при выполнении технологической операции для восстановления достигнутых при наладке 
значений параметров.

Технологический процесс выполняется на рабочих местах и со
стоит из технологических операций.

Технологической операцией называется законченная часть техно
логического процесса, выполняемая на одном рабочем месте. Например, в операцию обработки резанием включаются все действия 
рабочего по управлению станком, автоматические движения механизмов станка и устройств в процессе обработки заготовки до снятия ее со станка и перехода к обработке другой заготовки. При этом 
одновременно могут обрабатываться несколько заготовок в случае 
их совместной обработки.

Содержание операций изменяется в широких пределах: от ра
боты, выполняемой на отдельном станке (сборочной установке) 
в обычном производстве, до работы, выполняемой на автоматической линии, представляющей собой комплекс технологического 
оборудования, связанного единой транспортной системой и имеющего единую систему управления в автоматизированном производстве. Число операций в технологическом процессе обработки 
заготовок изменяется от одной (изготовление детали на прутковом 
автомате) до ста (изготовление сложных корпусных деталей).

Установление содержания и последовательности выполнения опе
раций входит в задачу разработки технологического процесса. Операция — основная часть технологического процесса, принятая за основную расчетную единицу при проектировании технологического процесса. По операции определяют трудоемкость процесса, требующееся 
число производственных рабочих и его материально-техническое 
обеспечение (оборудование, приспособления, инструмент).

Кроме технологических различают еще вспомогательные опе
рации. К ним относятся транспортировка, контроль, маркировка 
и другие работы.

Составными элементами технологической операции являются 

установ, позиция, технологический и вспомогательный переходы, 
рабочие и вспомогательные ходы, приемы (рис. 1.1).

Технологический
переход

Вспомогательный
переход

Технологический
процесс

Технологическая
операция

Технологическая
операция

Технологическая
операция

Установ
Установ
Установ

Позиция
Позиция
Позиция

Вспомогательный
ход

Рабочий
ход
Прием

Рис. 1.1. Элементы технологического процесса

Установ — часть технологической операции, выполняемая при 

неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы. При обработке резанием изменение положения заготовки относительно поверхностей стола станка или 
приспособления означает новый установ. Например, обработка 
центровых отверстий вала на его торцах выполняется с двух установов заготовки в патроне токарного станка.

Позиция — фиксированное положение, занимаемое неизменно 

закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сбо

рочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования при выполнении 
определенной части операции. Например, неизменно закрепленная заготовка из пруткового материала, обрабатываемая на многошпиндельном токарном автомате, каждый раз занимает новую 
позицию при фиксированном повороте шпиндельного барабана 
на определенный угол. Если в технологическом процессе меньше 
установов и больше позиций, то такой процесс обеспечивает более 
высокую точность и производительность обработки.

Технологический переход — законченная часть технологического 

процесса, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах 
и установе. При изменении одного из этих элементов появляется 
новый переход. Например, точное отверстие обрабатывают за один 
установ последовательно тремя инструментами: сверлом, зенкером 
и разверткой, т.е. за три перехода, после каждого из которых образуется поверхность, характеризуемая определенными показателями 
качества.

Вспомогательный переход — законченная часть технологиче
ской операции, состоящая из действий человека и оборудования, 
которые не сопровождаются изменением свойств предмета труда, 
но необходимы для выполнения технологического перехода. Примером вспомогательного перехода является установка заготовки 
в приспособление.

Рабочий ход — законченная часть технологического перехода, 

представляющая собой однократное перемещение инструмента 
относительно обрабатываемой заготовки, сопровождаемое изменением формы, размеров, качества поверхности или свойств материала заготовки.

Вспомогательный ход — законченная часть технологического 

перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента 
относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, 
размеров, качества поверхности или свойств материала заготовки, 
необходимого для выполнения рабочего хода.

Прием представляет собой законченную совокупность движений 

рабочего в процессе выполнения операции. Например, операция 
механической обработки заготовки включает в себя несколько приемов: взять заготовку из тары, установить заготовку в приспособление, закрепить заготовку, включить станок, подвести инструмент, 
включить подачу и т.д.

Технологические процессы по организации производства можно 

разделить на единичный, групповой и типовой.