Основы технологии машиностроения

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ 
МАШИНОСТРОЕНИЯ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

2-е издание

Москва
ИНФРА-М
2021

В.Ф. СКВОРЦОВ

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 
профессионального образования в качестве учебного пособия
 для учебных заведений, реализующих программу среднего профессионального 
образования по машиностроительным специальностям 
(протокол № 6 от 06.04.2020) 

УДК 621(075.32)
ББК 34.4я723
 
С42

Скворцов В.Ф. 
Основы технологии машиностроения : учебное пособие / 
В.Ф. Скворцов. — 2-е изд. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 330 с. + 
Доп. материалы [Электронный ресурс]. — (Среднее профессиональное образование).

ISBN 978-5-16-015600-2 (print)
ISBN 978-5-16-108020-7 (online)

В учебном пособии изложены теоретические основы технологии машиностроения, рассмотрено проектирование технологических процессов изготовления деталей и сборки машин. В конце каждой главы приводятся контрольные 
вопросы для закрепления пройденного материала.
Для студентов учреждений среднего профессионального и высшего образования, обучающихся по машиностроительным специальностям и направлениям подготовки.

УДК 621(075.32)
ББК 34.4я723

Р е ц е н з е н т ы:
Моргунов А.П., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология машиностроения» Омского государственного технического университета;
Некрасов Ю.И., доктор технических наук, профессор, заведующий 
кафедрой «Технология машиностроения» Тюменского государственного 
нефтегазового университета

С42

© Скворцов В.Ф., 2016, 2020
ISBN 978-5-16-015600-2 (print)
ISBN 978-5-16-108020-7 (online)

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

ВВЕДЕНИЕ

Машиностроение является важнейшей отраслью экономики. Его 
продукция (машины различного назначения) поставляется всем отраслям промышленности, сельского хозяйства, транспорта, определяя 
уровень их развития. Исключительно важная роль принадлежит машиностроению в обеспечении обороноспособности государства.
Процесс создания машины делится на два этапа. Первый этап 
состоит в разработке конструкции машины с оформлением соответствующих чертежей. Второй этап заключается в разработке и реализации производственных процессов изготовления деталей и сборки 
машины, что составляет основную задачу технологии машиностроения. Этапы создания машины тесно взаимосвязаны. Действительно, невозможно разработать хорошую конструкцию машины без 
учета технологии ее производства. Принятые технологии изготовления деталей и сборки машины определяют ее качество и затраты 
на производство. Развитие технологии позволяет применять новые 
конструкторские решения, обеспечивающие повышение качества 
машины и снижение этих затрат. 
Современное представление о технологии машиностроения сформировалось на основе исследований и разработок многих поколений 
отечественных и зарубежных ученых и инженеров, способствовавших 
ее становлению как отрасли технической науки, которая занимается 
изучением закономерностей, действующих при изготовлении машин, 
с целью использования этих закономерностей для обеспечения требуемого качества машин и наименьшей их себестоимости.
Большой вклад в становление и развитие технологии машиностроения внесли отечественные ученые Б.С. Балакшин, В.М. Кован, 
И.М. Колесов, В.С. Корсаков, А.А. Маталин, С.П. Митрофанов, 
А.П. Соколовский и многие другие.
Учебное пособие охватывает все основные разделы дисциплины 
«Основы технологии машиностроения». В отличие от изданных в последние годы учебников и учебных пособий по указанной дисциплине1 в предлагаемом учебном пособии должное внимание уделено 

1 
Базров Б.М. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов. М.: 
Машиностроение, 2005; Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: 
Учебник для машиностроительных специальностей вузов. М.: Высшая 
школа, 1999; Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник. СПб.: 
Лань, 2010; Суслов А.Г. Технология машиностроения: Учебник для студентов 
машиностроительных специальностей вузов. М.: Машиностроение, 2004; 
Технология машиностроения: В 2 т. Т. 1. Основы технологии машино

размерному анализу технологических процессов изготовления деталей.
В первом разделе учебного пособия даны основные понятия машиностроительного производства.
Во втором разделе изложены положения теории вероятностей 
и математической статистики, знание которых необходимо для усвоения последующих разделов пособия. Здесь же даны статистические методы анализа точности изделий.
В третьем разделе рассмотрены основы базирования и теория размерных цепей. Изложены методы обеспечения точности замыкающих звеньев размерных цепей и методика размерного анализа разработанных технологических процессов изготовления деталей.
Четвертый раздел посвящен технологическому обеспечению 
свойств материала и точности деталей. Значительное внимание уделено формированию параметров качества поверхностного слоя деталей. Рассмотрены основные причины образования погрешностей 
обработки заготовок, методы их расчетной оценки и пути снижения. 
Дано представление о технологической наследственности при изготовлении деталей.
В пятом разделе показаны пути повышения производительности 
обработки заготовок и снижения себестоимости деталей.
В шестом разделе изложены основы разработки технологических 
процессов изготовления деталей. При этом большое внимание уделено 
размерному анализу проектируемых технологических процессов.
В седьмом разделе рассмотрена сборка типовых соединений деталей, изложена последовательность и содержание основных этапов 
разработки технологических процессов сборки машин.
Автор выражает глубокую благодарность научному редактору 
и рецензентам за полезные замечания, а также учебному мастеру 
кафедры «Технология автоматизированного машиностроительного 
производства» Томского политехнического университета Л.А. Оголь 
за помощь при подготовке рукописи учебного пособия к изданию.

строения: Учебник для вузов / В.М. Бурцев, А.С. Васильев, А.М. Дальский 
и др.; под ред. А.М. Дальского. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997; 
Технология машиностроения: В 2 кн. Кн. 1. Основы технологии машиностроения: Учеб. пособие для вузов / Э.Л. Жуков, И.И. Козырь, С.Л. Мурашкин и др.; под ред. С.Л. Мурашкина. М.: Высшая школа, 2003.

1. ОснОвные пОнятия и Определения 

машинОстрОительнОгО прОизвОдства

1.1. изделие и егО жизненный цикл

Изделием называется продукт конечной стадии машиностроитель
ного производства. Им может быть машина, сборочная единица 
(узел), заготовка или деталь.

Машина — это механизм или сочетание механизмов, выполня
ющих движения для преобразования энергии, материалов или производства работ. В настоящее время практически все машины являются мехатронными системами. Механическая часть этих систем 
производится на машиностроительных предприятиях, электронная — на предприятиях электронной промышленности.

Заготовкой в машиностроительном производстве называется из
делие, используемое для изготовления детали. Заготовку, поступающую на первую операцию механической обработки, называют 
исходной заготовкой.

Деталь — это изделие, изготовленное из однородного по наиме
нованию и марке материала без применения сборочных операций. 
Деталями, например, являются валик из одного куска металла, литой 
корпус, пластина из биметаллического листа, маховичок из пластмассы (без арматуры). Деталями являются эти же изделия с покрытиями (защитными или декоративными), а также изделия, изготовленные с применением местной сварки, пайки и склейки, например 
трубка, спаянная или сваренная из одного куска листового материала.

Сборочная единица — это изделие, составные части которого под
лежат соединению на предприятии-изготовителе при сборочных 
операциях. Сборочная единица может состоять из отдельных деталей 
или из сборочных единиц более высоких порядков и деталей. Сборочная единица первого порядка входит непосредственно в машину. 
Она может состоять из отдельных деталей или из сборочных единиц 
второго порядка и деталей. Сборочная единица второго порядка 
может включать сборочные единицы третьего порядка, детали и т.д. 
Сборочная единица наивысшего порядка состоит только из отдельных деталей.

Таким образом, состав изделия (машины) может быть пред
ставлен в виде схемы, приведенной на рис. 1.1.

Кроме названных видов изделий в машиностроении различают 

комплексы и комплекты.

Комплекс — это два и более специфицированных изделия, не со
единенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, 
но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций (например, автоматическая линия из металлорежущих станков, бурильная установка, корабль и др.).

Комплект — это два и более изделия, не соединенные на предпри
ятии-изготовителе сборочными операциями и представляющие 
набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера (например, комплект запасных частей, комплект инструментов и т.п.).

Изделия в зависимости от их назначения делят на изделия основ
ного и вспомогательного производства. Первые предназначены для 
реализации, вторые — для собственных нужд предприятия.

Совокупность взаимосвязанных процессов последовательного 

изменения состояния изделия от формирования исходных требований к нему до окончания его эксплуатации принято называть жизненным циклом изделия.

Жизненный цикл машиностроительного изделия схематично по
казан на рис. 1.2.

Вначале предприятие изучает рынок спроса на изделие и его по
требительские свойства, далее выполняет научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы и проектирование конкурентоспособного изделия. Почти в это же время 
осуществляется конструкторская и технологическая подготовка 
производства. Конструкторская подготовка производства включает 

Сборочные
единицы

Изделие

1-го
порядка

2-го
порядка

3-го
порядка

Детали

рис. 1.1. Состав машиностроительного изделия

Маркетинг
Изучение рынка

Научно-исследовательские,
опытно-конструкторские,
технологические работы
и проектирование изделия

Техническая подготовка
производства

Производство изделия

Эксплуатация
и утилизация изделия

НИР

ОК и ТР

Проектирование

Изготовление опытного изделия

Конструирование

Технологическая

подготовка

производства

Испытание

НИР и конструкторско
технологическая доработка

Промышленное производство

Функционирование

Техническое обслуживание

и текущий ремонт

Капитальный ремонт и частичная

утилизация отдельных деталей

и сборочных единиц

Полная утилизация

рис. 1.2. Жизненный цикл машиностроительного изделия

Источник: Суслов А.Г., Дальский А.М. Научные основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 2002.

в себя разработку конструкции изделия и создание соответствующей 
технической документации (чертежей, спецификаций и т.д.). Технологическая подготовка производства состоит в создании технологических процессов сборки изделия и изготовления его деталей, 
разработке конструкций и изготовлении режущих и измерительных 
инструментов, приспособлений и другой технологической оснастки 
с оформлением соответствующей документации. Параллельно 
с конструкторско-технологической подготовкой производства изготавливается опытный образец изделия, проводятся его испытания, 
а также осуществляются научно-исследовательские работы с целью 
совершенствования конструкции опытного образца и технологии 
его производства. После завершения конструкторско-технологической подготовки производства начинается серийный выпуск изделия.

При эксплуатации изделия осуществляются его техническое об
служивание и текущий ремонт, затем капитальный ремонт и частичная утилизация. При достижении периода физического или 
морального старения изделие утилизируют. 

1.2. качествО изделий

Под качеством изделия понимают совокупность свойств изделия, 

обусловливающих его пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии со своим назначением.

Качество машиностроительных изделий оценивают системой по
казателей, которые обычно разделяют:
• на показатели технического уровня;
• эксплуатационные показатели;
• производственно-технологические показатели (или показатели 

технологичности конструкции).
Показателями технического уровня изделий являются мощность, 

производительность, КПД, точность, степень механизации и автоматизации, экономичность, экологичность и т.д.

К эксплуатационным показателям качества изделий относят на
дежность; эргономическую характеристику, т.е. степень учета комплекса гигиенических, физиологических и других потребностей человека в системе человек — изделие (машина) — среда; эстетическую 
оценку, т.е. совершенство художественной композиции, внешнее 
оформление изделия и др.

Важнейшим эксплуатационным показателем качества изделий 

является надежность. Это комплексный показатель, который 

включает в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность 
и сохраняемость.

Надежность — свойство изделия сохранять в течение опреде
ленного времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые 
функции при заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания и транспортирования.

Безотказность — свойство изделия непрерывно сохранять рабо
тоспособное состояние в течение времени. Показателем безотказности может быть, например, средняя наработка на отказ.

Долговечность — свойство изделия сохранять работоспособное 

состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Показателем 
долговечности может являться, например, средний срок службы.

Ремонтопригодность — свойство изделия, заключающееся в его 

приспособленности к предупреждению, отысканию и устранению 
в нем отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость — свойство изделия сохранять работоспособное 

состояние в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Производственно-технологические показатели качества изделий 

(показатели технологичности) отражают технологическую рациональность конструкции изделия.

Под технологичностью понимают совокупность свойств кон
струкции изделия, определяющие ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, техническом обслуживании и ремонте для заданных показателей качества, объема 
выпуска и условий выполнения работ. Технологичность конструкций изделий оценивают качественно (хорошо — плохо, рационально — нерационально, технологично — нетехнологично) и количественно.

Например, корпус подшипника может иметь различную кон
струкцию (рис. 1.3, а, б). У конструкции, показанной на рис. 1.3, б, 
сокращается длина обрабатываемой поверхности и затраты на ее механическую обработку, поэтому именно эта конструкция является 
рациональной. Конструктивный элемент крышки может иметь различное исполнение (рис. 1.3, в, г). При сверлении наклонного отверстия возникает неуравновешенная радиальная сила, которая 
может вызвать поломку сверла. Поэтому рациональным является 
конструктивное исполнение элемента крышки, показанное 
на рис. 1.3, г.

Основными количественными показателями технологичности 

конструкции изделия являются трудоемкость, материалоемкость 
и себестоимость.

Трудоемкость изготовления изделия представляет собой затраты 

труда на выполнение технологических процессов его изготовления.

Материалоемкость изделия — это расход материала, необходи
мого на его производство и эксплуатацию.

Себестоимость изделия включает в себя затраты предприятия 

на изготовление единицы продукции, выраженные в денежной форме.

Отработка изделий на технологичность производится при кон
струировании, т.е. выполняется конструкторами. Технологи, разрабатывая технологические процессы изготовления изделий, осуществляют технологический контроль конструкторской документации 
на соответствие требованиям технологичности. Подробнее вопросы 
обеспечения технологичности конструкций изделий рассмотрены 
в разделах 6 и 7.

Важнейшим показателем качества изделий является их геометри
ческая точность. Точность детали характеризуется допусками размеров, формы и расположения поверхностей. Точность изделий характеризуется точностью относительного движения или положения 
исполнительных поверхностей, которая зависит от точности деталей 
и сборки этих изделий. Так, например, одними из характеристик 
геометрической точности токарного станка являются допуски параллельности оси шпинделя к направлению движения суппортов в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Точность изделий машиностроения неуклонно возрастает. За по
следние 100 лет она выросла примерно в 50 раз; допуски размеров 

Ra 2,5
Ra 2,5

а
б
г

в

рис. 1.3. Примеры нерациональных и рациональных  

конструкций элементов деталей

отдельных деталей в настоящее время составляют 1 мкм и менее. Это 
объясняется как увеличением быстроходности машин, так и стремлением повысить их надежность. С повышением быстроходности 
машин неизбежно возрастают динамические нагрузки на детали 
и снижается их долговечность. Уменьшить эти нагрузки часто можно 
только путем повышения точности изготовления деталей и сборки 
машины. При неизменных условиях эксплуатации повышение точности изделий увеличивает их надежность. Например, повышение 
точности деталей шарикового подшипника и снижение радиального 
зазора с 20 до 10 мкм увеличивает срок службы подшипника с 740 
до 1200 ч. 

Точность изделий имеет большое значение и для самого процесса 

их производства. Повышение точности деталей увеличивает уровень 
взаимозаменяемости и устраняет пригонку при сборке машин. Повышение точности исходных заготовок снижает объем механической 
обработки и удешевляет ее.

В машиностроении решаются две основные точностные задачи:

• устанавливается необходимая точность машины и ее деталей;
• обеспечивается достижение этой точности при производстве 

машин.
Первая задача решается конструкторами, вторая — технологами.
Установление необходимой точности является ответственным 

этапом в работе конструкторов. Оно производится на основе анализа 
условий работы машины с учетом динамических явлений, опыта эксплуатации машин аналогичного типа, геометрического анализа 
и расчета размерных цепей, а также на основе специально поставленных экспериментов и испытаний опытных образцов изделий.

Технологи для достижения установленной точности разрабаты
вают соответствующие технологические процессы изготовления деталей и сборки машин, определяют необходимые методы и средства 
технического контроля точности, анализируют фактическую точность изготовления изделий, выявляют при необходимости причины 
образования недопустимых погрешностей их изготовления и изыскивают пути повышения точности изделий.

1.3. прОизвОдственный 

и технОлОгический прОцессы

Производственный процесс — это совокупность всех действий 

людей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для 
изготовления и ремонта изделий. Он охватывает подготовку средств