Технологические процессы в машиностроении

ǘǔǙǔǝǞǑǜǝǞǎǚ ǚǍǜnjǓǚǎnjǙǔǫ ǔ Ǚnjǟǖǔ ǜǠ 
ȱ 2878 
ǠǑǐǑǜnjǗǨǙǚǑ ǏǚǝǟǐnjǜǝǞǎǑǙǙǚǑ njǎǞǚǙǚǘǙǚǑ ǚǍǜnjǓǚǎnjǞǑǗǨǙǚǑ ǟǣǜǑǒǐǑǙǔǑ  
ǎǧǝǤǑǏǚ ǚǍǜnjǓǚǎnjǙǔǫ  
«ǙnjǢǔǚǙnjǗǨǙǧǕ ǔǝǝǗǑǐǚǎnjǞǑǗǨǝǖǔǕ ǞǑǡǙǚǗǚǏǔǣǑǝǖǔǕ ǟǙǔǎǑǜǝǔǞǑǞ «ǘǔǝǴǝ» 
ǖǬȀDZǰǼǬ ǯǺǼǹǺǯǺ ǺǭǺǼǿǰǺǮǬǹǴȋ, ǾǼǬǹǽǻǺǼǾǬ Ǵ ǸǬȄǴǹǺǽǾǼǺDZǹǴȋ
 
 
 
 
Ǚ.ǎ. ǝǿǼǴǹǬ 
Ǒ.ǔ. ǝǴdzǺǮǬ 
 
 
ǞDZȁǹǺǷǺǯǴȃDZǽǶǴDZ ǻǼǺȂDZǽǽȇ 
Ǯ ǸǬȄǴǹǺǽǾǼǺDZǹǴǴ 
 
 
 
ǟȃDZǭǹǺDZ ǻǺǽǺǭǴDZ 
 
ǜDZǶǺǸDZǹǰǺǮǬǹǺ ǸDZǾǺǰǴȃDZǽǶǺǵ ǶǺǸǴǽǽǴDZǵ 
ǙǔǞǟ «ǘǔǝǴǝ» ǻǺ ǹǬǻǼǬǮǷDZǹǴȊ ǻǺǰǯǺǾǺǮǶǴ 15.03.05 
«ǖǺǹǽǾǼǿǶǾǺǼǽǶǺ-ǾDZȁǹǺǷǺǯǴȃDZǽǶǺDZ ǺǭDZǽǻDZȃDZǹǴDZ 
ǸǬȄǴǹǺǽǾǼǺǴǾDZǷȈǹȇȁ ǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮ» Ǯ ǶǬȃDZǽǾǮDZ 
ǿȃDZǭǹǺǯǺ ǻǺǽǺǭǴȋ 
 
 
 
ǘǺǽǶǮǬ 2017 
1 

УДК 622.002.5 
 
С90 
Р е ц е н з е н т  
канд. техн. наук, доц. Е.И. Жариков (МГУДТ) 
Сурина Н.В. 
С90  
Технологические процессы в машиностроении : учеб. пособие / Н.В. Сурина, Е.И. Сизова. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2017. – 
162 с. 
ISBN 978-5-906846-35-8 
В учебном пособии рассмотрены основные этапы разработки технологических процессов изготовления деталей на примере элементов редукторов 
машин – зубчатых колес, валов, крышек, втулок, а также элементов гидравлики – цилиндров, штоков. В соответствии с порядком, представленным в 
данной работе, студент может выполнить технологическую часть курсового 
и дипломного проекта (работы). В учебном пособии даются справочные материалы по химическому составу сталей, режимам термообработки, рекомендации по выбору способов получения заготовок. Представлены примеры 
технологических процессов, расчетов режима резания и норм времени. Также пособие содержит раздел, посвященный выбору инструмента и расчету 
режимов резания для токарной обработки на высокопроизводительных станках с числовым программным управлением. 
Предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 21.05.04 
«Горное дело» специализация «Горные машины и оборудование», 23.05.01 
«Наземные транспортно-технологические средства» специализация «Технические средства природообустройства и защиты в чрезвычайных ситуациях». 
УДК 622.002.5 
” Н.В. Сурина, 
Е.И. Сизова, 2017 
 
 
ISBN 978-5-906846-35-8 
” НИТУ «МИСиС», 2017 
2 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
Предисловие..............................................................................................4 
1. Установление ориентировочного типа производства.......................5 
2. Обоснование выбора материала детали и вида 
термообработки ........................................................................................6 
3. Обоснование способа получения заготовки.....................................17 
4. Анализ точности и шероховатости поверхностей детали 
с целью определения состава операций ...............................................20 
5. Выбор технологических баз ..............................................................27 
6. Разработка маршрута обработки отдельных 
поверхностей заготовки .........................................................................39 
7. Проектирование технологического маршрута 
изготовления детали...............................................................................40 
8. Выбор технологического оборудования...........................................42 
9. Выбор режущего инструмента (общие рекомендации) ..................43 
10. Выбор мерительного инструмента..................................................45 
11. Расчет режимов механической обработки заготовки....................46 
12. Нормирование технологического процесса ...................................51 
13. Выбор инструмента и расчет режимов резания 
для токарной обработки на высокопроизводительных 
станках с ЧПУ ..........................................................................................53 
13.1. Форма пластины ........................................................................55 
13.2. Геометрические элементы токарного резца............................61 
13.3. Задний угол пластины...............................................................63 
13.4. Класс точности пластины 
(допуски на размеры пластин s) ........................................................66 
13.5. Тип пластины .............................................................................66 
13.6. Размер пластины........................................................................68 
13.7. Толщина пластины ....................................................................70 
13.8. Радиус при вершине пластины.................................................70 
13.9. Геометрия пластины..................................................................73 
13.10. Марка сплава пластины ..........................................................79 
13.11. Режимы резания 
(на базе каталогов фирмы Sandvik Coromant)..................................86 
14. Технологические маршруты изготовления типовых 
деталей машин ........................................................................................98 
Библиографический список.................................................................134 
Приложения ..........................................................................................135 
3 

ПРЕДИСЛОВИЕ 
Учебное пособие содержит рекомендации по структуре и содержанию разделов технологической части дипломного проекта, а также 
всю необходимую информацию для выполнения курсовой (самостоятельной) работы по дисциплинам «Технологические процессы в 
машиностроении», «Технология машиностроения и ремонта машин» 
и «Технология производства технических средств природообустройства и защиты в чрезвычайных ситуациях». 
Технологическая часть дипломного проекта (работы), а также 
курсовая (самостоятельная) работа выполняются каждым студентом 
в соответствии с индивидуальным заданием. 
Для выполнения технологической части дипломного проекта (работы) выбирается деталь, выполняющая одну из ключевых функций 
в механизме, являющемся предметом дипломного проектирования 
(работы). Цель технологической части – разработка технологического процесса изготовления выбранной детали с эскизами наладок на 
технологические операции, выбор оборудования, станочной оснастки, режущего инструмента, а также проведение всех необходимых 
технологических расчетов.  
Задание на курсовую (самостоятельную) работу выдается студенту в начале семестра и включает бланк задания и чертеж детали, на 
изготовление которой должен быть разработан технологический 
процесс, включающий режимы термообработки, режимы резания и 
нормирование. В задании указывается годовая программа выпуска 
деталей в штуках или тип производства. 
Выполнение технологической части дипломного проекта (работы) 
и курсовой (самостоятельной) работы должно производиться в соответствии с последовательностью, представленной в учебном пособии. Использование большого количества справочного материала, 
представленного в пособии, позволит студенту выполнить работу 
более полно и качественно в соответствии с действующими нормативными документами. 
4 

1. УСТАНОВЛЕНИЕ ОРИЕНТИРОВОЧНОГО 
ТИПА ПРОИЗВОДСТВА 
Тип производства и соответствующая ему форма организации работы определяют характер технологического процесса и его построение. Поэтому прежде чем приступить к проектированию технологического процесса механической обработки деталей, необходимо 
исходя из заданной производственной программы и характера подлежащих обработке деталей, установить тип производства и соответствующую ему организационную форму выполнения технологического процесса. 
Согласно ГОСТ 3.1121–84, основной характеристикой типа производства является коэффициент закрепления операций (кз.о), равный 
отношению всех различных технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца в механическом 
цехе, к числу рабочих мест Рм: 
О
К
.
Р
 
  
 
з.о
м
По ГОСТ 3.1121–84 приняты следующие Кз.о: 
– 1 – массовое производство; 
– 2–10 – крупносерийное производство 
– 10–20 – среднесерийное производство; 
– 20–40 – мелкосерийное производство; 
– > 40 – единичное производство. 
При отсутствии базового технологического процесса выбор типа 
производства можно установить, зная годовую программу выпуска 
деталей в штуках и массу детали в килограммах, пользуясь табл. 1.1. 
Таблица 1.1 
Выбор типа производства при изготовлении деталей 
Годовая программа выпуска, шт. 
Тип производства 
Масса детали, кг 
До 30 
30…50 
Более 50 
Единичный 
До 100 
До10 
До 5 
Мелкосерийный 
100–500 
11–200 
6–10 
Серийный 
501–5000 
201–500 
11–300 
Крупносерийный 
5001–50 000 
501–5000 
301–1000 
Массовый 
Св. 50 000 
Св. 5000 
Св. 1000 
5 

2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МАТЕРИАЛА 
ДЕТАЛИ И ВИДА ТЕРМООБРАБОТКИ 
Выбор материала деталей и вида термообработки определяется 
необходимостью обеспечить работоспособность деталей в течение 
заданного срока в конкретных условиях эксплуатации, т.е. при воздействии определенного спектра нагрузок. 
Для улучшения структуры сплавов, повышения их механических 
свойств, износостойкости и долговечности применяют термическую 
и химико-термическую обработку. 
В качестве предварительной термообработки используются отжиг, нормализация, нормализация + высокий отпуск. 
Отжиг применяется для снижения твердости и улучшения обрабатываемости резанием, исправления структуры, снижения остаточных напряжений в отливках, штамповках для ответственных деталей 
из высоколегированных сталей. 
Нормализация применяется для улучшения обрабатываемости 
резанием заготовок из низко- и среднеуглеродистых сталей. 
Нормализация + высокий отпуск применяется для улучшения обрабатываемости резанием заготовок из высоколегированных сталей. 
В качестве окончательной термообработки применяют улучшение, закалку и отпуск, в том числе закалку токами высокой частоты 
(ТВЧ), процессы химико-термической обработки (чаще цементацию, 
нитроцементацию и азотирование). 
Улучшение (закалка + высокий отпуск) применяется, как правило, 
для обеспечения требуемых свойств, улучшения структуры и снятия 
остаточных напряжений после черновой обработки. После улучшения возможна обработка лезвийным инструментом. 
Закалка применяется для повышения прочности, упругости, твердости и износостойкости. Чтобы уменьшить хрупкость и напряжения, вызванные закалкой, и получить требуемые механические свойства, сталь после закалки обязательно подвергают отпуску. 
Закалку ТВЧ (с индукционным нагревом) применяют для повышения твердости, износостойкости и предела выносливости деталей, 
работающих на кручение, удар, у которых отдельные поверхности 
подвергаются интенсивному износу. Закалке подвергается поверхностный слой изделия (на заданную глубину). Сердцевина остается 
вязкой и воспринимает ударные нагрузки. 
Химико-термическая обработка применяется для упрочнения 
деталей, работающих в условиях изнашивания, циклических нагру6 

зок, при которых максимальные нагрузки возникают в поверхностном слое металла. 
Цементация – процесс насыщения углеродом поверхностного 
слоя детали при нагреве выше точки Ас3 в соответствующей среде – 
карбюризаторе. Окончательные свойства цементованные изделия 
приобретают после закалки и низкого отпуска, выполненных после 
цементации. В результате поверхностный слой обладает высокой 
твердостью и износостойкостью, повышенным пределом контактной 
выносливости и выносливости при изгибе и кручении. Глубина цементованного слоя в среднем 1,2…1,4 мм, твердость HRC 56…62. 
Нитроцементация – процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя углеродом и азотом. В отличие от цементации при этом 
процессе достигается более высокая твердость, износостойкость, коррозионная стойкость поверхностного слоя и более высокая усталостная стойкость. Твердость поверхности после нитроцементации HRC 
58…64. Недостатком процесса является невысокая предельно допустимая толщина слоя до 1 мм (ионная нитроцементация до 2 мм). 
Азотирование – процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя азотом. Азотирование сильно повышает твердость поверхностного слоя, его износостойкость, предел выносливости и сопротивление 
коррозии. Твердость азотированного слоя до HV 1200, однако глубина 
слоя до 0,5 мм, что является ограничением по удельным нагрузкам. 
Азотирование является окончательной термообработкой. 
Далее приведены материалы, применяемые для различных групп 
деталей горных машин. 
Корпуса горных машин испытывают воздействие значительных нагрузок различного характера, поэтому для обеспечения необходимой прочности их изготавливают из стального литья (реже из чугуна). Применяются 
стали 35Л, 35ФЛ, 12ДН2ФЛ, 12ДХН1МФЛ, 15Х2Г2НМЛ, химический 
состав и механические свойства которых приведены в табл. 2.1 и 2.2. 
Детали типа крышек, втулок, фланцев и т.д., как правило, изготавливают из сталей 35, 40Х, 45. Предварительная термообработка  
нормализация или нормализация с высоким отпуском и окончательная термообработка  улучшение. Химический состав и механические свойства сталей приведены в табл. 2.3–2.6. 
Валы и оси изготавливают, как правило, из легированных сталей 
45Г2, 40Х, 40ХН, 40ХН2МА, вал-шестерни и шлицевые валы из сталей 18ХГТ, 30ХГТ, 20Х2Н4А, 25ХГМ, 12ХН3А, 18Х2Н4МА, 
20ХГН2МБФ, 20Х3Н3МФБА. Химический состав и механические 
свойства сталей приведены в табл. 2.5 и 2.6. 
7 

Таблица 2.1 
Химический состав корпусных деталей 
Содержание элементов, % 
Марка стали 
С 
Si 
Mn 
Cr 
Mo 
Ni 
V 
S, P 
Cu 
35Л 
0,32...0,4 
0,2...0,42 
0,5...0,9 
До 0,3 
 
До 0,3 
 
0,05 
 
35ФЛ 
0,32...0,4 
0,2...0,52 
0,4...0,9 
До 0,5 
 
До 0,3 
0,06...0,15 
0,05 
До 0,3 
12ДН2ФЛ 
0,08...0,16 
0,2...0, 4 
0,4...0,9 
0.3 
 
1,8 ...2,2 
0,08...0,15 
0,03 
1,2... 1,5 
12ДХН1МФЛ 
0,1...0,18 
0,2...0,4 
0,3...0,55 
1,2...1,7 
0,2...0,3 
1,4...1,8 
0,08...0,15 
0,03 
0,4...0,65 
15Х2Г2НМЛ 
0,2...0,4 
1,5...2,4 
1,5...2,0 
0,2...0,4 
0,5...0,8 
 
0,03 
0,4 
0,4 
Таблица 2.2 
Механические свойства корпусных сталей 
Механические свойства 
Vв 
Vт 
į 
\ 
KCU 
НВ 
Марка стали 
Режим термообработки 
МПа 
% 
МДж/м2 
кгс/мм2 
35Л 
Нр: tн = 940…960 °С, воздух  
500 
280 
15 
25 
0,35 
137…166 
35ФЛ 
Нр: tн = 940…960 °С, воздух 
570 
360 
12 
15 
0,32 
170…229 
12ДН2ФЛ 
Нр: tн = 950 °С, воздух 
О: tн = 550 °С, воздух 
 
650 
 
550 
 
12 
 
20 
 
0,3 
 
170…229 
12ДХН1МФЛ 
Нр, tн = 940…960 °С, воздух 
О: tн = 550°С ± 10 °С, воздух 
 
800 
 
650 
 
12 
 
16 
 
0,3 
 
217…269 
15Х2Г2НМЛ 
Нр: tн = 960 °С, воздух 
О: tн = 540 °С ± 10 °С, воздух 
 
930 
 
800 
 
12 
 
36 
 
0,3 
 
 
Примечание. Нр – нормализация; О  отпуск; tн  температура нагрева. 
 
 
 

Таблица 2.3 
Химический состав  
Содержание элементов, % 
Марка 
стали 
С 
Si 
Mn 
Cr 
Ni 
P 
S 
35 
0,32...0,4 
0,17...0,37 
0,5...0,8 
До 0,3 
До 0,25 
0,035 
0,04 
45 
0,42...0,5 
0,17...0,37 
0,5...0,8 
До 0,25 
До 0,25 
0,035 
0,04 
Таблица 2.4 
Механические свойства сталей 
Механические свойства 
Vв 
Vт 
į 
\ 
KCU 
НВ 
Марка 
стали 
Режим 
термообработки 
МПа 
% 
МДж/м2 
кгс/мм2 
540 
 
570 
320 
 
390 
20 
 
18 
45 
 
41 
0,7 
 
1,3 
149 
 
156...197 
35 
Нр: tн = 850 °С…900 °С, воздух 
Зк: tн = 860 °С, вода 
О: tн = 600° С, воздух 
610 
 
720 
360 
 
500 
16 
 
16 
40 
 
36 
0,5 
 
0,9 
170...179 
 
192...240 
45 
Нр: tн = 820 °С…860 °С, воздух 
Зк: tн = 850 °С, вода 
О: tн = 600 °С, воздух 
Примечание. Нр – нормализация; О  отпуск; Зк  закалка; tн  температура нагрева. 
 
 

Таблица 2.5 
Химический состав сталей, предназначенных для изготовления валов и осей  
Содержание элементов, % 
Марка стали 
С 
Si 
Mn 
Cr 
Ni 
Другие  
P 
S 
Cu 
45Г2 
0,41…0,49 
0,17…0,37 
1,4…1,8 
0,3 
0,3 
 
0,035 
0,035 
0,3 
40Х 
0,36…0,44 
0,17…0,37 
0,5…0,8 
0,8…1,1 
0,3 
 
0,035 
0,035 
0,3 
40ХН 
0,36…0,44 
0,17…0,37 
0,5…0,8 
0,45…0,75 
1,0…1,4 
 
0,035 
0,035 
0,3 
40ХН2МА 
0,37…0,44 
0,17…0,37 
0,5…0,8 
0,6…0,9 
1,25…1,65 
Mo 0,15…0,25 
0,025 
0,025 
0,3 
18ХГТ 
0,17…0,23 
0,17…0,37 
0,8…1,1 
1,0…1,3 
0,3 
Ti 0,03…0,09 
0,035 
0,035 
0,3 
30ХГТ 
0,24…0,32 
0,17…0,37 
0,8…1,1 
1,0…1,3 
0,3 
Ti 0,03…0,09 
0,035 
0,035 
0,3 
25ХГМ 
0,23…0,29 
0,17…0,37 
0,9…1,2 
1,9…1,2 
0,3 
Mo 0,2…0,3 
0,035 
0,035 
0,3 
Таблица 2.6 
Механические свойства сталей, предназначенных для изготовления валов и осей 
Механические свойства 
ıв 
ıт 
į 
\ 
KCU 
Марка стали 
Режим термообработки 
МПа 
% 
МДж/м2 
НВ, 
кгс/мм2 
НRC
229 
 
269…320
700 
 
850 
420 
 
700 
12 
 
13 
40 
 
45 
 
 
0,45 
45Г2 
Нр: tн = 860 °С, воздух 
Зк: tн = 830…850 °С, масло 
О: tн = 550…600 °С, масло 
 
 
 
 
750 
 
700 
450 
 
480 
16 
 
15 
58 
 
45 
1 
 
0,5 
217…229
 
197…241
40Х 
Нр: tн = 850…860 °С, воздух 
Зк: tн = 840…860 °С, через воду в масло 
О: tн = 550…600 °С, воздух 
 
710 
 
800 
580 
 
580 
207…255
 
197…241
 
 
9 
 
 
38 
 
 
0,4 
40ХН 
Нр: tн = 850…860 °С, воздух 
Зк: tн = 840…860 °С, масло  
О: tн = 550…600 °С, масло или вода