Обрабатывающий инструмент в машиностроении

С.С. КЛИМЕНКОВ
ОБРАБАТЫВАЮЩИЙ 
ИНСТРУМЕНТ 
В МАШИНОСТРОЕНИИ
Утверждено
Министерством образования Республики Беларусь 
в качестве учебника для студентов учреждений высшего образования по 
машиностроительным специальностям
Минск
Москва
«Новое знание»
«ИНФРАМ»
2021

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11
УДК [621.7+621.9].07(075.8)
ББК 34.5-5я73
 
К49
Рецензенты:
заведующий кафедрой «Технология машиностроения» Брестского государственного технического университета, кандидат технических наук, 
доцент О.А. Медведев;
доктор технических наук, профессор Ж.А. Мрочек
К49
Клименков, С.С.
Обрабатывающий инструмент в машиностроении : учебник / 
С.С. Клименков. — Минск : Новое знание ; М. : ИНФРА-М, 
2021. — 459 с. : ил. — (Высшее образование: Бакалавриат).
ISBN 978-985-475-621-9 (Новое знание).
ISBN 978-5-16-009371-0 (ИНФРА-М, print).
ISBN 978-5-16-100345-9 (ИНФРА-М, online).
Рассмотрены типовые конструкции обрабатывающего инструмента 
в машиностроении: штампы для холодного и горячего деформирования 
материала, пресс-формы для изготовления изделий из порошков, 
литьевого и режущего инструмента. Приведены расчеты формообразующих элементов. Даны рекомендации по выбору материалов.
Для студентов машиностроительных специальностей, магистрантов, 
аспирантов, а также учащихся технических колледжей и слушателей 
системы повышения квалификации инженерно-технических работников.
УДК [621.7+621.9]07(075.8)
ББК 34.5-5я73 
 
© Клименков С.С., 2013
 
© ООО «Новое знание», 2013
ISBN 978-985-475-621-9 (Новое знание).
ISBN 978-5-16-009371-0 (ИНФРА-М, print).
ISBN 978-5-16-100345-9 (ИНФРА-М, online).

Оглавление
От автора.
....................................................................................................................................6
Глава 1. Инструмент для листовой штамповки.
.........................................................8
1.1. Общие сведения о процессах и штампах листовой штамповки....................8
1.2. Отрезные штампы.........................................................................................................13
1.3. Штампы для вырубки-пробивки.............................................................................16
1.4. Расчет исполнительных размеров разделительных матриц  
и пуансонов.
.....................................................................................................................21
1.5. Детали разделительных штампов............................................................................23
1.6. Штампы для чистовой вырубки-пробивки.
.........................................................40
1.7. Гибочные штампы.
.........................................................................................................45
1.8. Вытяжные штампы.......................................................................................................52
1.9. Штампы для вытяжки с преднамеренным утонением....................................62
1.10. Совмещенные штампы..............................................................................................67
1.11. Штамповые узлы и детали общего назначения.
..............................................70
1.12. Штампы для крупногабаритных заготовок.......................................................82
Глава 2. Инструмент для объемного деформирования........................................91
2.1. Принципы классификации........................................................................................91
2.2. Молотовые штампы......................................................................................................93
2.3. Штампы кривошипных горячештамповочных прессов............................... 100
2.4. Обрезные штампы...................................................................................................... 112
2.5. Штампы горизонтально-ковочных машин.
....................................................... 116
2.6. Штампы для изотермического деформирования металлов....................... 122
2.7. Инструмент для полугорячей штамповки........................................................ 127
2.8. Инструмент для холодной объемной штамповки.......................................... 129
2.9. Инструмент для горячего прессования.............................................................. 140
2.10. Инструмент для гидропрессования.
.................................................................. 156
2.11. Инструмент для горячего гидродинамического прессования................. 164
2.12. Инструмент для волочения.................................................................................. 168
Глава 3. Инструмент для прессования изделий из порошков........................ 172
3.1. Общие сведения о способах прессования......................................................... 172
3.2. Пресс-формы для холодного прессования.
....................................................... 176
3.2.1. Принципы классификации пресс-форм................................................. 176
3.2.2. Съемные пресс-формы для универсальных прессов......................... 177
3.2.3. Стационарные пресс-блоки для универсальных прессов................ 181
3.2.4. Инструмент для специализированных прессов-автоматов............. 183
3.2.5. Расчет высотных размеров элементов инструмента 
для специализированных прессов.
............................................................ 185
3.2.6. Типовые конструкции пресс-форм для изготовления 
прессовок повышенной сложности.
.......................................................... 187

Оглавление
4
3.3. Расчет геометрических параметров элементов порошковых 
изделий и формообразующих деталей пресс-форм...................................... 190
3.4. Детали пресс-форм.
.................................................................................................... 194
3.5. Пресс-формы для горячего прессования........................................................... 209
3.6. Пресс-формы для холодного калибрования и допрессовки 
спеченных изделий.................................................................................................... 212
3.7. Штампы для динамического горячего прессования спеченных 
порошковых заготовок............................................................................................. 216
Глава 4. Литьевой инструмент.
..................................................................................... 222
4.1. Общие сведения о процессах литья под давлением.
..................................... 222
4.2. Конструкции пресс-форм........................................................................................ 225
4.3. Стержнеизвлекающие механизмы пресс-форм............................................... 241
4.4. Механизмы фиксации стержней.
.......................................................................... 246
4.5. Механизмы выталкивания отливок.
.................................................................... 249
4.6. Системы термостабилизации пресс-форм.
........................................................ 251
4.7. Конструкции и расчет формообразующих деталей.
...................................... 257
4.8. Конструкционные детали пресс-форм для литья под давлением.
........... 269
4.9. Инструмент для штамповки жидкого металла............................................... 273
4.10. Конструкции пресс-форм для жидкой штамповки..................................... 275
4.11. Детали пресс-форм для жидкой штамповки.
................................................. 282
4.12. Конструкции кокилей.
............................................................................................ 284
Глава 5. Инструмент для формообразования изделий из пластмасс.......... 293
5.1. Общие сведения.......................................................................................................... 293
5.2. Конструкции пресс-форм........................................................................................ 296
5.3. Конструкции формообразующих деталей пресс-форм................................ 303
5.4. Расчет загрузочной полости пресс-формы и исполнительных 
размеров формообразующих элементов............................................................ 307
5.5. Формы для литья под давлением.
........................................................................ 313
5.6. Функциональные системы литейных форм..................................................... 324
5.7. Материалы деталей литейных форм, пресс-форм 
и шероховатость поверхностей............................................................................. 335
5.8. Экструзионный инструмент................................................................................... 340
5.9. Калибрующий инструмент.
..................................................................................... 347
5.10. Формы для раздувного формования................................................................ 349
5.11. Инструмент для пневмовакуумного формования....................................... 355
Глава 6. Режущий инструмент..................................................................................... 358
6.1. Инструментальные материалы.............................................................................. 358
6.1.1. Требования, предъявляемые к инструментальным материалам.
.... 358
6.1.2. Инструментальные стали............................................................................. 359
6.1.3. Твердые сплавы.
............................................................................................... 362
6.1.4. Минералокерамические материалы......................................................... 365
6.1.5. Сверхтвердые инструментальные материалы...................................... 366

Оглавление
5
6.2. Резцы............................................................................................................................... 367
6.3. Фрезы.............................................................................................................................. 381
6.4. Инструменты для обработки отверстий............................................................ 392
6.4.1. Сверла.................................................................................................................. 392
6.4.2. Зенкеры............................................................................................................... 400
6.4.3. Развертки.
........................................................................................................... 407
6.4.4. Комбинированные инструменты для обработки отверстий........... 411
6.5. Резьбообразующий инструмент............................................................................ 413
6.5.1. Резьбонарезной инструмент.
....................................................................... 413
6.5.2. Резьбонакатной инструмент.
....................................................................... 417
6.6. Протяжки.
...................................................................................................................... 419
6.6.1. Назначение, основные типы и области применения протяжек.
.... 419
6.6.2. Конструкции протяжек................................................................................. 424
6.7. Зуборезный инструмент.
.......................................................................................... 426
6.7.1. Копирующий зуборезный инструмент.
................................................... 426
6.7.2. Зубообкатывающий инструмент............................................................... 428
6.8. Абразивный инструмент.......................................................................................... 436
6.8.1. Области применения абразивных материалов.
.................................... 436
6.8.2. Связующие материалы.................................................................................. 439
6.8.3. Сверхтвердые материалы............................................................................. 442
6.9. Шлифование наружных и внутренних поверхностей.................................. 444
6.10. Форма абразивного инструмента....................................................................... 447
6.11. Хонинговальные головки...................................................................................... 450
Рекомендуемая литература............................................................................................. 454

От автора
Студенты машиностроительного профиля в процессе обучения 
должны ознакомиться с основными технологическими процессами заготовительного производства, научиться анализировать их 
с технологической и экономической позиций, уметь грамотно выполнять чертеж заготовки, подбирать необходимое оборудование 
и при необходимости проектировать инструмент. С учетом многообразия используемого инструмента процесс обучения сконцентрирован преимущественно на режущем инструменте. 
Реальные производственные задачи выходят за рамки, ограниченные только режущим инструментом. Цель данного учебника — 
научить студентов ориентироваться во всем многообразии используемого в машиностроении инструмента и применять типовые 
конструкции для реализации конкретных технологических задач.
При изучении дисциплины «Обрабатывающий инструмент» 
студентам предлагается специальная литература по соответствующим разделам: обработка давлением, литейное производство, порошковая металлургия, производство изделий из пластмасс и др. 
Описание конструкций и расчет инструмента разбросаны по многочисленным источникам. Кроме того, отсутствие в библиотеках в достаточном количестве рекомендуемой литературы создает определенные сложности в организации учебного процесса.
Данный учебник в комплексе с ранее изданным учебником 
«Проектирование и производство заготовок» (Минск: Техноперспектива, 2008) является попыткой системно изложить вопросы 
проектирования технологий и конструирования инструмента в области заготовительного производства.
Книга подготовлена в соответствии с базовой программой специальности 1-36 01 04 «Оборудование и технологии высокоэффективных процессов обработки материалов». Она может быть полезна студентам других специальностей.
При подготовке пособия автор учитывал не только отечественную и зарубежную литературу, но и личный производственный 
опыт по проектированию обрабатывающего инструмента, многолетний опыт преподавательской работы в вузе, а также материал, 
накопленный при подготовке учебника «Проектирование и произ

От автора
7
водство заготовок» и учебных пособий «Инструмент и обработка 
материалов», «Основы эффективных технологий формообразования».
Данный учебник является первым в своем роде и поэтому не 
лишен недостатков. Автор выражает искреннюю благодарность 
рецензентам за замечания и предложения, которые способствовали его улучшению.

Глава
1
Инструмент для листовой штамповки
1.1. Общие сведения о процессах  
и штампах листовой штамповки
Листовая штамповка применяется для изготовления самых 
разнообразных изделий практически во  всех отраслях промышленности  — от  микроэлектроники до  ракетостроения и  атомного 
энергомашиностроения. В  машиностроении методами листовой 
штамповки изготавливается 55...70 % заготовок, в  приборостроении — до 75, а в производстве товаров широкого потребления — 
до 98 %.
Наиболее широко листовая штамповка применяется в  массовом и  крупносерийном производстве. Опыт показывает, что она 
может с успехом применяться также в мелкосерийном производстве и даже в единичном.
Формоизменение осуществляется с  помощью основных инструментов — пуансона и матрицы и вспомогательных — прижима, 
съемника, выталкивателя и т.д. Пуансон вдавливается в деформируемый материал, обтягивается, обтекается или охватывается им. 
Матрица вбирает в себя, охватывает изменяющий форму материал 
и пуансон.
Пуансон и  матрица изготавливаются, как правило, из  более 
твердого и прочного материала, чем обрабатываемый. В некоторых 
случаях один инструмент (пуансон или матрица) может быть 
из твердого материала, а другой из эластичного, легко поддающегося формоизменению.

1.1. Общие сведения о процессах и штампах листовой штамповки 
9
Штамповочные операции классифицируются на разделительные и формообразующие. Разделительные операции (рис. 1.1) основаны на  сдвиге одной части заготовки относительно другой. 
а
б
в
г
Р
прж
9
Р
прж
Р
прж
Р
прж
Р
сж
д
е
ж
Р
прж
Р
прж
Р
прж
Р
прж
Р
прж
Р
прж
з
и
к
л
10
Рис. 1.1. Технологические схемы основных разделительных операций:
а — отрезка; б — резка с отходом; в — резка без отхода; г — вырубка; д — пробивка; е — надрезка; ж — проколка; з — обрезка; и — зачистка; к — высечка; 
л — просечка; 1 — упор; 2 — пуансон; 3 — прижим; 4 — исходная заготовка; 
5 — матрица; 6 — заготовка; 7 — отход; 8 — выталкиватель; 9 — съемник; 10 — 
подкладная плита; P — усилие сдвига (среза); Рсж — усилие сжатия; Рпрж — 
усилие прижима; S — толщина материала

Глава 1. Инструмент для листовой штамповки
10
Формообразующие операции (рис. 1.2) предназначены для необратимого изменения формы и  размеров заготовок, полученных 
из  листа, полосы или пространственных тонкостенных полуфабрикатов.
По технологическому признаку штампы для листовой 
штамповки могут быть разделены на три группы: простого, последовательного и совмещенного действия.
На штампах простого действия (рис. 1.3, а) производят одну 
штамповочную операцию за один ход ползуна пресса в пределах 
2
б
в
г
д
а
2
е
ж
з
и
3
3
н
п
к
л
м
о
2
3
Рис. 1.2. Технологические схемы основных .
формоизменяющих операций:
а — гибка; б — завивка; в — калибровка; г — правка; д — вытяжка; е — вытяжка с утонением; ж — комбинированная вытяжка; з — отбортовка; и — раздача; к  — обжим; л  — рельефная формовка; м  — закатка; н  — чеканка; о  — 
кернение; п  — скручивание; 1  — пуансон; 2  — заготовка; 3  — матрица; 
4 — выталкиватель; 5 — пуансон сборный