Основы технологии машиностроения

Г. Е. Левшин 
 
 
 
 
 
 
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ 
МАШИНОСТРОЕНИЯ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2022 
 

УДК 621.01 
ББК 34.5        
Л38 
 
Рецензенты: 
д. т. н., проф., заведующий кафедрой 
менеджмента технологий АлтГТУ А. М. Марков; 
к. т. н., ведущий инженер-технолог опытного 
производства АЗПИ Ю. К. Осипов 
 
 
 
 
 
 
Левшин, Г. Е.  
Л38   
Основы технологии машиностроения : учебное пособие /  
Г. Е. Левшин. ௅ Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 
216 с. : ил., табл. 
 
ISBN 978-5-9729-0803-5      
 
Приведены основные понятия и определения технологии машиностроения. Освещена тема разработки технологического процесса 
изготовления деталей. Рассмотрены основы разработки технологии 
изготовления  и сборки машины. 
Для студентов учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по укрупненной группе специальностей 15.02.00 
«Машиностроение», студентов вузов, а также технологов и конструкторов машиностроительных предприятий. 
 
 
 
УДК 621.01 
                                                                                         
ББK 34.5 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0803-5     ” Левшин Г. Е., 2022 
                                                   ” Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
                                     ” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
2 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Современный человек постоянно использует различного вида 
машины, облегчающие его труд, перемещающие его на необходимое 
расстояние, способствующие удовлетворению его материальных и 
духовных запросов. Любая технологическая машина осуществляет 
определенный технологический процесс, в результате которого получается полезная для человека продукция, удовлетворяющая его потребность. 
Процесс создания машины разделяют на два этапа. 
1. Проектирование, которое начинается с формулировки служебного назначения машины и завершается разработкой конструкции машины и представлением ее в чертежах как самой машины, так и ее отдельных узлов и деталей. 
2. Реализация (изготовление) конструкции с помощью производственного процесса. Построение и осуществление второго этапа 
составляет основную задачу технологии машиностроения. 
 
По своей конструкции любая машина представляет сложную систему двух видов сопряженных множеств связей: свойств материалов 
и размерных. При этом возможности конструктора реализуются при 
разработке конструктивных форм, размеров, относительного положения поверхностей деталей и самих деталей в машине. 
Для реализации этой системы связей в материале (натуре) должен 
быть создан и осуществлен производственный процесс, представляющий собой другую систему сопряженных множеств связей: свойств 
материалов, размерных, информационных, временных и экономических. Связи свойств материалов с размерными связями нужны в производственном процессе для создания аналогичных связей в изготовляемой машине. Информационные связи необходимы для управления 
производственным процессом, а сам производственный процесс не 
может быть осуществлен вне времени и без затрат живого и вещественного труда. 
Формирование технологических знаний у специалистов в области 
машиностроения происходит постепенно при изучении многих дисциплин. При этом они изучают свойства материалов и способы их обработки, технологическое и производственное оборудование и оснастку, 
методы и средства измерений, методы построения и организации технологических и производственных процессов, управления их ходом, 
автоматизацию и экономику. 
В машинах используются детали, полученные из заготовок, изготовленных методами литья и обработки давлением. Нередко детали 
3 

соединяются методами сварки или пайки. Специалистам в области 
получения таких заготовок и неразъемного соединения деталей также 
необходимы знания дисциплины «Основы технологии машиностроения». Они позволяют лучше понимать и обеспечивать технологический и производственный процессы изготовления машины при обработке заготовок и превращении в деталь с последующей сборкой их в 
машину. 
Особо отметим, что обработкой заготовок и сборкой машины занимаются специалисты другого профиля, которые также изучают основы заготовительных производств. Такое взаимопроникновение в 
смежные области знаний позволяет специалистам разного профиля 
лучше понимать друг друга и обеспечивать успешное достижение общей главной цели: создание машины надлежащего качества при 
наименьших затратах. 
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по 
направлению «Машиностроение», в связи с отсутствием учебника или 
учебного пособия, соответствующего государственному образовательному стандарту по этим направлениям. Во втором издании устранены 
замеченные погрешности и дополнены сведения о технологичности 
конструкции изделия и качестве поверхностей деталей. 
При его создании за основу взят учебник И. М. Колесова, написанный для направления «Технология машиностроения», в содержании которого проведены существенные сокращения с добавлениями, 
взятыми из других источников. Изложение материала существенно 
отличается. 
 
 
4 

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 
ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ 
 
1.1. Производственный и технологический процессы 
 
1. Технология машиностроения - отрасль науки, изучающая закономерности, действующие в производственном процессе изготовления машин c целью использования этих закономерностей для обеспечения требуемого качества машин и наименьшей их себестоимости. 
2.  Производственный процесс – совокупность всех действий людей и орудий производства по превращению предметов труда в готовую машину. Под предметами труда понимают необходимые для изготовления машины материалы, заготовки, изделия (шарикоподшипники, электрооборудование, крепежные детали и т. п.). Производственный процесс включает в себя получение заготовок, различные 
виды их обработки (механическую, термическую, химическую и др.), 
контроль качества, транспортирование, хранение на складах, сборку 
машины, испытание, регулировку, окраску, отделку и упаковку. 
3. Технологический процесс - часть производственного процесса, 
во время которого происходит изменение качественного состояния 
объекта производства (материала, заготовки, детали, машины). Изменения качественного состояния касаются химических и физических 
свойств материалов, формы, размеров и относительного положения 
деталей в машине, качества поверхности, внешнего вида объекта производства и т. д. Так, механическая обработка изменяет размеры и 
форму материала, заготовки или детали, а термическая обработка изменяет их физические свойства. При сборке деталей изменяется форма 
и их относительное положение путем соединения деталей в сборочные 
единицы и готовую машину. Окраска и отделка машины качественно 
изменяет ее внешний вид. Технологический процесс осуществляют на 
одном (или более) рабочем месте. 
4. Рабочее место - часть объема цеха, предназначенная для выполнения работы одним (или более) рабочим, в которой размещено 
технологическое и подъемно-транспортное оборудование, инструмент, 
приспособления, стеллажи для хранения заготовок, деталей или сборочных единиц. 
5. Для осуществления практически любого технологического 
процесса в машиностроительном производстве применяют совокупность орудий производства, называемых средствами технологического оснащения (СТО). 
6. Технологическим оборудованием называют средства технологического оснащения, в которых для выполнения определенной части  
5 

технологического процесса размещаются материалы или заготовки, а 
также средства воздействия на них. Это литейные машины, прессы, 
металлорежущие станки, печи, гальванические ванны, испытательные 
стенды и т. д. 
7. Технологической операцией называют законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте. Операция охватывает все действия оборудования и рабочих над одним или 
несколькими совместно обрабатываемыми или собираемыми объектами производства. При обработке на станках операция включает все 
действия рабочего, управляющего станком, а также автоматические 
движения станка, осуществляемые в процессе обработки заготовки до 
момента снятия ее со станка и перехода к обработке другой заготовки. 
8. Содержание операций находится в широких пределах – от работы, выполняемой на отдельном станке (сборочной установке) в 
обычном производстве, до работ, выполняемых на автоматической 
линии. Число операций технологического процесса изменяется от одной-двух (при изготовлении болта) до десятков или даже сотен (при 
изготовлении турбинных лопаток). Кроме технологических различают 
и вспомогательные операции: транспортирование, контроль, маркирование и др. 
9. При осуществлении технологического процесса на предприятии операции выполняют в определенной последовательности. При 
этом заготовка или сборочная единица часто проходит по цехам и 
производственным участкам в соответствии с выполняемыми операциями. Эту последовательность называют технологическим маршрутом. Различают межцеховой и внутрицеховой маршруты. 
10.Операция часто осуществляется технологическими переходами. Технологический переход – законченная часть технологической 
операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке. 
11. Технологическим режимом называют совокупность изменений параметров технологического процесса в определенном интервале 
времени. К изменяемым параметрам процесса, определяющим режим, 
относят, например, глубину резания, подачу, скорость резания, температуру нагрева или охлаждения и т. д. 
12. Технологический переход характеризует постоянство применяемого инструмента, поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке, а также постоянство технологического режима. 
 
6 

 
Рис. 1.1. Эскиз токарной операции: 
а – простые переходы; б – сложный переход 
 
Переходы могут быть простыми или элементарными (рис. 1.1, а) 
и сложными (рис. 1.1, б). Сложный переход содержит совокупность 
переходов, когда в работе одновременно участвуют несколько инструментов (см. рис. 1.1, б). Технологические переходы могут выполняться 
последовательно (см. рис. 1.1, а) или параллельно-последовательно 
(см. рис. 1.1, б). 
Операция может состоять как из одного, так и из нескольких технологических переходов - простых и сложных. 
13.
 Вспомогательный переход – законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, 
которые не сопровождаются изменением свойств предметов труда, но 
необходимы для выполнения технологического перехода. Примерами 
вспомогательных переходов являются закрепление заготовки, смена 
инструмента и т. д. Технологическую операцию следует рассматривать 
как совокупность технологических и вспомогательных переходов, 
причем технологические переходы обеспечивают изменение состояния 
предметов труда, а вспомогательные - выполнение технологических 
переходов. 
14. Рабочий ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменениями формы, размеров, качества поверхности или свойств заготовки. Число рабочих ходов, выполняемых в одном технологическом переходе, выбирают исходя из обеспечения оптимальных условий обработки, например, уменьшения глубины резания при съеме значительных слоев материала (рис. 1.2). 
 
7 

 
Рис. 1.2. Схема выполнения технологического перехода:  
А3 – размер заготовки; А0 – размер обработанной поверхности;  
1–3 – номера рабочих ходов 
 
15. При выполнении технологической операции часто необходимо изменять относительное положение заготовки и инструмента 
(рабочих органов станка), при этом пользуются понятием установ. 
Установ – часть технологической операции, выполняемая при 
неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или сборочной 
единицы. Например, подрезка торцов детали вала и их зацентровка 
могут быть выполнены на токарно-винторезном станке последовательно за два установа заготовки. 
16.
 Позиция – фиксированное положение, занимаемое неизменно 
закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной 
единицей совместно с приспособлением относительно инструмента 
или неподвижных частей оборудования. Изменение указанного положения осуществляется, например, на многопозиционных станках револьверного или карусельного типа, автоматических линиях и т. д. 
17. Прием – законченная совокупность действий человека при 
выполнении перехода или его части, объединенных одним целевым 
назначением. Например, вспомогательный переход «установить заготовку в приспособление» состоит из приемов: взять заготовку из тары, 
установить в приспособление и закрепить в нем. 
18. Подготовительно-заключительное время – это время вспомогательных переходов (приемов), выполняемых человеком для осуществления операций. 
19. Полуфабрикат – исходный продукт, превращаемый на конкретном машиностроительном заводе в готовую деталь или машину и 
получаемый обычно от других заводов. Это такие материалы как разнообразные виды прокатов черных и цветных металлов, стальные 
слитки, чугун и алюминий в чушках, порошки металлов, гранули8 

рованные и порошковые пластмассы, а также изделия (подшипники, 
электродвигатели, крепежные детали, редукторы, резинотехнические 
изделия и т. п.). 
20. Заготовка – изделие, приближенное по размерам и конфигурации к готовой детали и изготовляемое из полуфабриката в том случае, если полуфабрикат невозможно сразу превратить в деталь. Из заготовки получают деталь. Заготовки получают методами литья, пластического деформирования, тепловой резки и сварки, обработки режущим инструментом и т. д. 
 
1.2. Типы производства и виды организации 
производственных процессов 
 
1. Отношение числа всех различных технологических операций О, 
выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу 
рабочих мест Р называют коэффициентом закрепления операций: 
ʟ . 
ʙˊˑ ൌ
ʝ
Коэффициент закрепления операций является одной из основных 
характеристик типа производства: массовое, серийное, единичное 
[ГОСТ 3.1121-84 и 14.004-83]. 
2. Массовое производство характеризуется большим объемом 
выпуска одинаковых изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых длительное время по неизменяемым чертежам, в течение 
которого на большинстве рабочих мест выполняется одна и та же рабочая операция. Для массового производства Кз.о =1. Продукция массового производства - шарикоподшипники, трактора, автомобили, 
электродвигатели, холодильники, швейные машины и др. 
3. Серийное производство характеризуется изготовлением или 
ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями или сериями по неизменяемым чертежам. В зависимости от количества изделий в серии и значения коэффициента закрепления операций различают крупносерийное, среднесерийное и мелкосерийное производство. 
Для крупносерийного производства Кз.о. = 1…10, для среднесерийного – 
Кз.о. = 10…20, для мелкосерийного – Кз.о. = 20…40. 
4. Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, 
как правило, не предусмотрены. Изделия выпускают широкой номенклатурой в относительно малых количествах и часто индивидуально. 
Изготовление изделий либо совсем не повторяется, либо повторяется 
через неопределенное время. Так изготавливают машины, не имеющие 
9 

широкого применения (опытные образцы машин, тяжелые прессы, 
крупные гидротурбины, уникальные металлорежущие станки и т. п.). 
Коэффициент Кз.о. не регламентируется. 
5.  Производственные процессы в зависимости от их организации делят на два вида: поточный и непоточный.  
Поточный процесс (производство) характеризуется расположением СТО в последовательности выполнения операций технологического процесса и определенным интервалом (тактом) выпуска изделий. 
Этот процесс организуют в основном на поточной линии, где на каждом рабочем месте выполняют одну технологическую операцию, а 
оборудование располагают по ходу технологического процесса. Применяют в массовом и крупносерийном производствах. 
6. Непоточный процесс (производство) применяют при незначительных объемах выпуска, частых сменах выпускаемых изделий, а 
также невозможности использования поточного процесса. Его применяют в мелкосерийном и единичном производствах. Стремятся осуществить на каждом рабочем месте максимальное технологическое воздействие на предмет труда, уменьшить число операций в технологическом процессе. 
 
1.3. Групповая обработка заготовок деталей 
 
В массовом и крупносерийном производстве увеличение производительности процессов изготовления деталей достигается главным 
образом за счет применения высокопроизводительных специальных 
оборудования и технологической оснастки. 
В мелкосерийном и единичном производстве, где объемы партий 
изготовляемых деталей обычно невелики, обходятся в основном универсальными средствами производства. Специальные приспособления 
и инструмент применяют лишь в исключительных случаях. 
Метод групповой обработки предоставляет возможность расширить применение более производительного оборудования в мелкосерийном и единичном производстве. Его сущность сводится к следующему. 
Детали, подлежащие изготовлению, группируют по близости их 
служебного назначения, что приводит к общности конструктивных 
форм, материалов, размеров, требований к точности. В группе выбирают наиболее сложную деталь и для каждой операции ее технологического процесса разрабатывают схему подстройки станка. Другие 
детали, входящие в группу, могут быть изготовлены на данной операции либо без поднастройки станка и с использованием только части 
10