Технология машиностроения

ТЕХНОЛОГИЯ 

МАШИНОСТРОЕНИЯ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

И.С. ИВАНОВ

2-е издание, переработанное и дополненное

Допущено 

учебно-методическим объединением по образованию  

в области технологии и конструирования изделий легкой промышленности  
в качестве учебного пособия для бакалавров и магистров высших учебных 

заведений по направлению подготовки 15.04.02 «Технологические машины  

и оборудование» (профиль «Машины и аппараты текстильной  

и легкой промышленности»)

Москва 

ИНФРА-М

2024

УДК 621(075.8)
ББК 34.5я73
 
И20

ISBN 978-5-16-010941-1 (print) 
ISBN 978-5-16-102918-3 (online)
© Иванов И.С., 2009, 2016

Иванов И.С. 
Технология машиностроения : учебное пособие / И.С. Иванов. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : ИНФРАМ, 2024. 
— 240 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — 
DOI 10.12737/13325.

ISBN 978-5-16-010941-1 (print) 
ISBN 978-5-16-102918-3 (online)
Изложены основные положения технологии машиностроения, 
рассмотрены вопросы технологичности конструкции изделий и деталей, методы получения заготовок деталей машин и расчета припусков, 
вопросы базирования деталей машин и расчет погрешностей базирования, вопросы точности и надежности механической обработки, виды 
погрешностей и расчет суммарной погрешности обработки, качество 
поверхностного слоя и технологические методы его улучшения, методы расчета и проектирования технологической оснастки. Приведена 
методика разработки технологических процессов механической обработки и сборки.
 Книга соответствует курсу лекций, которые читаются в вузах по 
машиностроительным специальностям. 
УДК 621(075.8) 
ББК 34.5я73

И20

Р е ц е н з е н т ы:
О.Н. Новиков — д-р техн. наук., профессор кафедры сертификации, стандартизации  
и управления качеством производства нефтегазового оборудования РГУ нефти и газа 
им. И.М. Губкина;
В.У. Мнацаканян — д-р техн. наук., профессор кафедры «Технология машиностроения 
и ремонт горных машин» НИТУ «МИСиС»

Подписано в печать 27.07.2016.  
Формат 60×90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Newton.  
Печать цифровая. Усл. печ. л. 15,0.
ПТ10.

ТК 112850-673022-250915
ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127282, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29
E-mail: books@infra-m.ru                 http://www.infra-m.ru

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127282, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

ВВедение

Нет ни одной отрасли человеческой деятельности, которая не была 

бы связана с машиностроением — основой для развития всех отраслей 
народного хозяйства. Машиностроение в промышленно-развитых странах занимает от 35 до 55% общего промышленного производства. Причем эти 35–55% промышленного производства обеспечивает 10% трудоспособного населения, занятого в промышленности, в то время как 
в России это соотношение 20% к 30% соответственно. В настоящее 
время машиностроение в России находиться в жестоком кризисе. Это 
обусловлено прежде всего сжатием платежеспособного спроса предприятий. Происходит примитивизация структуры спроса на машиностроительную продукцию, выражающаяся в более значительном сокращении спроса на сложную продукцию, изготовленную с применением 
высоких технологий. Тем не менее развитие отечественного машиностроения, а не импорт машин, является единственно правильным направлением в прогрессивном развитии промышленности. За последние 
годы машиностроительные компании приносят всего около 20% ВВП. 
Еще более удручающие данные свидетельствуют о явном кризисе в реальном секторе: рост импорта машиностроительной продукции в Россию в несколько раз превысил темп роста отечественного машиностроительного производства. Выпуск продукции выше уровня 1991 г. в настоящее время только в трех секторах экономики: в добыче 
энергоносителей (на 11%), в целлюлозно-бумажной промышленности 
и издательской деятельности (на 6%). А в целом показатели объемов 
выпуска в обрабатывающей промышленности составляют сейчас лишь 
45% от уровня 1991 г. При этом производство тракторов сократилось 
примерно в 14 раз, металлорежущих станков — в 11 раз, прядильных 
машин — в 50 раз, а ткацких станков — в 127 раз. Практически потеряны целые отрасли машиностроения, такие как текстильное и легкое 
машиностроение, сельскохозяйственное машиностроение, производство двигателей, производство пассажирских самолетов, станкостроительное машиностроение и др. 

В результате бездумной национальной политики в отношении ма
шиностроения в 90-х годах, а вернее — ее отсутствия, к настоящему 
времени сложилась ситуация, когда промышленники уже не в состоянии поправить положение сами — без поддержки государства.

В последнее время много говорится о возрождении предприятий 

оборонно-промышленного комплекса. Может быть, на основе их возрождения и другие отрасли машиностроения получат свое развитие. 

Зарождение технологии машиностроения как отрасли науки необ
ходимо отнести к периоду появления трудов, содержащих описание 
опыта производства машин. Потребности развивающегося машиностроительного производства вызвали появление  новой технической 
науки, получившей в дальнейшем название «Технология машиностроения». Слово «технология» греческого происхождения и образовано 

3

из двух греческих слов: techne — искусство, мастерство, умение и logos — слово, учение.

Технология машиностроения — ключевое звено машиностро
ения — решает, как и какими средствами изготавливать высококачественные машины с минимальными затратами.

В развитие науки о технологии машиностроения большой вклад 

внесли русские ученые. В 1804 г. академик О.М. Севергин сформулировал первые положения о технологии и определил, что «технология — наука о ремеслах и заводах». В 1817 г. профессор Московского 
университета И.А. Двигубский издал книгу «Начальные основания 
технологии как краткое описание работ на заводах и фабриках производимых».

Первым капитальным трудом по технологии металлообработки 

является трехтомник профессора Петербургского горного института 
И.А. Тиме «Основы машиностроения. Организация машиностроительных фабрик в техническом и экономическом отношении и производства в них работ» (1885). Теоретические основы технологии и 
металлообработки изложены профессором Московского высшего технического училища А.П. Гавриленко, создавшим курс «Технология 
металлов».

Дальнейшее формирование и развитие этого предмета отражено в 

трудах Н.А. Бородачева, К.М. Гладкова, Ф.С. Демьянюка, А.Н. Каширина, В.М. Кована, Э.А. Сателя, А.П. Соколовского, А.Б. Яхина, 
Б.С. Балакшина, В.С. Корсакова, С.А. Картавова, М.Г. Егорова, 
В.И. Комиссарова, А.А. Маталина, С.Г. Митрофанова, А.В. Подзея, 
П.И. Ящерицына и других ученых.

В современном понятии технология машиностроения — наука об 

изготовлении машин требуемого качества в установленном производственной программой количестве и в заданные сроки при наименьших 
затратах живого и овеществленного труда, т.е. при наименьшей себестоимости. Технология машиностроения занимается вопросами типовой 
и групповой обработки деталей машин, жесткостью технологической 
системы, точностью процессов механической обработки, погрешностями технологической оснастки и оборудования, влиянием механической обработки на состояние металла поверхностных слоев заготовок, 
эксплутационных свойств деталей машин, методами расчета припусков 
на обработку, путями повышения производительности и экономичности 
технологических процессов и др.

Технология машиностроения — прикладная наука, вызванная 

к жизни потребностями развивающейся промышленности.

Профессор А.П. Соколовский писал: «Учение о технологии роди
лось в цехе и не должно порывать с ним связи. В противном случае 
работа технолога станет академической и бесплодной».

Как учебная дисциплина высшей школы технология машиностроения 

ограничивается вопросами механосборочного производства.

1. ПроизВодстВенные и технологические 

Процессы В машиностроении

1.1. Машина как объект производства

Машина — это механизм или сочетание механизмов, осуществля
ющих целесообразные движения для преобразования энергии, материалов и информации или производства работ. В зависимости от 
основного назначения различают два класса машин: машины — двигатели, с помощью которых один вид энергии преобразуется в другой, удобный для использования; рабочие машины (машины — орудия), с помощью которых производится изменение формы, свойств 
и положения объекта труда. Каждая машина предназначена для выполнения определенных функций в определенном (заданном) диапазоне изменения условий ее эксплуатации. Производство, связанное с изготовлением машин, называют машиностроительным. Главная цель машиностроительного производства — изготовление машин 
заданного качества в необходимом количестве, в заданные сроки и 
при наименьших затратах материалов, энергии, труда и иных ресурсов.

Машины, механизмы и установки, их агрегаты или детали в про
цессе производства их на машиностроительном предприятии являются изделиями.

Изделие — предмет или набор предметов производства, подлежа
щих изготовлению на предприятии. Изделием может быть машина, 
ее элементы в сборке и даже отдельная деталь в зависимости от того, 
что является продуктом конечной стадии данного производства. Например, для станкостроительного завода изделием является металлорежущий станок; для завода чесальных машин — чесальная машина; для завода поршней — поршень.

Изделия в зависимости от их назначения делят на изделия основ
ного и вспомогательного производства. К изделиям основного производства относятся изделия для поставки (реализации), а к изделиям вспомогательного производства — изделия, предназначенные 
только для собственных нужд изготовляющего их предприятия. 
ГОСТом (3.1109-82) установлены перечисленные ниже виды изделий.

Деталь — изделие, изготовленное из однородного по наименова
нию и марки материала без применения сборочных операций (например, валик из одного куска металла, литой корпус и т.п.). Характерный признак детали — отсутствие в ней разъемных и неразъемных 
соединений. Деталь — комплекс взаимосвязанных поверхностей, 
выполняющих различные функции при эксплуатации машины, к ко
5

торым предъявляются различные требования качества. Высокие требования предъявляются к качеству изготовления сопрягающихся и 
функциональных поверхностей детали.

Сопрягающиеся поверхности при эксплуатации машины сопри
касаются с соответствующими поверхностями других деталей. Примеры таких поверхностей: поверхности посадочных шеек валов, 
плоскости разъемов, хвостовик турбинной лопатки.

Функциональные поверхности детали предназначены для выпол
нения определенных функций при эксплуатации машины (поверхность шкива, соприкасающаяся с приводным ремнем; перо рабочей 
лопатки турбины; зубчатый профиль колеса и т.д.).

Существуют и несопрягающиеся поверхности, служащие лишь для 

оформления требуемой конфигурации детали. Они часто не обрабатываются или обрабатываются с пониженной точностью для предотвращения отрыва от необработанной поверхности окалины или для 
уравновешивания и балансировки быстро вращающихся деталей.

Сборочная единица — часть изделия; собирается отдельно и в даль
нейшем участвует в процессе сборки как одно целое; в зависимости 
от конструкции может состоять либо из отдельных деталей, либо 
включать сборочные единицы более высоких порядков и детали. Различают сборочные единицы первого, второго и более высоких порядков. Сборочная единица первого порядка входит непосредственно в изделие; состоит либо из отдельных деталей, либо из одной 
или нескольких сборочных единиц второго порядка и деталей. Сборочная единица второго порядка расчленяется на детали или сборочные единицы третьего порядка и детали и т.д. Сборочная единица 
наивысшего порядка расчленяется только на детали. Рассмотренное 
выше деление изделия на составные части производится по технологическому признаку.

Важнейшая характеристика современных машин — их качество. 

В соответствии с ГОСТ 15467-79 под качеством продукции понимается совокупность свойств, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенным потребностям в соответствии с ее назначением. Качество машины принято характеризовать системой показателей, устанавливаемых действующими стандартами.

Наиболее важные показатели качества: технический уровень ма
шины, ее надежность, эргономические и эстетические характеристики. Технический уровень (мощность, КПД, производительность, 
точность работы, степень автоматизации, экономичность и др.) 
определяет степень совершенства машины. Надежность — комплексное свойство, включающее безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Надежность — свойство машины сохранять исправное и работоспособное состояние в течение 
определенного промежутка времени.

6

1.2. производственный и технологические 

процессы в Машиностроении и их структура

Производственный процесс — совокупность всех действий людей 

и орудий производства, необходимых на данном предприятии для 
изготовления или ремонта выпускаемых изделий, — в машиностроении охватывает: подготовку средств производства и организацию обслуживания рабочих мест; получение и хранение материалов 
и полуфабрикатов; все стадии изготовления деталей машин, сборку 
изделий; транспортирование материалов, заготовок деталей, готовых 
изделий и их элементов; технический контроль на всех стадиях производства; упаковку готовой продукции; другие действия, связанные 
с изготовлением выпускаемых изделий. 

Технологический процесс — часть производственного процесса, 

включающая в себя последовательное изменение размеров, формы, 
внешнего вида или внутренних свойств предмета производства и их 
контроль. Технологические процессы строятся по отдельным методам их выполнения (процессы механической обработки, сборки, 
литья, термической обработки, покрытий и т.п.).

Технологическая операция — законченная часть технологического 

процесса, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте, над 
одним или несколькими одновременно обрабатываемыми или собираемыми изделиями, одним или несколькими рабочими.

Условие непрерывности операции означает выполнение преду
смотренной ею работы без перехода к обработке другого изделия. 
Заготовка может быть передвинута или переставлена, но до обработки следующей заготовки все действия, связанные с обработкой 
этой заготовки, относятся к одной операции. Например, втулку 
можно обработать за одну операцию, обтачивая поверхность с одной 
стороны, переставляя в патроне и обтачивая поверхность с другой 
стороны. Если все втулки данной партии обтачивают с одной стороны, затем обтачивают все втулки с другой стороны, то обработка 
ведется в две операции. 

Требуется отработать на токарном станке втулку (рис 1.1). Воз
можны два основных варианта обработки.

Токарная обработка заготовки состоит из одной операции, вы
полняемой за две установки. При первой установке заготовку закрепляют в трехкулачковом патроне, обрабатывают поверхности 1–3 
(рис. 1, а). Затем заготовку переворачивают, закрепляют за обработанную поверхность 3 (рис. 1, б) и обрабатывают поверхности 4–6, 
после чего заготовку снимают со станка.

Токарная обработка заготовки осуществляется в две операции. 

У всех заготовок, входящих в серию, обрабатывают поверхности 1–3 
(рис. 1, а). Каждую заготовку после обработки указанных поверхно
7

стей не переустанавливают, как это было в первом варианте, а снимают со станка (первая операция). Затем при схеме установки, показанной на рис. 1, б, у всех заготовок серии обтачивают поверхности 
4–6 (вторая операция). Обработка по второму варианту выгодна при 
серийном производстве, так как настройку кулачков патрона для 
зажатия заготовки по другому диаметру производят 1 раз для всей 
серии.

Технологическая операция — основная единица производствен
ного планирования и учета. На основе операций определяется трудоемкость изготовления изделий и устанавливаются нормы времени 
и расценки; задается требующееся количество рабочих, оборудования, приспособлений и инструментов; определяется себестоимость 
обработки; производится календарное планирование производства 
и контроль качества сроков выполнения работ. 

Наименование операции присваивается по виду оборудования, на 

котором она выполняется.

Операции следует нумеровать числами ряда арифметической про
грессии (5, 10, 15, 20…). Допускается к числам добавлять слева нули.

Установ — часть технологической операции, выполняемая при 

неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.

Необходимо фрезеровать три поверхности заготовки, установ
ленной на столе горизонтально-расточного станка (рис. 1.2). Заготовку необходимо обработать с трех сторон. Однако переустанавливать ее не нужно, так как стол расточного станка поворотный. Поверхности 1–3 обрабатывают за одну установку, но в трех позициях. 
Заготовку поворачивают из одного рабочего положения в другое 
вместе со столом без освобождения зажимов.

Рис. 1.1. Схемы установки втулки для обработки на токарном станке

8

Установы следует нумеровать прописными буквами русского ал
фавита (А, Б, В, Г…).

Позиция — фиксированное положение, занимаемое неизменно 

закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции.

Примерами могут служить обработка вала на фрезерно-центро
вальном станке (рис. 1.3), обработка деталей на многошпиндельных 
станках. 

Рис. 1.2. Обработка детали за два установа

Рис 1.3. Обработка торцев и центрование

9

На рис. 1.4 показано фрезерование поверхностей 1 и 2 в двух по
зициях. Заготовка закреплена на поворотной части 3 приспособления 4. Обработав поверхность 1 (1-я позиция), заготовку, не раскрепляя, поворачивают на 180°, фиксируют фиксатором 5 и фрезеруют 
поверхность 2 (2-я позиция).

Для обозначения позиций и осей допускается принять римские 

цифры.

Технологический переход — законченная часть технологической 

операции, выполняемой над одной или несколькими поверхностями 
заготовки, одним или несколькими одновременно работающими 
инструментами без изменения или при автоматическом изменении 
режимов работы станка.

В токарной операции, эскиз которой изображен на рис. 1.5, а, 

выполняются два технологических перехода. Такие переходы называют простыми или элементарными. Совокупность переходов, когда 
в работе одновременно участвуют несколько инструментов, называют сложным переходом (рис. 1.5, б).

Технологические переходы могут выполняться последовательно 

(см. рис. 1.5, а) или параллельно-последовательно (см. рис 1.5, б). 
Операция может состоять как из одного, так и из нескольких техно
Рис. 1.4. Обработка уступа в двух позициях

Рис. 1.5. Эскиз токарной обработки:

а — простые переходы; б — сложные переходы

10