Технологическая оснастка в машиностроении

 
 
 
 
 
 
Е. А. Евгеньева, С. И. Дмитриев 
 
 
 
 
 
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА  
В МАШИНОСТРОЕНИИ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
 
 

УДК 621.7 
ББК 30.605 
Е14 
 
 
Рецензенты: 
д. т. н., профессор, декан механико-машиностроительного факультета 
Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения 
высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» 
Максаров Вячеслав Викторович; 
директор ООО «МетроПромМаш» Мудров Алексей Сергеевич 
 
 
 
 
 
 
 
 
Евгеньева, Е. А. 
Е14  
Технологическая оснастка в машиностроении : учебное пособие / 
Е. А. Евгеньева, С. И. Дмитриев. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 
2024. – 156 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1964-2 
 
Рассмотрены вопросы проектирования современной станочной оснастки при изготовлении деталей общего машиностроения на металлорежущих станках. Приведены 
примеры силовых и точностных расчетов. Может быть использовано при курсовом 
проектировании и выполнении ВКР.  
Для студентов направления 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» при изучении дисциплины «Технологическая оснастка» и для студентов направления 15.04.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» при изучении дисциплины 
«Оснастка для станков с ЧПУ». 
 
УДК 621.7 
ББК 30.605 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1964-2 
© Евгеньева Е. А., Дмитриев С. И., 2024 
 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
 
 

СОДЕРЖАНИЕ 
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................................ 
4 
РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ ....................................................... 
5 
1.1. Классификация приспособлений 
........................................................................................... 
5 
1.2. Основные детали и узлы приспособлений ........................................................................... 
9 
1.2.1. Установочные элементы ................................................................................................... 
10 
1.2.2. Зажимные элементы .......................................................................................................... 
12 
1.2.3. Силовые приводы 
............................................................................................................... 
12 
1.2.4. Элементы для определения положения и направления инструментов ........................ 
13 
1.2.5. Корпусы .............................................................................................................................. 
15 
1.2.6. Вспомогательные устройства ........................................................................................... 
16 
1.3. Основные этапы проектирования приспособлений .......................................................... 
19 
1.3.1. Анализ исходных данных 
.................................................................................................. 
19 
1.3.2. Формулирование служебного назначения приспособления 
.......................................... 
20 
1.3.3. Разработка принципиальной схемы приспособления .................................................... 
21 
1.3.4. Конструирование и расчет приспособления ................................................................... 
22 
1.3.5. Определение технических требований на приспособление .......................................... 
26 
1.4. Зажимные элементы приспособлений ................................................................................ 
28 
1.4.1. Винтовые зажимные устройства ...................................................................................... 
28 
1.4.2. Рычажные зажимные устройства ..................................................................................... 
29 
1.4.3. Клиновые зажимные устройства ...................................................................................... 
31 
1.4.4. Эксцентриковые зажимные устройства 
........................................................................... 
31 
1.4.5. Цанговые зажимные устройства 
....................................................................................... 
34 
1.4.6. Комбинированные зажимные устройства ....................................................................... 
35 
РАЗДЕЛ 2. БАЗИРОВАНИЕ 
........................................................................................................... 
38 
2.1. Базы и их разновидности 
...................................................................................................... 
38 
2.2. Опоры, зажимы и установочные устройства ..................................................................... 
40 
2.3. Погрешность базирования ................................................................................................... 
46 
РАЗДЕЛ 3. ОСНОВНЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ СТАНОЧНЫХ  ПРИСПОСОБЛЕНИЙ .......... 
52 
3.1. Приспособления для токарных и шлифовальных станков ............................................... 
52 
3.2. Приспособления для сверлильных и расточных станков ................................................. 
63 
3.3. Приспособления для фрезерных станков ........................................................................... 
69 
3.4. Приспособления для зубообрабатывающих станков ........................................................ 
74 
3.5. Приспособления для протяжных станков........................................................................... 
75 
3.6. Приспособления для плоскошлифовальных станков 
........................................................ 
77 
3.7. Приспособления для обработки фасонных поверхностей 
................................................ 
78 
3.8. Приспособления для агрегатных станков, автоматических линий, станков с ЧПУ 
и ГПС 
............................................................................................................................................. 
78 
РАЗДЕЛ 4. ПРИМЕРЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ 
............................................................................. 
81 
РАЗДЕЛ 5. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ СТАНКОВ .................................. 
111 
5.1. Вспомогательный инструмент для универсальных станков .......................................... 
111 
5.2. Вспомогательный инструмент для станков с ЧПУ 
.......................................................... 
118 
Технические требования на отклонение формы и расположения поверхностей 
приспособлений ............................................................................................................................. 
134 
Примеры технических требований .............................................................................................. 
152 
ЛИТЕРАТУРА 
................................................................................................................................ 
153 
 
 
 
 
3 
 

ВВЕДЕНИЕ 
Практические работы являются важной составной частью учебного процесса. В ходе их выполнения студенты приобретают опыт самостоятельного 
решения практических задач, изучают основные этапы проектирования оснастки для изготовления изделий, приобретают навыки использования средств вычислительной техники при решении задач. Практическая работа является тем 
процессом, который дает возможность студентам проявить свои творческие 
способности, интуицию и фантазию, поскольку принятие решений не ограничено представленными рекомендациями. 
Как показывает опыт работы Псковского государственного университета, 
студенты много времени теряют в ходе курсового и дипломного проектирования в вопросах проектирования и расчета технологической оснастки, а также 
нанесения условных графических обозначений базирования и других вопросах, 
что снижает качество проектов. 
Настоящие методические указания призваны облегчить работу студента 
при освоении курсов «Технологическая оснастка» и «Оснастка для станков с 
ЧПУ» и при разработке и оформлении курсового и дипломного проектов, высвободить время для творческой работы и повысить качество обучения. 
Правильно спроектированная и изготовленная оснастка, в том числе станочное приспособление, служат высокоэффективным средством повышения 
производительности оборудования, обеспечения качества изделий, снижения 
их себестоимости, обеспечения и повышения безопасности труда рабочих. 
Данное пособие является методическим руководством для проведения 
практических занятий, выполнения контрольных заданий и самостоятельной 
работы по дисциплине «Технологическая оснастка». 
Цель работы – получение и развитие теоретических и практических 
навыков изучения и разработки компоновок станочных приспособлений в соответствии с поставленными технологическими задачами. 
При этом студент должен овладеть методами расчета и проектирования 
приспособлений для различных видов производств в соответствии с поставленными технологическими, организационными и другими задачами, освоить методику экономического обоснования целесообразности применения проектируемого приспособления, получить навыки использования стандартов в процессе 
проектирования, получить необходимую подготовку для самостоятельного решения задач в области конструирования приспособлений. 
 
 
4 
 

РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ 
1.1. Классификация приспособлений 
Под технологической оснасткой (ГОСТ 3.1109-82) понимают средства 
технологического оснащения, дополняющие технологическое оборудование, для 
выполнения определенной части технологического процесса. Примерами технологической оснастки являются режущий инструмент, штампы, приспособления, 
мерительные инструменты пресс-формы, модели, литейные формы и т. д. 
Станочное приспособление – это устройство, связующее обрабатываемую 
деталь (заготовку) со станком, фиксирующее ее положение по отношению к 
обрабатывающему инструменту и удерживающее заготовку в процессе обработки, а также устройство, расширяющее технологические возможности станка 
или обслуживающего приспособления. 
Применение приспособлений позволяет: устранить разметку заготовок 
перед обработкой, повысить точность, увеличить производительность труда на 
операции, снизить себестоимость продукции, облегчить условия работы и 
обеспечить ее безопасность, расширить технологические возможности оборудования, организовать многостаночное обслуживание. 
Выбор приспособления зависит от типа производства, программ выпуска 
и особенностей обрабатываемой детали. По степени специализации приспособления делят на универсальные, специализированные и специальные. 
ГОСТ 14.305-73 «Правила выбора технологической оснастки» предусматривает шесть систем станочных приспособлений: 
1. Универсальные безналадочные приспособления (УБП). Используют 
для закрепления заготовок широкой номенклатуры и различной конфигурации. 
К ним относятся: универсальные патроны с неразъемными кулачками, универсальные фрезерные, слесарные тиски и др. Настройка приспособлений осуществляется регулированием зажимных элементов приспособлений. Применяются в единичном и мелкосерийном производствах. 
2. Универсально-наладочные приспособления (УНП). Используют для закрепления заготовок различной конфигурации. К ним относятся: универсальные патроны со сменными кулачками, универсальные тиски со сменными губками, скальчатые кондукторы, различные групповые приспособления и т. п. 
Переналадку таких приспособлений для установки и закрепления различных 
заготовок осуществляют путем замены сменных наладок или замены наладки и 
регулирования элементов приспособления. 
Применяются на многономенклатурных участках серийного производства. 
3. Специализированные наладочные приспособления (СНП). Используют 
для закрепления заготовок, близких по конструктивно-технологическим признакам, объединенных общностью базовых поверхностей и характером обработки и требующих для выполнения однотипных операций замены специальной наладки. Применяются на специализированных участках серийного и 
крупносерийного производства. СНП, как правило, снабжены гидравлическим 
или пневматическим приводом. 
5 
 

4. Универсально-сборные приспособления (УСП). Используют для закрепления заготовок широкой номенклатуры при выполнении различных операций. Компоновки УСП собирают из стандартных деталей и узлов для краткосрочного применения. После использования их разбирают, а детали и узлы используют в последующих компоновках. Применяются в условиях единичного и 
мелкосерийного производства, а также в периоды запусков изделий в серийном и 
крупносерийном производстве. Зажим заготовок производится обычно вручную. 
5. Сборно-разборные приспособления (СРП). Используются для обработки различных деталей. Компоновки СРП собирают из стандартных деталей и 
сборочных единиц для выполнения одной (иногда нескольких) деталей операций. Обрабатываемая заготовка контактирует с базовыми поверхностями компоновки через наладочный элемент (наладку). В отличие от УСП компоновки 
СРП собирают на весь период производства. После обработки очередной партии деталей производится только смена наладки. Применяются для оснащения 
трудоемких операций серийного производства, а также в крупносерийном и 
массовом производствах. 
В комплект СРП входят силовые приводы. 
6. Неразборные специальные приспособления (НСП). Используют для выполнения определенной операции при обработке конкретной детали. 
Это приспособления находятся в производстве в течение всего периода 
изготовления детали. При смене объекта производства такие приспособления, 
как правило, списываются. Применяются, главным образом, в крупносерийном 
и массовом производствах. Наиболее широко механизированы и автоматизированы. 
Станочные приспособления могут быть одноместными и многоместными, 
одно и многопозиционными, с ручным и механизированным зажимом, автоматизированные с автоматическим устройством для загрузки и выгрузки заготовок. 
Механизация и автоматизация приспособлений осуществляется с помощью пневматических, гидравлических, пневмогидравлических, механогидравлических, электромеханических, центробежных, магнитных и приводов, работающих от подвижных частей станков. По способу компоновки с приспособлениями они подразделяются на встроенные, прикрепляемые и приставные. 
Приспособление – это составная часть технологической оснастки, которая может быть самостоятельным элементом в контрольно-измерительных и 
некоторых сборочных операциях. 
Если приспособление входит в состав обрабатывающей технологической 
системы, его называют станочным приспособлением, если оно входит в состав 
сборочной технологической системы, то его принято называть сборочным приспособлением. 
Приспособления предназначены, главным образом, для установки объекта, в качестве которого выступает заготовка, деталь или сборочная единица. 
Установка включает в себя базирование объекта и его закрепление. Поэтому 
основными частями приспособления являются корпус, базирующие (установочные) и зажимные элементы. 
6 
 

Дополнительно приспособления могут выполнять следующие функции: 
Ɣ обеспечивать направление режущего инструмента; 
Ɣ служить базой для установки контрольно-измерительных приборов; 
Ɣ осуществлять механический или автоматический зажим объекта в приспособлении; 
Ɣ увеличивать жесткость при установке базируемого объекта; 
Ɣ изменять положение детали вместе с приспособлением.  
Использование приспособлений способствует повышению точности и 
производительности обработки, контроля деталей и сборки изделий, обеспечивает механизацию и автоматизацию технологических процессов, снижение квалификации работ, расширение технологических возможностей оборудования и 
повышение безопасности работ. Современное механосборочное производство 
располагает большим парком приспособлений, значительную часть которых 
составляют станочные приспособления. 
Станочные приспособления применяют для установки заготовок и инструмента на металлорежущие станки. Приспособления, связывающие со станком обрабатываемую заготовку, относят к приспособлениям для изготовления 
детали, а приспособления, связывающие со станком режущий инструмент, –  
к приспособлениям для инструмента. 
Приспособления являются наиболее сложной и трудоемкой в изготовлении частью технологической оснастки. 
Применение приспособлений расширяет технологические возможности 
металлорежущего оборудования. Так, универсальные станки, снабженные специальными приспособлениями, могут заменить специализированные станки, 
позволяют применить групповые методы обработки деталей, могут встраиваться в гибкие производственные системы (ГПС). 
Важное значение приспособления приобретают в гибких производственных системах (ГПС). В ГПС серийного производства деталей широко применяют приспособления, быстро переналаживаемые вручную, поскольку переналадка производится не чаще одного раза в смену. В ГПС мелкосерийного и 
единичного производства, когда обрабатывают заготовки малыми партиями и 
даже поштучно, применять быстропереналаживаемые вручную приспособления 
невыгодно. Здесь целесообразна автоматическая переналадка приспособлений  
с помощью ЧПУ без участия оператора. Это предъявляет к станочному приспособлению дополнительные требования. Такие приспособления должны, прежде 
всего, отличаться повышенной надежностью, обеспечивать необходимое базирование заготовок и заданное положение системы координат станка, автоматический зажим-разжим заготовок по команде ЧПУ, надежный зажим заготовок  
в случае аварийного падения воздуха или масла в системе и обесточивания, 
возможность обработки заготовки с четырех-пяти сторон с одной установки. 
Применение быстродействующих и автоматизированных приспособлений 
совместно с транспортирующими устройствами является одним из эффективных направлений современного машиностроения в поточном, поточноавтоматизированном и автоматизированном производстве. Их использование 
7 
 

особенно эффективно при разработке автоматических линий механической обработки и сборки, а также при создании гибких производственных модулей, 
участков и цехов, управляемых от ЭВМ. 
Станочные приспособления классифицируют по различным признакам. 
По целевому назначению приспособления делят на пять групп: 
1. Станочные приспособления для установки и закрепления обрабатываемых заготовок (в зависимости от вида механической обработки подразделяют 
на приспособления для токарных, сверлильных, фрезерных, шлифовальных, 
многоцелевых и других станков). Эти приспособления осуществляют связь заготовки со станком. 
2. Станочные приспособления для установки и закрепления рабочего инструмента (их называют также вспомогательным инструментом) осуществляют 
связь между инструментом и станком. К ним относятся патроны для сверл, разверток, метчиков; многошпиндельные сверлильные, фрезерные, револьверные 
головки; инструментальные державки, блоки и т. п. 
С помощью приспособлений указанных выше групп осуществляют 
наладку системы станок – заготовка – инструмент. 
3. Сборочные приспособления, используемые для соединения сопрягаемых деталей изделия, применяют для, крепления базовых деталей, обеспечения 
правильной установки соединяемых элементов изделия, предварительной сборки упругих элементов (пружин, разрезных колец) и др. 
4. Контрольные приспособления применяют для проверки отклонения 
размеров, формы и взаимного расположения поверхностей, сопряжении сборочных единиц и изделий, а также для контроля конструктивных параметров, 
получающихся в процессе сборки. 
5. Приспособления для захвата, перемещения и переворота тяжелых, а  
в автоматизированном производстве и ГПС и легких обрабатываемых заготовок 
и собираемых изделий. Приспособления являются рабочими органами промышленных роботов, встраиваемых в автоматизированных производствах и  
в ГПС. 
К захватным приспособлениям предъявляют ряд требований: надежность 
захвата и удержание заготовки; стабильность базирования; универсальность; 
высокая гибкость (легкая и быстрая переналадка); малые габаритные размеры и 
масса. В большинстве случаев применяют механические захватные устройства. 
Широкое применение также находят захватные приспособления магнитные, вакуумные и с эластичными камерами. 
Все описанные группы приспособлений в зависимости от типа производства могут быть ручными, механическими, полуавтоматическими и автоматическими, а в зависимости от степени специализации - универсальными, специализированными и специальными. 
 
 
 
 
8 
 

1.2. Основные детали и узлы приспособлений 
По функциональному назначению элементы приспособлений делят на: 
- установочные; 
- зажимные; 
- элементы для определения положения и направления инструмента; 
- корпуса; 
- делительные и фиксирующие механизмы; 
- вспомогательные и крепежные детали (рукоятки, сухари, шпонки и т. п.); 
- силовые приводы; 
- элементы автоматики. 
Они имеют следующее назначение: 
установочные элементы – для определения положения обрабатываемой 
заготовки относительно приспособления и положения обрабатываемой поверхности относительно режущего инструмента; 
зажимные элементы – для закрепления обрабатываемой заготовки; 
направляющие элементы – для осуществления требуемого направления 
движения инструмента; 
вспомогательные элементы – служат для расширения технологических 
возможностей, повышения быстродействия приспособлений, удобства управления ими и их обслуживания; 
крепежные элементы – для соединения отдельных элементов между собой; 
корпуса приспособлений (как базовых деталей) – для размещения на них 
всех элементов приспособлений; 
механизированные приводы – для автоматического закрепления обрабатываемой заготовки. 
К элементам приспособлений относятся также захватные механизмы различных устройств (роботов, транспортных устройств ГПС) для захвата, зажима 
(разжима) и перемещения обрабатываемых заготовок или собираемых сборочных единиц. 
Установка заготовок в приспособлениях или на станках, а также сборка 
деталей включает в себя их базирование и закрепление. 
При базировании заготовок технологическими базами являются: 
Ɣ необработанные («черные») поверхности заготовки; 
Ɣ предварительно обработанные поверхности заготовки; 
Ɣ окончательно сформированные на заготовке поверхности детали; 
Ɣ плоскости, оси и центры симметрии поверхностей заготовки.  
Необходимость закрепления (силового замыкания) при обработке заготовки в приспособлениях очевидна. Для точной обработки заготовок необходимо: 
Ɣ осуществлять ее правильное расположение по отношению к устройствам оборудования, определяющим траектории движения инструмента или 
самой заготовки; 
Ɣ обеспечивать постоянство контакта баз с опорными точками и полную 
неподвижность заготовки относительно приспособления в процессе обработки. 
9 
 

Для полной ориентации во всех случаях при закреплении заготовка 
должна быть лишена всех шести степеней свободы (правило шести точек в теории базирования); в некоторых случаях возможно отступление от этого правила. Схема базирования разрабатывается технологом при проектировании технологического процесса. 
1.2.1. Установочные элементы 
Опоры могут быть неподвижными, подвижными, плавающими и регулируемыми. Неподвижные опоры жестко соединяются с корпусом приспособления, могут перемещаться по базе в процессе обработки или при установке ее 
приспособление. В качестве подвижных опор могут служить опоры подвижного люнета токарного станка, плавающих – подвижный (утопающий) палец или 
центр. Регулируемые (подводимые и самоустанавливающиеся) элементы играют роль дополнительные опор для повышения жесткости обрабатываемых  
в приспособлениях нежестких заготовок. 
Примеры стандартизованных основных и вспомогательных опор приведены на рис. 1.1. 
 
 
 
Рис. 1.1. Стандартизованные опоры: 
а) постоянная опора с плоской поверхностью; б) постоянная опора со сферической 
поверхностью; в) постоянная опора с рифленой поверхностью; г) постоянная опора  
с плоской поверхностью с установкой в переходную втулку; д) опорная шайба; 
е) опорная пластина; ж) регулируемая опора; з) самоустанавливающаяся опора 
 
Для установки заготовки в приспособлении плоской поверхностью применяют стандартизованные основные опоры в виде штырей со сферической, 
насеченной и плоской головками, шайб, опорных пластин. Если невозможно 
установить заготовку только на основные опоры, применяют вспомогательные 
10