Технология машиностроения: технологические системы на ЭВМ

ТЕХНОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ НА ЭВМ

УЧЕБНИК

В.В. КЛЕПИКОВ
О.В. ТАРАТЫНОВ

Допущено
Учебно-методическим объединением вузов по образованию
в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ) 
в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по направлению подготовки 
15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение 
машиностроительных производств»

Москва
ИНФРА-М
2019

К48

ISBN 978-5-16-010195-8 (print)
ISBN 978-5-16-102056-2 (online)
©  Клепиков В.В., Таратынов О.В., 2015

Р е ц е н з е н т ы:
В.А. Гречишников — д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой инструментальной техники и 
технологии МГТУ «Станкин»;
Н.М. Султан-заде — д-р техн. наук, профессор МГИУ; 
А.С. Калашников — д-р техн. наук, профессор  МГТУ «МАМИ»

УДК 621:004.3(075.8)
ББК 34.4:32.973я73
 
К48

Клепиков В.В. 
Технология машиностроения: технологические системы на 
ЭВМ : учебник / В.В. Клепиков, О.В. Таратынов. — М. : ИНФРА-М, 
2019. — 269 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — www.dx.doi.
org /10.12737/10486.

ISBN 978-5-16-010195-8 (print)
ISBN 978-5-16-102056-2 (online)

Комплексно изложены основные положения и теоретические основы 
технологических систем с использованием ЭВМ.
Рассмотрены разделы технологии машиностроения, металлорежущих 
станков и инструментов. Приведены примеры проектирования технологических систем на ЭВМ.
Учебник предназначен для подготовки специалистов конструкторных 
и технологических специальностей. Может быть полезен технологам и 
конструкторам машиностроительных предприятий.

УДК 621:004.3(075.8)
ББК 34.4:32.973я73

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

ВВедение

В условиях рыночной экономики и активной конкуренции особую остроту для промышленных предприятий приобретает проблема 
регулярного обновления производимой продукции, выпуска новых, 
более совершенных модификаций уже разработанных изделий для 
удовлетворения запросов максимального числа потребителей. 
В большинстве случаев новые изделия сложнее и точнее их предшест венников.
Рынок требует гибкости во всех отношениях, умения реагировать 
на изменение международного спроса и удовлетворения всего 
спектра потребностей машиностроительной промышленности.
В связи с этим внедрение новых технологических процессов с 
широким применением ЭВМ является важнейшим направлением 
технологии ХХI в.
Современная технология машиностроения развивается по следующим основным направлениям: разработка новых методов обработки деталей, изготовление оборудования и технологической 
оснастки, механизация и автоматизация технологических процессов.
Технологический процесс и орудия труда тесно взаимосвязаны. 
Если технологический процесс порождает необходимость изготовления орудий труда, являясь причиной их появления, то развитие и 
совершенствование орудий труда, в свою очередь, стимулирует совершенствование самого технологического процесса.
Считается, что формирование технологии машиностроения как 
отрасли знания началось с появлением крупного машиностроения. 
Большой вклад в ее развитие внесли наши соотечественники А. Чехов, М.В. Сидоров, Я. Батищев, А.К. Нартов и многие другие. 
Одним из первых описавших накопленный опыт в технологии 
машиностроения, был профессор Московского университета 
И. Двигубский. В 1807 г. он написал книгу «Начальные основания 
технологии, или Краткое описание работ на заводах и фабриках производимых». В 1885 г. вышла работа профессора И.И. Тиме (1838–
1920) «Основа машиностроения, организация машиностроительных 
фабрик в техническом и экономическом отношении и производство 
работ». Профессор А.П. Гавриленко (1861–1914) издал книгу «Технология металлов», в которой был обобщен опыт развития технологии металлообработки. Долгие годы этот учебник был основным 
пособием, по которому училось несколько поколений русских инженеров.
В связи с бурным развитием техники в начале XX в. возникла необходимость обобщения опыта по разработке и осуществлению технологических процессов. 

Технология машиностроения стала формироваться как отрасль 
науки на основе обобщения результатов большого труда коллективов 
заводов, научно­исследовательских институтов, высших учебных 
заведений и работников науки и промышленности. Основы технологии машиностроения были созданы главным образом трудами 
российских ученых: Б.С. Балакшина, Н.А. Бородачева, К.В. Вотинова, В.И. Дементьева, Ф.С. Деменьюка, М.Е. Егорова, А.А. Зыкова, 
А.И. Каширина, В.М. Кована, В.С. Корсакова, А.А. Маталина, 
С.П. Митрофанова, Э.В. Рыжова, Э.А. Сателя, А.П. Соколовского, 
А.Б. Яхина и многих других.
Становление технологии машиностроения как научной дисциплины было затруднено огромным разнообразием объектов производства (от миниатюрных приборов до карьерных самосвалов, от простейших изделий типа молотка до сложнейших машин, таких как 
космический корабль), сопровождаемых созданием бесчисленного 
множества методов и оборудования для их изготовления. Поэтому 
развитие научных основ технологии машиностроения долгое время 
находилось на стадии эмпирического исследования.
Постепенное накопление эмпирических данных, сопоставление 
их с теоретическими исследованиями и раскрытие законов технологических операций, выдвижение различных идей и гипотез позволило сформировать технологию как науку.
Современное машиностроение проникло практически во все 
сферы человеческой деятельности и достигло огромных успехов в 
повышении ее эффективности. В итоге машиностроение превратилось в технологическую базу промышленности, определяющую уровень технического развития страны, ее безопасности.
Современное производство становится в высшей степени гибким, 
ориентируемым на индивидуальные запросы потребителей и на 
определенные объемы производства с учетом емкости рынка сбыта. 
Поэтому современное предприятие должно быть способным 
быстро переходить на выпуск новых изделий повышенного качества 
с минимальными издержками. 
Работа современного предприятия в динамично изменяющихся 
условиях заставляет решать как бы взаимоисключающие задачи — 
быстро переходить на выпуск новой продукции и одновременно 
внедрять новые технологии и технику, повышать качество изделий и 
снижать издержки производства.
В связи с непрерывно растущими требованиями к качеству изделий, быстрой сменой выпускаемых изделий непрерывно растет 
объем технологической подготовки производства в единицу времени.
Таким образом, возникла проблема, заключающаяся в том, что 
технолог в современных условиях должен выполнять в единицу времени не только больший объем работ, но и делать его на более качественном уровне.
Решение этой проблемы лежит в автоматизации труда технолога, 
а это, в свою очередь, требует дальнейшего развития научных основ 
технологии машиностроения. Оно должно идти в направлении более 
глубокого изучения закономерностей технологических процессов, 
повышения уровня обобщений, формализации результатов исследований, применения математических методов, совершенствования 
методов расчета и разработки технологических процессов, проектирования средств технологического оснащения, методов организации 
технологической подготовки производства, что в современных условиях возможно только при широком использовании ЭВМ.
С расширением номенклатуры выпускаемых изделий, снижением 
жизненного цикла традиционные виды технологий уже не удовлетворяют требованиям производства. Поэтому назрела необходимость 
поиска нового вида технологии, позволяющей существенно снизить 
сроки технологической подготовки производства и поднять ее эффективность. Перспективным в этом отношении является новый вид 
технологии — модульная технология, позволяющая эффективно использовать ЭВМ. Она базируется на сквозном применении модульного принципа в конструкторско­технологической подготовке производства.
Такой подход позволяет на каждом предприятии с использованием ЭВМ организовывать элементную базу технологических процессов на модульном уровне и из них методом компоновки строить 
технологические процессы, оборудование и гибкие производственные системы.

Раздел 1 
ПРОеКТиРОВАние ТеХнОЛОГиЧеСКиХ 
ПРОЦеССОВ нА ЭВМ

ГЛАВА 1 
ОСнОВЫ ПОСТРОениЯ ТеХнОЛОГиЧеСКиХ 
ПРОЦеССОВ МеХАниЧеСКОЙ ОБРАБОТКи 
иЗдеЛиЙ 

1.1. ОСнОВнЫе ПОнЯТиЯ и ОПРедеЛениЯ В ТеХнОЛОГии 
МАшинОСТРОениЯ

Технология (от греч. techne — искусство, мастерство, умение и 
logos — слово, учение, наука) — совокупность методов и способов 
получения, обработки, изменения состояния, свойств, формы сырья, 
материалов и полуфабрикатов, осуществляемых в процессе производства продукции для получения предметов потребления и средств 
производства. Главной задачей технологии как науки является выявление физических, химических, механических закономерностей в 
целях построения наиболее эффективных и экономичных технологических процессов, требующих наименьших затрат времени и материальных ресурсов.
Машиностроение — комплекс отраслей в промышленности, изготовляющих орудия труда для народного хозяйства, транспортные 
средства, а также предметы потребления и оборонную продукцию. 
Машиностроение служит материальной основой технического перевооружения всего народного хозяйства. Главная задача машиностроения состоит в обеспечении всех отраслей народного хозяйства высокоэффективными машинами и оборудованием.
Технология машиностроения — раздел технических наук, в котором 
рассматривается сумма технологических процессов, зафиксированных документально, необходимых и достаточных для изготовления 
в производственных условиях всего многообразия машин, приборов, 
различного оборудования и устройств, т.е. всей продукции машиностроения.
Изделие — предмет производства данного предприятия по окончании технологического цикла. Изделие может быть специфициро7

ванным — сборочные единицы, состоящие из двух и более составных 
частей, и не специфицированным — детали, не имеющие составных 
частей.
Технологическая преемственность изделия — свойство изделия, 
определяющее возможность использования применяемых на предприятии технологических процессов и отдельных операций, а также 
средств технологического оснащения для его изготовления и ремонта.
Полуфабрикат — продукт труда, прошедший одну или несколько 
стадий обработки и предназначенный для дальнейшей обработки и 
изготовления из него готовой продукции.
Сборочная единица — это изделие, составные части которого подлежат соединению между собой (собираются) на предприятии изготовителя.
Заготовка — предмет труда, из которого изменением формы, размеров, физико­химических свойств поверхности и (или) материала 
изготовляется деталь; при этом исходной заготовкой называют ту, 
что поступает на первую технологическую операцию.
В машиностроении это обычно заготовки, полученные методами 
ковки, штамповки или литья.
Заготовки, полученные методом ковки или горячей объемной 
штамповки, называют поковкой. Поковку, полученную горячей объемной штамповкой, называют также и штампованной заготовкой. 
Исходной заготовкой называют заготовку перед первой технологической операцией.
Деталь — изделие, изготовляемое из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. В то 
же время (как исключение) деталью считается также изделие, на которое нанесено покрытие, например лак, краска или износостойкое 
покрытие, а также труба, полученная из листа, согнутая и сваренная.
Деталь­представитель является базовой деталью, т.е. основной 
деталью, с которой начинается сборка машины или механизма. Например, рама автомобиля, станина станка и т.д. Базовая деталь является также основной типовой деталью, отражающей конструктивные 
технологические и другие характеристики изделий, для определения 
условной программы производства в основном при проектировании 
цехов и заводов.
Производственный процесс — совокупность взаимосвязанных действий людей и орудий труда, направленных на превращение сырья, 
исходных материалов и полуфабрикатов в готовую продукцию, а 
также на ремонт и восстановление изделий. Производственный процесс в машиностроении охватывает подготовку средств производства 
и организацию обслуживания рабочих мест; получение и хранение 
сырья, материалов и полуфабрикатов; все стадии изготовления и 

восстановления деталей машин; сборку и ремонт изделий; транспортирование сырья, материалов, заготовок, готовых изделий и их сборочных единиц; технический контроль на всех стадиях производства; 
упаковку готовой продукции и другие действия, связанные с изготовлением и ремонтом продукции.
Технологический процесс — часть производственного процесса, 
совокупность технологических операций, содержащая целенаправленные действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства. Технологический процесс излагается в технологических и маршрутных картах, входящих в состав 
технологической документации. Технологический процесс разделяется на технологические операции, которые в свою очередь разделяются на технологические переходы, установы, позиции, рабочие 
ходы и приемы.
Базовый технологический процесс — технологический процесс 
высшей категории, принимаемый за исходный при разработке конкретного технологического процесса.
К высшей категории относятся технологические процессы, которые по своим показателям соответствуют лучшим мировым и отечественным достижениям или превосходят их.
Технологический единичный (специальный) процесс — процесс изготовления изделия одного наименования, типа, размера и исполнения независимо от типа производства.
Типовой технологический процесс — процесс изготовления группы 
изделий с общими конструктивными и технологическими признаками.
Групповой технологический процесс (групповая технология) — процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но 
общими технологическими признаками.
Технологическое проектирование — совокупность проектных процедур, направляемых на получение описаний технологического процесса изготовления объекта, т.е. на определение состава и последовательность технологических операций и переходов, типов и режимов работы, используемого технологического оборудования, 
приспособлений и инструмента.
Технологическая подготовка производства — совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства. При полной технологической подготовке производства на предприятии должен быть полный комплект технологической документации и средств технологического оснащения, обеспечивающих 
производство изделий высшей категории качества в соответствии с 
заданными технико­экономическими показателями, устанавливающими высокий технический уровень и минимальные трудовые и 
материальные затраты.

Технологический режим — совокупность изменений параметров 
технологического процесса (скорости и глубины резания, подачи и 
т.п.) в определенном интервале времени.
Технологическая норма — регламентируемое значение показателя 
технологического процесса.
Технологический комплекс — совокупность функционально­взаимосвязанных средств технологического оснащения для выполнения 
в регламентируемых условиях производства заданных технологических процессов или операций.
Технологический объект управления — совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим 
технологическим инструкциям или регламенту технологического 
процесса производства.
Технологическая дисциплина — соблюдение точного соответствия 
процесса изготовления или ремонта изделия требования технологической и конструкторской документации.
Технологический метод — совокупность правил, определяющих 
последовательность и содержание действий при выполнении формообразований, обработки или сборки, перемещения, включая технический контроль, испытания в технологическом процессе изготовления или ремонта, установление безотносительно к наименованию, типоразмеру или исполнению изделия.
Технологическая система — совокупность функционально взаимосвязанных средств технологического оснащения предметов производства и исполнителей для выполнения в регламентируемых 
условиях производства заданных технологических процессов и операций.
Элемент технологической системы — часть технологической системы, условно принимаемая неделимой на данной стадии ее анализа. 
Примером может являться инструмент, станочное приспособление 
и т.д.
Средство технологического оснащения — совокупность орудий 
производства, необходимых для осуществления технологического 
процесса.
В состав средств технологического оснащения входят технологическое оборудование и технологическая оснастка.
Технологическое оборудование — воздействующие на предмет 
труда средства технологического оснащения, в которых для выполнения определенной части технологического процесса размещаются 
материалы детали или заготовки, средства воздействия на них, а 
также технологическая оснастка. К технологическому оборудованию 
относятся металлорежущие станки, сборочные и контрольные автоматы и т.д.

Технологическая оснастка — средства технологического оснащения, дополняющие технологическое оборудование для выполнения 
определенной части технологического процесса. К технологической 
оснастке относятся режущий, сборный и измерительный инструменты, станочные, сборочные приспособления и т.д.
Технологический документ — графический или текстовый документ, который отдельно или в совокупности с другими документами 
определяет технологический процесс или операцию изготовления 
изделия.
Технологический маршрут — последовательность прохождения заготовки, детали или сборочной единицы по цехам и производственным участкам предприятия при выполнении технологического 
процесса изготовления или ремонта. Различают межцеховой и внутрицеховой технологические маршруты.
Технологическая операция — часть технологического процесса, 
выполняемая на одном рабочем месте.
Рабочее место — элементарная единица структуры предприятия, 
где размещены исполнители работы, обслуживаемое технологическое оборудование, оснастка и предметы труда.
Технологическая операция охватывает все действия оборудования 
и рабочих над одним или несколькими совместно обрабатываемыми 
или собираемыми объектами производства. Содержание технологических операций изменяется в широких пределах. Это может быть 
работа, выполняемая на отдельном станке в обычном производстве, 
на автоматической линии или гибкой производственной системе, 
представляющих собой комплекс технологического оборудования, 
связанного единой транспортной системой и имеющей единую систему управления в автоматизированном производстве.
Технологическая операция является основной частью технологического процесса.
По технологической операции определяют трудоемкость и техническое обеспечение технологического процесса производства изделий.
Типовая технологическая операция — характеризуется единством 
содержания и одинаковой последовательностью технологических 
переходов для группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками.
Групповая технологическая операция — операция совместного изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.
Технологический переход — законченная часть технологической 
операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установе заготовки.

Различают основной и вспомогательный технологический переход.
Вспомогательный технологический переход — часть операции, 
состоящая из действий человека и (или) технологического оборудования, которые не сопровождаются (при основном переходе — сопровождаются) изменением предмета труда, т.е. его размеров и 
свойств, но необходимы для выполнения технологического перехода 
(операции).
К вспомогательному переходу относятся закрепление заготовки, 
смена инструмента, контрольные, транспортные и другие переходы.
Рабочий ход — законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно 
заготовки, сопровождаемая изменением формы, размеров, качества 
поверхности и свойств заготовки.
Вспомогательный ход — законченная часть технологического процесса, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, необходимая для подготовки рабочего хода. 
Прием — законченная совокупность действий человека, применяемых при выполнении технологического перехода или его части и 
объединенных одним целевым назначением.
Технологический установ — часть технологической операции, выполняемая при условии неизменного закрепления обрабатываемых 
заготовок или собираемой сборочной единицы.
Позиция — фиксированное положение, занимаемое неизменно 
закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования при выполнении определенной части операции.
Любой технологический процесс протекает во времени. Интервал 
календарного времени от начала до конца какой­либо периодически 
повторяющейся технологической операции, независимо от числа 
одновременно изготовляемых или ремонтируемых изделий, называется циклом технологической операции.
Машиностроительное производство характеризуется объемом 
выпуска, программой выпуска продукции, тактом выпуска.
Объем выпуска изделий — это количество изделий определенного 
наименования, типоразмера и исполнения, изготовляемых или ремонтируемых предприятием в течение планируемого промежутка 
времени.
Перечень наименований изделий, подлежащих изготовлению или 
ремонту, с указанием объема выпуска и срока выполнения по каждому наименованию на планируемый период времени называется 
программой выпуска изделий.

Все изделия, изготовленные по конструкторской и технологической документации без ее изменения, называются серией изделия.
Тактом выпуска называется интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий или заготовок определенного наименования, типоразмера и исполнения.
Ритм выпуска — это количество изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения, выпускаемых в единицу времени.
Производственной партией принято называть предметы труда одного наименования, поступающие в обработку в течение определенного интервала времени, при одном и том же подготовительно­заключительном времени на операцию.
В зависимости от потребностей изделия изготовляют в различных 
количествах. Есть изделия, которые изготовляют на предприятии в 
одном экземпляре.
В зависимости от широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий различают три типа производства: 
единичное, серийное и массовое.
Одной из характеристик производства является коэффициент закрепления операций (Кз.о), представляющий собой отношение числа 
всех различных технологических операций, выполняемых в течение 
месяца, к числу рабочих мест.
Чем шире номенклатура выпускаемых изделий и меньше их количество, тем больше величина коэффициента закрепления операций (Кз.о).
Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска 
одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как 
правило, не предусматривается. Изделия выпускаются широкой номенклатуры в относительно малых количествах и часто индивидуально и либо совсем не повторяются, либо повторяются через неопределенные промежутки времени (Кз.о > 40). Продукция единичного производства — изделия, не имеющие широкого применения и 
изготовляемые по индивидуальным заказам, предусматривающим 
выполнение специальных требований (опытные образцы машин в 
различных отраслях машиностроения, крупные гидротурбины, уникальные металлорежущие станки, прокатные станы и т.д.).
Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделии периодически повторяющимися партиями.
Серийное производство делится на мелкосерийное, среднесерийное, крупносерийное. Условной границей между разновидностями 
серийного производства является величина коэффициента закрепления операций (Кз.о).
Для мелкосерийного производства 20 < Кз.о ≤ 40, для среднесерийного — 10 < Кз.о < 20 и для крупносерийного — 1< Кз.о ≤ 10.