Технология изготовления типовых деталей машин

ТЕХНОЛОГИЯ 

ИЗГОТОВЛЕНИЯ 

ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

И.В. ШРУБЧЕНКО
Т.А. ДУЮН
А.А. ПОГОНИН 
А.В. ХУРТАСЕНКО
М.Н. ВОРОНКОВА 

Москва

ИНФРА-М

201УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Рекомендовано в качестве учебного пособия 

для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по направлениям подготовки 15.03.01 «Машиностроение»,

15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных 

производств» (квалификация (степень) «бакалавр»)

УДК 621.01(075.8)
ББК 34.5я73
 
Ш86

Шрубченко И.В.

Ш86  
Технология изготовления типовых деталей машин : учеб. пособие /   

И.В. Шрубченко, Т.А. Дуюн, А.А. Погонин [и др.].  — М. : ИНФРА-М, 
2019. — 358 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — www.dx.doi.
org/10.12737/textbook_59ce2a544db410.50537496.

ISBN 978-5-16-013391-1 (print)
ISBN 978-5-16-106079-7 (online)
В учебном пособии представлено описание назначения и конструк
ции таких типовых деталей машин, как корпусные детали, станины, валы, 
шпиндели, ходовые винты, цилиндрические, конические и червячные зубчатые колеса, червяки, рычаги и вилки переключения. Приведены основные технические требования, предъявляемые к их поверхностям, описаны 
материалы и методы получения заготовок. Представлены типовые техно-
логические процессы изготовления деталей и основные принципы их построения, а также схемы и средства контроля. Дана методика проектирования технологического процесса изготовления детали.

Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обу
чающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 
15.05.01 «Проектирование технологических машин и комплексов», и бакалавров, обучающихся по направлениям 15.03.01 «Машиностроение», 
15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

УДК 621.01(075.8)

ББК 34.5я73

А в т о р ы:

Шрубченко Иван Васильевич, Дуюн Татьяна Александровна, Погонин 
Анатолий Алексеевич, Хуртасенко Андрей Владимирович, Воронкова 
Марина Николаевна

Р е ц е н з е н т ы:

Пастухов А.Г., доктор технических наук, профессор Белгородской 

государственной сельскохозяйственной академии им. В.Я. Горина;

Шарапов Р.Р., доктор технических наук, профессор Белгородского 

государственного технологического университета им. В.Г. Шухова

ISBN 978-5-16-013391-1 (print)
ISBN 978-5-16-106079-7 (online)

© Шрубченко И.В., Дуюн Т.А., 

Погонин А.А., Хуртасенко А.В., 
Воронкова М.Н., 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................
3. Изготовление корпусных деталей................................................

1.1. Служебное назначение и конструкция корпусных деталей......
1.2. Основные технические требования, предъявляемые к

корпусным деталям......................................................................

1.3. Материалы и методы получения заготовок.................................
1.4. Базирование корпусных деталей..................................................
1.5. Технологический маршрут изготовления корпусных деталей

' и основные принципы его построения.......................................

1.6. Контроль корпусных деталей.......................................................
1.7. Особенности изготовления станин..............................................

1.7.1. Назначение и конструкция станин........................................
1.7.2. Материалы и методы получения заготовок станин............
1.7.3. Базирование станин................................................................
1.7.4. Технологический маршрут изготовления станин...............
1.7.5. Контроль станин.....................................................................

Контрольные вопросы .........................................................................

2. Изготовление валов...........................................................................

2.1. Изготовление ступенчатых валов..............................................

2.1.1. Служебное назначение и конструкция валов......................
2.1.2. Основные технические требования, предъявляемые к

валам........................................................................................

2.1.3. Материалы и методы получения заготовок валов..............
2.1.4. Базирование валов..................................................................
2.1.5. Технологический маршрут изготовления ступенчатых валов

..6
..7
..7

11
16
18

20
43
47
47
48
49 
.50
54
55 
57 
57 
57

59
61
62

и основные принципы его построения.........................................63

2.2. Изготовление шпинделей.................................................................78

2.2.1. Служебное назначение и конструкция шпинделей................ 78
2.2.2. Основные технические требования, предъявляемые к

шпинделям........................ 
81

2.2.3. Материалы и методы получения заготовок..............................82
2.2.4. Технологический маршрут изготовления шпинделей........... 82

2.3. Изготовление ходовых винтов.........................................................83

2.3.1. Служебное назначение и конструкция ходовых винтов.......83
2.3.2. Основные технические требования, предъявляемые к

ходовым винтам.......................................................................... 85

2.3.3. Материалы и методы получения заготовок ходовых винтов 86
2.3.4. Базирование ходовых винтов....................................................86
2.3.5. Технологический маршрут изготовления ходового винта....86

3

2.4. Контроль валов.............................................................................
Контрольные вопросы...........................................................................

3. Изготовление деталей зубчатых передач.........................................

3.1. Изготовление цилиндрических зубчатых колес..........................

3.1.1. Служебное назначение и конструкция цилиндрических

зубчатых колес..........................................................................

3.1.2. Основные технические требования, предъявляемые к

цилиндрическим зубчатым колесам......................................

3.1.3. Материалы и методы получения заготовок..........................
3.1.4. Технологический маршрут изготовления цилиндрических

зубчатых колес.........................................................................

3.2. Изготовление конических зубчатых колес..................................

3.2.1. Служебное назначение и конструкция конических

зубчатых колес.........................................................................

3.2.2. Технические требования к коническим зубчатым колесам
3.2.3. Особенности обработки конических зубчатых колес.........

3.3. Особенности обработки червячных зубчатых колес..................
3.4. Особенности изготовления червяков............................................
3.5. Контроль зубчатых колес..............................................................
Контрольные вопросы..........................................................................

4. Изготовление рычагов и вилок........................................................

4.1. Служебное назначение рычагов и вилок......................................
4.2. Основные технические требования, предъявляемые к

поверхностям рычагов и вилок....................................................

4.3. Материалы и методы получения заготовок рычагов и вилок ....
4.4. Базирование рычагов и вилок.......................................................
4.5. Технологический маршрут изготовления рычагов и вилок......
Контрольные вопросы..........................................................................

5. Технология обработки поверхностей крупногабаритных

деталей в условиях их эксплуатации........................................

5.1. Общие сведения о вращающихся печах.......................................
5.2. Назначение и технические требования к поверхностям

бандажей и опорных роликов.......................................................

5.3. Обоснование необходимости обработки бандажей и опорных

роликов...........................................................................................

5.4. Введение переносных станков в кинематические и

размерные цепи действующих агрегатов для восстановления 
точности крупногабаритных деталей без их демонтажа..........

5.5. Обработка поверхностей бандажей и опорных роликов

специальными переносными станками.......................................

.88
.93
.95
.95

.95

.98
104

105 
109

109
110 
112 
112 
120 
121 
126 
127
127

128 
129 
129
129
130

131
131

132 

134

135

139

4

5.6. Определение оптимальных режимов резания для обработки поверхностей качения бандажей и роликов....................143

Контрольные вопросы.............................................................................154

6. Проектирование технологических процессов изготовления

деталей..............................................................................................155

6.1. Исходные данные............................................................................. 155
6.2. Определение типа производства.....................................................156
6.3. Назначение и конструкция изделия............................................... 159
6.4. Анализ чертежа и технических условий........................................ 160
6.5. Анализ существующего технологического процесса...................165
6.6. Выбор заготовки...............................................................................178
6.7. Назначение технологических баз....................................................187
6.8. Выбор методов обработки отдельных поверхностей...................194
6.9. Разработка технологического маршрута.......................................200
6.10. Выбор оборудования.....................................................................206
6.11. Выбор режущего и вспомогательного инструмента.................209
6.12. Выбор приспособлений.................................................................212
6.13. Расчет и выбор припусков............................................................ 213
6.14. Проектирование технологических операций..............................232
6.15. Расчет режимов резания................................................................239
6.16. Прогнозирование точности механической обработки

поверхностей...................................................................................265

6.17. Прогнозирование качества обработки поверхностей деталей.. 297
6.18. Нормирование времени выполнения операций.......................... 320
6.19. Экономическая оценка технологического процесса................. 324
6.20. Проектирование схем технологических наладок

оборудования и расчетно-технологических карт для 
оборудования с ЧПУ......................................................................326

Контрольные вопросы............................................................................ 331

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................ 331
ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................  
 
333

Приложение 1. Операционная карта....................................................333
Приложение 2. Схемы технологических наладок.............................. 335

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК..................................................355

5

Технологией машиностроения называют область науки, занимающуюся изучением закономерностей, действующих в процессе производства изделий, с целью использования этих закономерностей для обеспечения требуемого качества изделий и наименьшей их себестоимости. Технология машиностроения является 
основной профилирующей дисциплиной специальности «Машиностроение», определяющей уровень профессиональной подготовки инженеров этой специальности и ее специализаций. Она изучается в следующих самостоятельных, но тесно связанных между 
собой разделах:

— основы технологии машиностроения;
— технология сборки;
— технология изготовления типовых деталей машин;
— технология ремонта машин.
Настоящее учебное пособие рассматривает технологию изготовления типовых деталей машин: корпусных деталей, станин, ступенчатых и гладких валов, шпинделей, ходовых винтов, цилиндрических, конических и червячных зубчатых колес, червяков, рычагов 
и вилок. Дня каждой из таких деталей приводятся: описание служебного назначения изделия и отдельных его поверхностей; основные технические требования, предъявляемые к поверхностям 
деталей машин; сведения о материалах и методах получения заготовок, технологических базах и базировании; типовые технологические маршруты изготовления деталей и основные принципы 
их построения, методы обработки поверхностей деталей машин, 
а также сведения о контроле.

В пособии приведены также технология обработки крупногабаритных деталей в условиях их эксплуатации, а также проектирования технологических процессов изготовления деталей.

ВВЕДЕНИЕ

6

1. Изготовление корпусных деталей

1.1. Служебное назначение и конструкция корпусных деталей

Корпусные детали служат в большинстве случаев как базовые 
изделия (рис. 1.1). Они должны обеспечивать заданную точность 
относительного 
расположения 
деталей 
и 
сборочных 
единиц,

Рис. 1.1. Редуктор и его базовая деталь - корпус

В отдельных случаях корпусные детали должны обеспечивать 
точность относительного перемещения сопрягаемых 
деталей или 
сборочных единиц, а также обеспечивать при эксплуатации плавность 
работы, 
отсутствие 
вибраций, 
достаточную 
жесткость, 
износостойкость, 
герметичность и т. 
п. 
Корпусные детали 
в 
машиностроении имеют значительное многообразие по конструкции и 
размерам, что определяется их служебным назначением. Эти детали 
могут иметь следующие виды поверхностей: плоскости и их
сочетания, которые обычно выполняют функцию основной базы и 
служат для соединения корпусной детали с другой базовой деталью 
или сборочной единицей. В большинстве случаев это три плоскости, 
образующие координатный угол, плоскость и два технологических 
отверстия, 
плоскость 
и 
центрирующее 
отверстие 
(наружная 
цилиндрическая 
поверхность); 
поверхности 
главных 
отверстий, 
которые совместно с торцевыми поверхностями образуют комплекты

7

вспомогательных 
баз. 
Обычно 
это 
основные 
исполнительные 
поверхности и их функциональное назначение -  установка различных 
опор валов, шпинделей, пинолей и т. п. В отверстия могут быть 
установлены непосредственно подшипники скольжения, качения или 
стаканы, несущие такие опоры. Корпусная деталь может содержать 
одно отверстие (опору), например как у ведущей ступени конического 
редуктора и несколько соосно-расположенных отверстий (опор) -  как 
у ведомой ступени конического редуктора. Корпусные детали могут 
содержать внутренние точно обработанные отверстия, например как у 
двигателя внутреннего сгорания или 
поршневого компрессора, 
которые служат для непосредственной установки и направления 
движения поршней или для установки гильз. Корпусные детали могут 
содержать вспомогательные отверстия, которые служат для установки 
механизмов переключения зубчатых передач, муфт и т.п. Кроме того, 
корпусные детали содержат крепежные отверстия: глухие и сквозные, 
резьбовые и гладкие. Эти отверстия служат для крепления корпусной 
детали к другой базовой детали, а также для крепления других изделий 
(механизмов переключения передач, муфт, крышек, смотровых люков и т. 
п.). Габаритные размеры, 
форма корпусных деталей, 
наличие 
обрабатываемых 
поверхностей 
и 
требования 
по 
точности 
и 
шероховатости, предъявляемые к ним, во многом определяют 
структуру и содержание проектируемого технологического процесса. 
В справочной литературе приводится значительное количество 
типовых 
технологических 
маршрутов 
механической 
обработки 
корпусных деталей, структура которых зависит от конструкции 
деталей. Поэтому все многообразие корпусных деталей условно делят 
на следующие группы: первая группа -  корпусные детали коробчатой 
формы в виде параллелепипеда, габариты которых имеют одинаковый 
порядок. К этой группе относят корпуса редукторов (рис. 1.2), 
коробок 
скоростей, 
коробок 
подач, 
шпиндельных 
бабок. 
В 
большинстве случаев основными базами таких корпусов являются 
плоские поверхности, а вспомогательными -  главные отверстия и 
торцы, предназначенные для установки валов и шпинделей.

Конструкция и размеры корпусов определяются условиями 
размещений в них необходимых деталей и механизмов. Они имеют 
стенки, ребра и перегородки, обеспечивающие повышение их 
жесткости. С этой же целью бобышки и приливы, на которых 
расположены главные отверстия, имеют высоту приблизительно 25...3 
толщины стенки и наружный диаметр в пределах 1,4... 1,6 диаметра 
отверстий.

8

Рис. 1.2. Представители корпусных деталей первой группы

Вторая группа -  корпусные детали с гладкими внутренними 
цилиндрическими поверхностями, протяженность которых превышает 
их диаметральные размеры. К этой группе относят блоки цилиндров 
двигателей (рис. 1.3) и компрессоров, корпуса различных цилиндров и 
золотников, пневмо- и гидроаппаратуру, корпуса задних бабок, 
обеспечивающих базирование выдвижной пиноли и заднего центра.

Рис. 1.3. Представитель корпусных деталей второй группы

В 
соответствии 
со 
служебным 
назначением 
к 
внутренним 
цилиндрическим поверхностям предъявляют повышенные требования 
по точности диаметральных размеров и точности геометрической 
формы. Эти цилиндрические поверхности обычно работают на износ и

9

к ним предъявляют высокие требования по шероховатости и 
износостойкости.

Третья группа -  корпусные детали сложной пространственной 
геометрической формы (рис. 1.4). К ним относят корпуса паровых и 
газовых турбин, центробежных насосов, коллекторов, тройников, 
вентилей кранов пространственная форма и геометрические размеры 
таких корпусов предназначены для формирования требуемых потоков 
движения газов или жидкостей. К этой группе относят также сложные 
по форме корпусные детали ходовой части машин -  картер заднего 
моста, корпус поворотного рычага и др.

Рис. 1.4. Представители корпусных деталей третьей группы

Четвертая 
группа 
-  корпусные детали с 
направляющими

поверхностями (рис. 1.5) -  столы, спутники, каретки, салазки,
суппорты, ползуны, планшаиоы

Рис. 1.5. Представитель корпусных деталей четвертой группы

10

В 
процессе 
работы 
эти 
детали 
совершают 
возвратнопоступательное или вращательное движение по направляющим 
поверхностям, 
обеспечивая 
точное 
относительное 
перемещение 
обрабатываемых заготовок и режущего инструмента. Такие корпуса 
входят в состав несущей системы большинства станков. Жесткость 
этих деталей достигается внутренними перегородками и ребрами. 
Отношение высоты плоских столов, спутников, салазок к ширине 
находятся в пределах 0,1 ...0,18.Пятая группа -  корпусные детали типа 
кронштейнов, угольников, стоек, плит и крышек (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Представители корпусных деталей пятой группы

Эта группа объединяет наиболее простые по конструкции корпусные 
детали, которые выполняют функции дополнительных опор для 
обеспечения требуемой точности относительного положения отдельных 
механизмов, валов, зубчатых колес. Проектирование технологии 
механической обработки деталей начинают с анализа конструкторской 
документации -  достаточности и правильности расстановки размеров, 
назначения точности размеров, формы, взаимного расположения 
поверхностей, требований к их качеству и других требований. Пример 
оформления чертежа корпуса редуктора представлен на рис. 1.7.

1.2. Основные технические требования, предъявляемые 
к корпусным деталям

В отношении точности обработки поверхностей к корпусным 
деталям предъявляют ряд технических требований, некоторые из них

11

371*0.05

Рис 1.7. Чертеж крышки

приведены 
в 
табл. 1.1. 
Остальные 
технические 
требования, 
в 
зависимости от служебного назначения 
и конструкции изделия, 
регламентируют в соответствии с [6].

Наиболее точно, в зависимости от служебного назначения, ряд 
технических требований для той или иной корпусной детали может 
быть установлен при анализе сборочных чертежей этого изделия. 
Уточнив основные и вспомогательные базы детали, выявляют 
необходимые размерные 
связи 
между 
ними. 
Далее, 
построив 
необходимые размерные цепи, выполнив их анализ и решение, можно 
установить фактические величины этих размерных связей.

Например, у шпиндельного узла маятниковой пилы можно 
выделить ряд замыкающих звеньев. В конструкции должны быть 
обеспечены следующие условия:
-  
точность размера оси посадочной шейки относительно основания 
корпуса;
-  
параллельность осей посадочных шеек шпинделя относительно 
установочных плоскостей корпусов;
-  
вылет базового торца для установки пилы относительно базового 
торца корпуса;
-  
радиальное биение посадочной шейки для установки пилы;

-  
торцевое биение буртика для установки пилы;

-  
параллельность и нахождение оснований корпусов в одной 
плоскости.
-  
размер между торцами корпусов;

-  
зазор между торцом крышки и наружной обоймой подшипника 
(правая опора);
-  
неподвижное соединение внутренней обоймы и вала, и подвижное 
соединение наружной обоймы подшипника и корпуса;
-  
радиальный зазор в подшипниках и др;
Ряд вышеприведенных требований можно оценить, анализируя и 
решая размерные цепи, представленные на рис. 1.8.

При 
этом 
можно 
установить 
необходимые 
технические 
требования, которые следует предъявлять к конструкции данного 
изделия, 
а 
также 
требования, 
предъявляемые 
к 
отдельным 
составляющим звеньям, например для корпуса подшипника это: 
размер и допуск на глубину проточки под подшипник качения; 
параллельность оси отверстия под подшипник качения относительно 
базовой плоскости; точность размера между основанием корпуса и 
осью отверстия под подшипник качения; размер между базовым 
торцом корпуса и торцом отверстия под подшипник качения и другие 
требования.

13