Технология машиностроения: производство типовых деталей машин

Москва
ИНФРА-М
2022

ТЕХНОЛОГИЯ 
МАШИНОСТРОЕНИЯ

И.С. ИВАНОВ

Рекомендовано 
Межрегиональным учебно-методическим советом 
профессионального образования в качестве учебного пособия 
для учебных заведений, реализующих программу 
среднего профессионального образования по укрупненной 
группе специальностей 15.02.00 «Машиностроение» 
(протокол № 12 от 24.06.2019)

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ПРОИЗВОДСТВО 
ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

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

УДК 621(075.32)
ББК 34.5я723
 
И20

Иванов И.С.
И20  
Технология машиностроения: производство типовых деталей машин : учебное пособие / И.С. Иванов. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 
224 с. — (Среднее профессиональное образование). 

ISBN 978-5-16-015601-9 (print)
ISBN 978-5-16-109047-3 (online)

Изложены вопросы проектирования современных технологических 
процессов изготовления деталей машиностроения. Приведены типовые 
технологические процессы для деталей основных классов. Рассмотрены особенности проектирования технологических операций для станков 
с ЧПУ и немеханические методы обработки деталей машин. Отдельный 
раздел посвяшен правилам оформления технологической документации.
Для студентов образовательных организаций среднего профессионального образования, обучающихся по укрупненной группе специальностей 
15.02.00 «Машиностроение».

УДК 621(075.32)
ББК 34.5я723

Р е ц е н з е н т ы:
Новиков О.А., доктор технических наук, профессор Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина;
Байор Б.Н., доктор технических наук, профессор Московского государственного индустриального университета

ISBN 978-5-16-015601-9 (print)
ISBN 978-5-16-109047-3 (online)
© Иванов И.С., 2020

Оригинал-макет подготовлен в НИЦ ИНФРА-М

ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, 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

Подписано в печать 02.06.2021. 
Формат 6090/16. Бумага офсетная. Гарнитура Newton. 
Печать цифровая. Усл. печ. л. 14,0.
ППТ30. Заказ № 00000
ТК 719230-1723512-120819

Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

ВВедение

Машиностроение — основа технического перевооружения всех 

отраслей народного хозяйства. Современное общество характеризуется бурным развитием производства и все более широким 
использованием высокопроизводительных машин во всех отраслях 
народного хозяйства.

Производство машин является сложным процессом, в ходе кото
рого из исходного сырья и заготовок изготовляют детали и собирают 
машины. Для обеспечения производства машин необходимо решить 
комплекс задач, связанных с технологической подготовкой их производства, и реализовать разработанные технологические процессы 
в действующих производственных системах, обеспечивая при этом 
требуемое качество изделий на всех этапах изготовления деталей и 
сборки машин.

В решении этих сложных и разнообразных вопросов основная роль 

принадлежит технологаммашиностроителям. Разработка технологического процесса изготовления любой детали начинается с изучения 
ее служебного назначения и критического анализа норм точности 
и других технических требований. Далее в последовательности, 
определенной соответствующими стандартами, разрабатывается 
технологический процесс. Это связывает технологию со служебным 
назначением детали и обеспечивает согласованность решений, принимаемых на различных этапах технической подготовки.

Разделы, посвященные разработке технологических процессов 

изготовления валов, втулок, корпусных деталей, зубчатых колес и 
рычагов, изложены по единому плану в соответствии со стандартами 
разработки и постановки изделий на производство.

За основу приняты типовые технологические процессы, прошед
шие апробацию в промышленности. 



1. Технологические процессы 

изгоТоВления деТалей Типа ВалоВ

1.1. общие сВедения

В технологии машиностроения в понятие валы принято включать 

собственно валы (гладкие, ступенчатые, пустотелые), оси, пальцы, 
штоки, колонны, круглые тяги и другие подобные детали машин, 
образованные наружными поверхностями вращения, при значительном преобладании длины над диаметром. Конструктивное разнообразие валов вызывается различным сочетанием цилиндрических, 
конических, а также зубчатых (шлицевых), резьбовых поверхностей. 
Валы могут иметь шпоночные пазы, лыски, осевые и радиальные 
отверстия.

Основные технологические задачи, которые ставятся при обра
ботке деталей этого класса, следующие:

получить наружные поверхности вращения с требуемым квалитетом точности;
получить глубокие центральные отверстия, концентричные 
наружной поверхности, в пустотелых валах;
выполнить шпоночные канавки и шлицы, параллельные оси 
вала;
получить резьбы, соосные с наружными или внутренними 
точными цилиндрическими отверстиями.

Технологические требования к валам обычно предусматриваются в 

рабочих и сборочных чертежах. Однако имеются требования, которые 
можно считать общими и наиболее важными для всех валов:

диаметральные размеры посадочных шеек должны быть выполнены по 6…9 квалитетам;
отклонения формы от круглости и профиля в продольном 
сечении не должны превышать 0,25…0,5 допуска на диаметр в 
зависимости от типа и класса точности подшипника;
биение посадочных шеек не должно превышать 10…30 мкм;
шероховатость поверхности посадочных шеек и шероховатость 
поверхностей, соприкасающихся с валами, должна находиться 
в пределах 1,25…0,16 мкм, остальных неответственных поверхностей — 12,5…6,3 мкм;
материал для валов не должен иметь раковин, трещин, закатов, 
волосовин и других дефектов.

•

•

•

•

•

•

•
•

•



Материалы для валов. Для изготовления валов применяют стали 

следующих марок: 25, 30, 35, 40, 45; 45Г2, 40Х, 35ХС, 40ХС, 35СГ, 
30ХН3, 35ХН3М, 45ХН2МФ и др. Чаще всего применяются стали 45 
и 40Х. Для крупных валов и шпинделей применяют литые валы из 
высокопрочного чугуна марки ВЧ 455 (ГОСТ 7293–79).

Заготовки для валов изготовляют различными способами. В боль
шинстве случаев для валов, диаметры ступеней которых отличаются 
мало, заготовки отрезают из прокатного материала. Для валов, диаметры ступеней которых отличаются более чем на 10 мм, заготовки 
отрезают из проката и затем куют под молотами либо штампуют в 
подкладных или закрытых штампах. Иногда заготовки обжимают на 
ротационных ковочных машинах, а затем обрабатывают на станках. 
При значительном масштабе выпуска валов с большим количеством 
ступеней, значительно различающихся по диаметру, заготовки целесообразнее получать методом пластической деформации. Достаточно редко валы отливают из чугуна. Полые валы целесообразно 
изготовлять из труб.

Главные требования к заготовкам для валов — хорошая прямо
линейность и наименьший припуск на обработку. Отклонение от 
прямолинейности оси заготовки не должно быть более 0,1…0,15 мм на 
1000 мм длины. При правке на специальных правильно-калибровочных станках отклонение от прямолинейности может быть достигнуто 
до 0,05 мм на 1000 мм.

Технологические базы. В качестве черновых баз принимают необ
работанные наружные поверхности. Чистовые базы — преимущественно вспомогательные (центровые отверстия, центровые фаски 
для пустотелых валов). В некоторых случаях при обработке точных 
пустотелых валов и шпинделей станков ведется обработка на специальных центровых пробках (базой служат точно обработанные 
внутренние конусные или цилиндрические отверстия).

При фрезерных, шпоночнофрезерных, сверлильных операциях, 

при установке вала на призмах как базовые поверхности используют 
опорные шейки под подшипники или шейки под насаживаемые на 
вал зубчатые колеса, муфты, шкивы и т.п.

 Основные операции при обработке гладких и ступенчатых валов — 

это центрирование, обточка на токарных станках, шлифование посадочных поверхностей, доводка (притирка, суперфиниширование) 
точных шеек под подшипники, фрезерование шлицев и шпоночных 
пазов. Для пустотелых точных валов и шпинделей выполняют дополнительные операции: растачивание центрального отверстия и 
внутреннее шлифование посадочных поверхностей.

Второстепенные операции: сверление смазочных отверстий; свер
ление и нарезание резьбы в мелких отверстиях; фрезерование лысок, 
скосов; точение фасок; прорезание канавок и т.п.



Погрешности установки. При установке на центровые отверстия 

возможен перекос заготовки и срезание неравномерного припуска 
вследствие неточного центрирования и получающегося несовпадения 
осей центровых отверстий. При фрезеровании на призмах возможны 
отклонения размера фрезеруемой площади вследствие колебаний 
фактических размеров вала в пределах допуска.

Погрешности обработки возникают в результате износа, затуп
ления и деформаций режущих инструментов, неравномерности 
припусков, неравномерной твердости заготовок, деформаций частей 
суппорта и станка, температурных деформаций заготовки и инструмента.

1.2. обрабоТка наружных поВерхносТей  
Тел Вращения лезВийным инсТруменТом

Детали всех трех классов обрабатываются на токарно-винторез
ных, токарнокопировальных, револьверных, карусельных, горизонтальных моногорезцовых станках, на вертикальных одношпиндельных и многошпиндельных автоматах.

На станках токарной группы обработка осуществляется в самоцен
трирующем патроне, центрах, патроне с поддержкой задним центром, 
на оправке (цилиндрической, разжимной, конической, цанговой, 
с гидропластмассой) (рис. 1.1).

Рис 1.1. Методы обработки детали на токарных станках

 В отношении припуска и точности метод универсален и ограни
чивается минимальной толщиной среза, которую удается получить 



лезвийным инструментом (для твердого сплава — 0,01 мм, для алмаза — 0,002 мм). Максимальная глубина резания лимитируется прочностью державки резца и наиболее слабого кинематического звена, 
а также мощностью и жесткостью станка. Самый большой припуск 
снимают на первой операции, самый малый — на окончательной.

Экономическая точность: по диаметру — 8 квалитет, по шерохо
ватости — Rа = 2,5 мкм; отклонение от цилиндричности до 0,08 мм 
на длине 300 мм. Достижимая точность по диаметру 6—7 квалитета 
обеспечивается методом пробных ходов.

Обточку жестких заготовок при l < 15d осуществляют с установкой 

в патроне. Обработку в центрах или в патроне с поддержкой задним 
центром применяют для легких валов, у которых l ≤12d. С целью 
устранения прогиба обработку валов выполняют в люнетах, если 
l > 12d. Обработку в центрах тяжелых валов изза интенсивного износа 
или образования задиров на центровых отверстиях не осуществляют. 
В этом случае вместо заднего центра на конце вала устанавливают 
люнет, а задний центр используют только для обработки шеек под 
люнет.

Обработку термообработанных деталей, имеющих поверхность 

5…8 квалитетов точности, с целью устранить влияние перераспределения остаточных напряжений, вызывающих несимметричные 
деформации (коробление) заготовок, разделяют на черновую, получистовую и чистовую, причем коробление устраняют последовательным снятием припуска на каждом этапе обработки.

Черновую обработку применяют для штампованных заготовок и за
готовок, прошедших обдирку. При этом обеспечиваются 14…17 квалитеты точности и шероховатость Rа = 20 мкм. Для повышения производительности на черновой обработке назначают максимальную 
глубину резания и подачу. На черновых операциях используют изношенные или неточные станки.

Получистовая обработка применяется при повышенных требова
ниях к точности геометрических форм и взаимного равсположения 
точных поверхностей. При этом обеспечиваются квалитеты точности 
9…13 и шероховатость обрабатываемой поверхности Rа = 10…5 мкм.
Глубину резания и подачу значительно уменьшают, а скорость резания повышают с целью уменьшения остаточных напряжений, образующихся в поверхностном слое заготовки в процессе резания.

Чистовую обработку применяют как окончательную, если квалитет 

не превышает 6…7 и шероховатость Rа = 2,5 мкм, и как промежуточную под отделочную обработку при шероховатости Rа = 1,25 мкм и 
ниже. Глубину резания назначают минимальной, обычно равной 
припуску на чистовую обработку, а подача ограничена заданной 
шероховатостью.



Обычно на токарной операции обрабатывают кроме цилинд
рических и другие поверхности — типа торцов, уступов, канавок, 
закруглений, используя при этом специальные резцы.

1.2.1. обрабоТка ТорцоВых поВерхносТей

Подрезание торцовых поверхностей в единичном и мелкосерий
ном производстве осуществляется на обычных токарных или револьверных станках, а в крупносерийном и массовом — на специальных 
торцеподрезных станках.

Торцы деталей, закрепленных в патроне, целесообразно подрезать 

проходными резцами, позволяющими применять более производительные режимы резания. Ими можно производить обработку торцов 
как от периферии к центру (рис. 1.2, а), так и от центра к периферии 
(рис. 1.2, б).

Чистовая обработка торцов осуществляется подрезными резцами в 

направлении как от периферии к центру (рис. 1.2, в), так и от центра 
к периферии (рис. 1.2, г). Подрезание торца с подачей резца от переферии к центру детали приводит к постепенному увеличению глубины 
резания — резец врезается в деталь, при этом торцовая поверхность 
получается вогнутой, процесс резания протекает неспокойно, а шероховатость поверхности ухудшается. При подаче подрезного резца 
от центра детали к периферии указанные отрицательные явления не 
наблюдаются. Однако применение этой схемы не всегда возможно 
изза трудности врезания резца и невозможности определить длину 
обрабатываемой детали методом пробных ходов.

Рис 1.2. Обработка торца детали, закрепленной в патроне

 Известен способ подрезания торцов широкими резцами. Однако 

точность обработки при этом снижается изза влияния погрешностей 
формы режущей кромки резца, а также его установки. Обработка 
широкими резцами осуществляется на револьверных станках при 
продольной подаче S. Резец закрепляется в револьверной головке.



В некоторых случаях торцовые поверхности обрабатывают двумя 

резцами, при этом давление на режущие кромки уравновешивается 
и работа протекает более спокойно, чем при использовании одного 
резца. 

При обработке детали в центрах подрезать торец можно со стороны 

задней бабки. Операция выполняется подрезным отогнутым резцом с 
применением полуцентра (рис. 1.3, а) или при использовании центрового отверстия на детали с предохранительной фаской (рис.1.3, б).

Рис. 1.3. Подрезание торца детали, установленной в центрах

1.2.2. обрабоТка сТупенчаТых поВерхносТей

Черновая и чистовая обработка ступенчатых деталей производится 

на одношпиндельных многорезцовых и гидрокопировальных полуавтоматах, вертикальных многошпиндельных автоматах, на токарных 
станках, оборудованных гидрокопировальными суппортами, и на 
универсальных токарновинторезных станках обычного типа.

В крупносерийном и массовом производстве ступенчатые детали 

обрабатывают на одно- и многошпиндельных вертикальных полуавтоматах с точностью до 11—12 квалитетов при предварительном 
обтачивании и по 11 квалитету — при чистовом. Размеры по длине 
выдерживаются по 11—12 квалитетам точности. При многорезцовой 
обработке на вертикальных многошпиндельных полуавтоматах последовательного действия благодаря обтачиванию поверхностей за 
несколько переходов можно достичь 7...9 квалитетов точности.

В мелкосерийном производстве ступенчатые детали обрабатыва
ются на токарных станках обычного типа и оборудованных гидрокопировальными суппортами.

Применение гидрокопировальных полуавтоматов оказывается 

целесообразным как в массовом, так и в серийном производстве.

При черновой обработке ступенчатых деталей на токарных стан
ках, когда в качестве заготовки взят прокат, важно правильно выбрать 
последовательность обработки отдельных ступеней.

Рассмотрим черновую обработку одного конца ступенчатого вала 

из проката диаметром 100 мм (рис. 1.4, а).

Возможные варианты обработки ступеней этого вала показаны 

на рис. 1.4, б–д.

По первой схеме (рис. 1.4, б) каждая последующая ступень обра
батывается отдельно после получения предшествующей ступени; при 
этом общая длина рабочего хода резца Lр будет составлять 400 мм, 
длина холостых перемещений Lх = 40 мм, глубина резания — от 11 
до 3,5 мм.

Рис. 1.. Схемы черновой обработки ступенчатых поверхностей

При обработке по второй схеме (рис. 1.4, в) Lр = 550 мм и Lх = 550 мм; 

по третьей схеме (рис. 1.4, г) Lр = 650 мм и Lх = 700 мм; по четвертой 
схеме (рис. 1.4, д) Lр = 800 мм и Lх = 800 мм.

Наименьшая длина как Lр, так и Lх получается при обработке по 

первой схеме. Следовательно, эта схема обеспечивает наибольшую 
производительность. Однако при недостаточной мощности станка 
работа с большой глубиной резания (t = 3,5…11 мм) может оказаться 
невыгодной. В этом случае наибольшая производительность будет 
иметь место при работе по четвертой схеме (см. рис. 1.4, д).

 На рациональный выбор той или иной схемы обработки сту
пенчатых деталей оказывает влияние и жесткость технологической 
системы.

Получение ступенчатых поверхностей во многих случаях связано с 

подрезанием уступов после продольного точения. В этих случаях чистовая обработка уступов чаще всего осуществляется после обработки 
всех цилиндрических участков ступенчатой детали (рис. 1.5, а).

Комбинированными резцами, пригодными как для обработки 

цилиндрических поверхностей, так и для подрезания уступов и про

резания канавок, чистовую обработку ступенчатых деталей наиболее 
целесообразно производить по схеме, приведенной на рис.1.5, б.

Рис. 1.. Две схемы чистовой обработки ступенчатых валов

Получение требуемых диаметров ступенчатых поверхностей и 

точного расположения уступов по длине связано со значительной 
затратой вспомогательного времени.

 Для автоматизации обработки ступенчатых деталей токари-но
ваторы В.Н. Трутнев, В.К. Семинский и другие создали различные 
конструкции механических копировальных устройств. Наиболее 
удачным является устройство В.К. Семинского для обтачивания 
ступенчатых деталей на токарном станке (рис. 1.6).

Рис. 1.. Приспособление для обтачивания ступенчатых валов