《船舶机械制造工艺学》

《船舶机械制造工艺学》复习题

一. 填空题

1.加工误差可分为：系统误差及随机误差。

2.系统误差可分为：常值系统误差及变值系统误差。

3.加工误差的统计方法主要有分布曲线法及点图法。

4.机械制造系统一般由物质子系统、信息子系统与能量子系统等组成。

5.工艺过程由铸锻造、机械加工、热处理、装配等工艺过程组成。

6.机械加工过程由工序、安装、工位、工步、走刀组成。

7.生产类型可分为单件生产、成批生产和大量生产。

8.机械零件的加工质量包括：加工精度及表面质量。

9.影响加工精度的机床误差主要有以下几个方面：机床主轴的误差；机床导轨

的误差；机床轴线与导轨的平行度误差；机床传动链误差。

10.机床主轴的回转误差可以分为三种基本形式：纯径向跳动、纯角度摆动和

纯轴向窜动。

11.车削时轴承孔误差对加工精度影响较小；主轴颈误差对加工精度影响较大。

12.镗孔时主轴颈误差对加工精度影响较大；轴承孔误差对加工精度影响较小。

13.工艺系统由机床、夹具、工件所组成的系统。

14.工件定位精基准的选择原则：基准重合原则、基准统一原则、自为基准

原则、互为基准原则。

15.工件在机床上的安装方法有：直接找正安装、划线找正安装、采用夹具

安装。

16.夹具的组成：定位元件、夹紧机构、夹具体、其他元件及装置。

17.钻床夹具的组成：定位元件、夹紧装置、对刀引导元件、连接元件

及夹具体。

18.一批零件的加工工序数目，随一定条件下的工艺特点和组织形式而改变。在解决这

个问题时，可以采用原则上完全不同的方法，即工序集中和工序分散。

19.零件加工工艺基准主要有定位基准、测量基准、装配基准三种。

20.工序加工余量的影响因素主要有：前道工序的表面粗糙度、前道工序的尺寸

公差、前道工序造成的空间偏差、本工序的安装误差等四个方面。

21.当零件的加工质量要求较高时，常将工艺路线分成四个阶段，包括粗加工阶段、半

精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段。

22.按在生产过程中的不同用途，可将零件的基准分为设计基准、工序基准两大类。

23.再生颤振是自激振动的一种解释机理。产生再生颤振的两个基本条件是重叠切

削、振动频率与工件转速的比值。

24.当依此加工一批零件时，误差的大小保持不变，或按一定的规律变化。前者称

为常值系统误差，后者称为变值系统误差。

25.工序尺寸的公差标注一般采用入体原则（P95）

26.在机加工中，切削速度、吃刀量（切削深度）和走刀量称之为切削用量。

27.一般生产过程主要包括下列过程：生产技术准备过程、毛坯制造过程、加

工过程、产品装配过程、辅助劳动过程。

28.零件在加工以后的几何参数（尺寸、形状和位置）与理想零件的几何参数相符合的

程度，称之为加工精度。

29.装配精度包括：尺寸精度、位置精度、相对运动精度和接触精度。

30.制定装配工艺规程的基本原则：保证产品装配质量、满足装配周期要求、

钳工装配工作量尽可能小、减少装配成本。

31.装配组织形式分为：固定式装配及移动式装配。

32.保证装配精度的方法：互换法、选择装配法、修配法及调整法。

33.调整装配法分为：可动调整法、固定调整法及误差抵消调整法。

34.装配工艺中选配法还可分为三种：直接选配法、分组选配法、复合选配法。

35.加工机座轴承孔时，为了实现基准重合应选择上平面、侧边缘作为定位基准。

36.为了保证主轴颈的加工精度，它的精加工应安装排在曲柄销的精加工后。

37.表面微观几何形状特征包括: 表面粗糙度及表面波度。

38.加工表面的表面物理力学性能包括: 表面层的冷作硬化、表面层的金相组织变化

及表面层的残余应力。

39.影响切削加工表面粗糙度的刀具几何参数因素有：刀尖圆弧半径、主偏角

及副偏角。

40.影响磨削加工表面粗糙度因素主要有: 冷却润滑液、砂轮的粒度和硬

度、磨削速度以及磨削径向进给量与光磨次数及工件圆周速度和轴向进给量。

41.磨削烧伤包括: 回火烧伤、淬火烧伤及退火烧伤。

42.磨削烧伤表现主要有: 彩色氧化膜、残余应力及微裂纹。

43.磨削加工时，磨削表面去除材料可分为三种模式：、

及。

44.光整加工方法包括：超精研加工、珩磨、研磨及抛光。

45.机械加工中的振动包括：自由振动、强迫振动及自激振动。

46.防治自激振动产生的装置有: 阻尼减振器、动力式吸振器及冲击式减振器。

二.问答题

1.什么是生产纲领？确定生产批量的主要依据有哪些因素？

生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。

考虑因素：市场需求及趋势

生产组织安排的方便性

产品制造的工作量

生产资金的投入

制造的生产率和成本

2.何谓生产类型？生产类型对工艺过程有何影响？

●是指企业生产专业化程度的分类，根据生产纲领和产品品种的多少，可分为单件

生产﹑成批生产和大量生产。

●影响：生产类型不同，产品和零件的制造工艺、所用的设备、工艺装备和生产组

织形式也不同。例:夹具、技术人员方面不同。

3.生产过程与工艺过程的含义是什么? 两者的主要组成部分有哪些?

生产过程：从原料或半成品转变成为成品的多种劳动过程，分为(1)生产技术准备过程。

(2)毛坯制造过程。(3)加工过程。(4)产品装配过程。(5)辅助劳动过程。

工艺过程：生产过程中，按一定顺序逐步改变生产对象的形状(铸造、锻造等)、尺寸(机加工)、位置(装配)和性质(热处理及表面处理)，使其成为成品或半成品的这部分主要过程。分为铸造、锻造、机械加工、热处理、装配等工艺过程。

4.为什么普通车床床身导轨在水平面的直线度要求高于垂直面的直线度

要求？（画图分析明）

书上第15页下面的图和分析。

5.零件表面粗糙度对零件的使用性能有何影响？

●粗糙度过大，凸峰接触，压强大，油膜破坏，处于干摩擦。

●粗糙度过小，接触面间产生较大亲和力，润滑油储存困难。

6.零件表面质量对零件的耐蚀性有何影响？

1)表面质量对耐磨性的影响

a)表面粗糙度：表面粗糙度越小，耐磨性越好

b)表面纹理：圆弧状、凹坑状表面纹理耐磨性好；尖峰状表面纹理耐磨性差

c)表面层物理力学性能：冷作硬化能使零件耐磨性提高

2)表面质量对零件疲劳强度的影响

a)表面粗糙度：表面粗糙度越小，工件疲劳性越好

b)表面层物理力学性能：适度冷作硬化提高零件的疲劳强度，过度冷作硬化降

低工件疲劳强度

3)表面质量对两件耐腐蚀性的影响

表面粗糙度凹谷处表面裂纹腐蚀最严重

4)表面质量对零件配合性质的影响

表面粗糙度、冷作硬化、表面金相组织变化都影响工件的装配

5)表面质量对零件接触刚度的影响

表面粗糙度越小，工件接触刚度越高

7.何谓“基准重合”与“基准统一”，请各举一例，并画简图加以说明。

1)基准重合：尽可能采用设计基准作为定位基准。

2)基准统一：尽可能使多的加工表面都用同一组精基准定位。

建议仔细阅读课本P84-85辅助理解

8.夹具在机械加工中的主要有哪些作用？铣床夹具有什么特点？

1)作用：

a)保证加工精度，降低工人技术要求

b)提高劳动生产率，降低生产成本

c)扩大机床工艺范围

d)减轻工人劳动强度

2)铣床夹具特点：

a)夹紧力大，足够的强度和刚度

b)设有定位键

c)设有对刀装置

9.为什么说夹紧不等于定位?

1)定位：在进行机加工前，使工件在机床或夹具上，占据某一正确位置的过程

2)夹紧：工件定位后，通过一定的机构给工件施以一定的力，避免工件因受切削力

或重力等力的作用而改变原有的位置

10.零件加工的过定位是否允许？为什么？举例说明。

1)过定位将使工件定位不确定，在夹紧后，工件或定位元件变形，一般情况下不允

许过定位；在一定条件下，视为重复限制的自由度的支承点之间并未相互干涉，可采用过定位。

2)例如在滚齿机或插齿机上加工齿轮时，常常是以齿坯的孔和端面为定位基准，用

心轴及支承定位。

11.机械加工工艺规程设计原则有哪些？

答：（1）零件的工艺过程要能可靠地保证图纸上所有技术要求的实现；（2）确保以最经济的办法获得所要求的年生产纲领，也就是说，人力、物力消耗最少而生产率足够高。

12.何为误差复映规律？请用此规律说明多次走刀可以提高零件加工尺寸精度的原因。

答：在生产中，任何一种工件的毛坯的尺寸、形状都有一定的误差，这些误差在机加工时使切削深度不断地变化，因而引起切削力的变化，使工艺系统产生相应地变形。切深

大时，切削力及产生的位移也大；切深小时，切削力及产生的位移也小。故加工后工件表面上仍留着与毛坯表面相类似的，但数值已经大大缩小的尺寸或形状误差，这种现象称为“误差复映”；原因25页；

13.气缸套为铸件，其内孔与外圆面严重不同轴（即壁厚不均匀）。请分析加工时，粗基准如何选择？为什么？

答：气缸套为铸件，壁厚不均匀时，其粗基准应选内腔，以它定位来加工外圆面，再以外圆面定位来加工内腔，这样可以保证气缸套的壁厚均匀，使用中气缸套表面性能基本相同，磨损均匀。

14.夹具设计时，工件夹紧基本要求有哪些？

答：1）保证夹紧可靠。

2）夹紧力合适。

3）加紧机构应结构简单、紧凑，应具有适当机械化程度，制造容易、维修方便、减轻劳动强度、缩短辅助时间、提高生产效率。152页

15.活塞为铸件，其内孔与外圆面严重不同轴（即壁厚不均匀），请分析加工时粗基准如何选择？

答：由于壁厚不均匀，用内腔作为粗基准车出外圆，再以外圆作以后各工序的精基准，在这种方案中活塞的壁厚将是均匀的，但加工余量不均匀。

16.车床与磨床的夹具设计特点有哪些？

答：

1.一般用于加工回转件，所以大部分是定心夹具，如卡盘类及定位心轴。

2.结构紧凑、尺寸小、重量轻、重心尽可能靠近回转轴线。

3.对回转轴线不规则工件要有平衡措施。

4.夹具与机床连接方式因机床而异。

采用长柄（锥柄）连接夹具；

采用过渡盘连接夹具。

5.去除外缘尖角及凸出部分，必要时加防护罩。

17.什么是特种加工？试述特种加工对材料可加工性和零件结构工艺性等的影响

1提高材料的可加工性

2.改变零件的典型工艺路线

3.改变了试制新产品的模式

4.影响了零件的结构设计

5.改变了传统零件工艺结构的评价标准

6.成为微细加工的主要手段

18.试述电解磨削的原理及特点，并绘出电解磨削的原理图。

答：电解磨削是靠金属的溶解（95~98%）和机械磨削（2~5%）的综合作用来实现加工的。

特点：

1.磨削力小，生产率高

2.加工精度高，表面质量好

3.设备投资较高

4.加工范围广，效率高

原理图见书P125

19.试述电火花线切割的原理及特点，并绘出电火花线切割的原理图。答：状工具电极与工件之间产生脉冲放电蚀除金属进行切割加工，并通过它与工件之间产生预定的运动轨迹达到规定的切割形状要求。

加工特点：

1.一般采用水或水基工作液（乳化液）：不会引燃起火等，电解效应→Ra↓。

2.一般没有稳定电弧放电状态，由于工具电极和工件始终有相对运动。

3.电极与工件之间存在着“疏松接触”式轻压放电现象。

4.省掉了成型的工具电极，电极的制造费用↓，加工周期短，适合于新产品的试制。

5.电极丝细，可加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件。

6.由于单位长度金属丝的损耗较少，从而对加工精度影响小，工具电极的损耗对工件加工精度影响小。

7.工件蚀除量小，材料利用率和生产率高，适合于Cu-W、Cu-Au电极的制造。

8.自动化程度高。

20试述激光加工的原理、特点及应用范围

答：激光加工是利用光能量进行加工的一种方法，通过一系列光学系统、把激光束聚焦成一个极小的光斑，获得105～1013W／cm2的能量密度以及万度以上高温，从而能在千分之几秒甚至更短的时间内使各种物质熔化和气化，在工件表面形成凹坑，同时熔化物被气化所产生的金属蒸气压力推动，以很高的速度喷射出来，以达到蚀除被加工工件的目的。

特点：

1.不存在刀具损耗和机械加工所引起的变形

2.加工范围广，不受材料和形状的限制

3.加工速度快、生产效率高、热影响区小，精微加工一孔时间为0.001s。

4.可穿过空气、惰性气体和光学透明介质对工件加工，工艺柔性大。

应用范围：

1.激光打孔；2激光切割；3.激光焊接；4激光热处理

21柴油机机座轴承孔加工有哪些技术要求，如何选择定位基准？

技术要求：保证各孔的尺寸精度、同轴度和轴承座孔的轴线与机座上平面平行度等精度要求。

定位：

下平面与侧边缘作定位基准，孔轴线与上平面平行度误差上升(粗基准)；

上平面与侧边缘作定位基准，孔轴线与上平面平行度误差下降(精基准)；

22柴油机连杆加工有哪些主要技术要求？如何选择定位基准？

答：

技术要求：

1）尺寸、形状精度

（1）大小端孔采用H7。

（2）圆度、圆柱度、两孔距的要求。

2）位置精度

（1）大小端孔轴线平行度。

（2）大小端孔轴线与杆身轴线垂直并相交。

3）表面粗糙度

定位基准选择：

（1）以大小端平面、小端孔和大端侧面（工艺凸台）

优点：实现定位基准统一，实现端面夹紧。

（2）以大端孔、大端的端面和小端孔定位。

（3）大、小端面，大端侧面及小端孔定位。

（4）以小端上2个凸台+大端一侧面凸台，可保证基准统一。

23.试述柴油机曲轴的加工特点与定位基准选择

答：加工特点

1）曲轴形状复杂

多曲柄、曲柄销和主轴颈不在同一轴线上；多曲柄在空间互成120°，不平衡。

2）曲轴刚性差

细长轴，长径比（L/D）=10～20，采用中心架，双边同时转递扭矩机床。

3）技术要求高

平行度要求：

以主轴颈(main journal)为基准，加工曲柄销。

主轴颈径向圆跳动

主轴颈应在同一安装中进行加工；为了达到曲柄夹角和曲柄半径尺寸的要求，采用专用夹具。

定位基准选择：

通常用：顶针孔+主轴颈

1）.小型模锻曲轴：

主轴颈、法兰外圆和端面加工－顶针孔；

曲柄销加工: 以主轴颈与角度定位销。

2）.中大型自由锻曲轴：

主轴颈、法兰(flange)外圆、端面的粗加工以顶尖孔为定位基准

3）.铸造整体式：

主轴颈粗加工以顶针孔为定位基准；法兰外圆+小端顶针孔。

曲柄销粗加工: 主轴颈、法兰外圆和端面以及曲柄销的轴线为定位基准

24.柴油机曲轴零件的位置精度要求有哪些？在加工中如何保证曲轴的位置精度要求？

答：位置精度

（1）主轴轴线径向圆跳动:

高速机: 0.02～0.04mm；

大中型: 0.04～0.08mm。

（2）曲柄销与主轴颈平行度≤0.01mm/100mm。

（3）曲柄交角≤±15’。

（4）法兰端面与曲轴轴线垂直:

端面跳动误差≤0.03～0.05mm

（5）法兰外圆对曲轴轴线的径向圆跳动≤0.02～0.05mm 。

（6）臂距差: 0.075～0.1mm /m。

25.在船舶柴油机的装配过程中，保证装配精度的方法有哪些？试分析它们的特点及应用场合。

答：

1）互换法

（1）完全互换法(complete interchangeability)

特点：

装配容易、工人技术水平要求不高，装配生产率高，装配时间定额稳定，易于组织装配流水线生产，企业间协作、维修与备品问题也易于解决。

多用于精度要求不高的少环数尺寸链。

（2）大数互换法（不完全互换法）

不完全互换法应用于大批大量生产中，在装配精度要求高和尺寸链环数较多的情况下使用，显得有优越性。

2）选择装配法

（1）直接选配法(direct trial and error procedure)

优点：事先不分组，达到很高的装配精度；

缺点：装配工人技术要求高，装配时间不易控制，不适合大批量生产。

（2）分组装配法(packet assembling)

特点：

一般可用于组成环公差都相等的装配链，分组数不宜太多，否则增加检验工时与费用。

（3）复合选配法

特点：提高装配精度，减少分组数。

3）修配法

特点：高的装配精度，但增加一道修配工序，要求技术熟练工人，修配时间难定，且不易保证装配流水线生产要求。

用于单件、小批、组成环较多，装配精度又高。

4）调整法(method of adjustment)

（1）可动调整法

（2）固定调整法

（3）误差抵消法

26.阐述装配工艺规程制定的基本原则。

答：

1）保证产品装配质量。

2）满足装配周期要求（需保证机械零件加工基础之上）。

3）钳工装配工作量尽可能小，实现装配自动化。

4）减少装配成本。