(2025年)模具设计与制造技术考试及答案

(2025年)模具设计与制造技术考试及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种模具材料更适合用于制造铝合金压铸模？A.Cr12MoV（冷作模具钢）B.H13（热作模具钢）C.45钢（碳素结构钢）D.ZL102（铸造铝合金）2.注射模中，为避免熔体充填时产生湍流，主流道与喷嘴的接触端通常设计为：A.球面凹坑（R1=R2+0.5mm）B.平面接触C.圆锥面（锥度1°-2°）D.锯齿形密封结构3.冲裁模中，当冲裁厚度为3mm的Q235钢板时，合理的双面冲裁间隙范围（相对于板厚）应为：A.2%-4%B.5%-8%C.8%-12%D.12%-15%4.热流道模具中，为防止熔体在流道内凝固，加热系统的温度控制精度通常需达到：A.±10℃B.±5℃C.±2℃D.±0.5℃5.塑料模分型面设计时，若制品外观面不允许有飞边，分型面应优先设置在：A.制品非外观面的最大轮廓处B.制品中心对称平面C.制品壁厚最薄处D.制品加强筋根部6.冷挤压模具中，为提高凸模抗疲劳性能，其工作部分的表面粗糙度Ra应控制在：A.1.6μm-3.2μmB.0.8μm-1.6μmC.0.2μm-0.4μmD.0.05μm-0.1μm7.压铸模中，为避免铝液充填时产生卷气，内浇口的流速通常控制在：A.10m/s-20m/sB.20m/s-30m/sC.30m/s-50m/sD.50m/s-70m/s8.模具数控加工中，为减少刀具磨损，加工淬火后硬度HRC58-62的Cr12MoV材料时，应优先选用：A.硬质合金刀具（涂层）B.高速钢刀具C.立方氮化硼（CBN）刀具D.金刚石刀具9.塑料模冷却系统设计中，冷却水的流速应控制在0.6m/s-1.5m/s，主要目的是：A.降低水泵能耗B.避免管道腐蚀C.增强对流换热效果D.防止水流噪声10.级进模中，为保证各工位冲压精度，通常采用的定距方式是：A.侧刃定距+导正销精定位B.挡料销定距C.固定卸料板导向D.浮动导料板限位二、填空题（每空1分，共20分）1.模具寿命通常分为________寿命和________寿命，前者指模具失效前完成的合格制件数量，后者指模具因磨损需刃磨或修复的周期内完成的制件数量。2.注射模主流道设计时，其锥度一般取________，以便凝料脱模；为减少熔体流动阻力，主流道内壁表面粗糙度Ra应不大于________。3.冲裁模间隙过大时，制件断面会出现________（特征）增大、毛刺________（变厚/变薄）的现象；间隙过小时，会导致模具刃口________（磨损/崩刃）加剧。4.压铸模的排气系统通常包括________和________，前者用于排出型腔初始空气，后者用于排出熔体充填时产生的气体。5.塑料模热流道系统按结构可分为________式、________式和阀针式，其中________式热流道可实现多浇口独立控制。6.模具表面强化处理中，TD处理（热扩散法碳化物覆层处理）可在模具表面形成________（化合物）覆层，显著提高________（性能）；PVD涂层（物理气相沉积）常用的涂层材料有________（举例1种）。7.冷冲模凸凹模加工中，当零件精度要求IT6级、表面粗糙度Ra0.2μm时，最终加工工序应采用________（工艺）；若零件材料为淬火后HRC60的Cr12MoV，可选用________（设备）进行加工。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述注射模浇注系统的组成及各部分的主要作用。2.冲裁模设计中，如何根据制件材料和厚度选择合理的冲裁间隙？需考虑哪些因素？3.压铸模为什么需要设计冷却系统？常用的冷却介质有哪些？设计时应遵循哪些原则？4.塑料模分型面选择的基本原则有哪些？举例说明外观面要求高的制品分型面设计要点。5.模具数控加工中，粗加工与精加工的工艺参数（切削速度、进给量、切削深度）选择有何区别？为什么？四、计算题（每题10分，共20分）1.某冲裁件形状为矩形，尺寸为100mm×50mm，材料为Q235钢（抗剪强度τ=300MPa），厚度t=2mm，采用平刃口冲裁模。计算：（1）冲裁力F；（2）若采用弹性卸料装置和下出件方式，总冲压力F总（已知卸料力系数Kx=0.03，推件力系数Kt=0.05，凹模内同时卡住的制件数n=3）。2.某注塑模模腔尺寸为φ50mm（直径），制品收缩率S=0.8%（平均收缩率），模具制造公差取制品公差的1/3（制品公差Δ=±0.3mm）。计算模具成型零件径向尺寸（按平均收缩率法）。五、综合分析题（20分）某汽车塑料仪表板注射模生产中，制品表面出现大面积缩痕（凹陷），且主要集中在加强筋根部和壁厚突变处。结合模具设计与成型工艺，分析可能的原因及解决措施。答案一、单项选择题1.B2.A3.B4.C5.A6.C7.B8.C9.C10.A二、填空题1.总；刃磨（或修复）2.2°-4°；0.8μm3.塌角（或圆角带）；变厚；崩刃4.排气槽；溢流槽5.开放式；针阀式（顺序式）；阀针（或顺序）6.VC（碳化钒）；耐磨性；TiN（或CrN、TiAlN等）7.磨削加工；线切割（或电火花成型）三、简答题1.注射模浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。主流道是熔体从注射机喷嘴进入模具的通道，需设计锥度便于凝料脱模；分流道将熔体分配到各型腔，需优化截面形状（如梯形、圆形）以减少压力损失；浇口控制熔体充填速度和补缩，影响制品质量（如尺寸精度、外观）；冷料穴储存喷嘴前端冷料，防止其进入型腔导致充不满或冷接痕。2.冲裁间隙选择需根据材料的强度、厚度和制件精度要求：材料强度高（如不锈钢）、厚度大时，间隙应取大值；材料塑性好（如纯铝）、厚度小时，间隙取小值。需考虑的因素包括：制件断面质量（间隙过小易产生二次剪切，间隙过大塌角和毛刺增大）、模具寿命（间隙过小刃口易崩刃，间隙过大磨损加剧）、尺寸精度（间隙过大制件弹性回复大，尺寸偏差大）。3.压铸模需要冷却系统的原因：铝液浇注温度高（600℃-700℃），模具持续受热会导致材料软化、磨损加剧，同时影响制品凝固速度（冷却不均易产生缩孔、变形）。常用冷却介质为水（或油、压缩空气）。设计原则：冷却通道应靠近型腔表面（距离8mm-15mm），确保均匀冷却；水流方向与熔体充填方向相反，增强热交换；避免冷却通道与模具结构（如型芯、滑块）干涉；冷却水进出口温差控制在5℃以内，保证温度均匀性。4.分型面选择原则：①确保制品留在动模（便于顶出）；②分型面应设在制品最大轮廓处（避免抽芯）；③外观面不设分型线；④减少飞边对制品精度的影响；⑤便于模具加工（如平面优于曲面）。例如，手机外壳外观面要求高，分型面应设置在背面非外观区域的最大轮廓处，避免分型线出现在正面，同时动模侧设计加强筋和卡扣，确保制品脱模时留在动模。5.粗加工与精加工工艺参数区别：粗加工时，切削速度较低（避免刀具过热）、进给量和切削深度较大（快速去除余量）；精加工时，切削速度较高（提高表面质量）、进给量和切削深度较小（减少切削力和变形）。原因：粗加工以效率为核心，需快速去除大部分材料；精加工以精度和表面质量为目标，需减小切削热和残余应力，避免刀具磨损导致尺寸偏差。四、计算题1.（1）冲裁力F=τ×L×t，其中L为冲裁周长=2×(100+50)=300mm=0.3m，t=2mm=0.002m，τ=300MPa=3×10^8Pa。F=3×10^8×0.3×0.002=1.8×10^5N=180kN。（2）总冲压力F总=冲裁力+卸料力+推件力。卸料力F_x=Kx×F=0.03×180=5.4kN；推件力F_t=Kt×F×n=0.05×180×3=27kN；F总=180+5.4+27=212.4kN。2.模具径向尺寸D_m=(D_s+D_s×S)-Δ/3，其中D_s为制品公称尺寸=50mm，S=0.8%=0.008，Δ=0.6mm（±0.3mm总公差）。D_m=50×(1+0.008)-0.6/3=50.4-0.2=50.2mm。模具尺寸标注为：50.2^+0.06mm（制造公差取Δ/3=0.2mm，通常上偏差为+Δ/3，下偏差为0）。五、综合分析题可能原因：（1）模具设计方面：①浇口位置不合理（如远离加强筋区域），导致熔体补缩不足；②冷却系统设计不均（加强筋处冷却过快，表层凝固后内部收缩无熔体补充）；③模具壁厚设计不合理（加强筋与本体壁厚差超过3:1，导致收缩差异大）；④排气不良（熔体充填时气体残留，局部压力不足）。（2）成型工艺方面：①注射压力不足（无法有效补缩）；②保压时间过短（熔体冷却收缩时未及时补料）；③熔体温度过高（冷却时间延长，收缩量增大）；④模具温度过低（表层快速凝固，内部收缩无法传递压力）。解决措施：（1）模具优化：①调整浇口位置（在加强筋附近增设扇形浇口）；②优化冷却回路（在加强筋对应模具背面增加随形冷却通道，降低局部冷却速度）；③修正制品结构