2025年江苏省职业院校技能大赛中职组(新材料智能生产与产品检验)参考试题(附答案)

2025年江苏省职业院校技能大赛中职组(新材料智能生产与产品检验)参考试题(附答案)模块一：新材料智能生产（实操）任务描述某企业需生产一批“无人机机翼用碳纤维增强环氧树脂复合材料板”（以下简称“复合板”），规格为300mm×200mm×5mm，要求拉伸强度≥1200MPa，弯曲强度≥1500MPa，外观无可见气泡、裂纹。请利用给定设备完成从原料配比到模压成型的全流程操作，并通过PLC控制系统完成工艺参数设置与监控。设备与材料1.设备：自动混料机（型号HL-50，最大容量50L，转速0-500rpm可调）、智能模压机（型号MY-100T，温度0-200℃可调，压力0-100MPa可调，带PLC控制模块S7-200SMART）、电子秤（精度0.1g）、红外测温枪、防护装备（手套、护目镜）。2.材料：环氧树脂E-51（密度1.16g/cm³）、碳纤维短切毡（面密度300g/m²，长度6mm）、脱模剂（水性硅油）。操作步骤与评分标准（总分100分）1.原料准备（20分）-任务要求：按质量比树脂:纤维=7:3称取原料（目标产品质量约1.2kg）。-操作流程：①清洁电子秤，校准零点（2分）；②计算树脂质量：1.2kg×7/10=840g，纤维质量：1.2kg×3/10=360g（3分）；③称取环氧树脂（误差≤±5g，5分）；④称取碳纤维短切毡（误差≤±3g，5分）；⑤检查原料包装无破损、无受潮（5分）。-评分：误差超范围每处扣2分，未校准扣2分，未检查原料扣3分。2.混料操作（25分）-任务要求：将树脂与纤维均匀混合，无纤维团聚。-操作流程：①启动混料机，检查搅拌桨无异物（3分）；②设置混料参数：转速300rpm，时间5分钟（5分）；③先加入树脂，再分3次加入纤维（每次间隔30秒）（5分）；④混料结束后取样观察，纤维分散均匀（无直径＞2mm团聚体）（8分）；⑤关闭混料机，清理出料口残留物料（4分）。-评分：参数设置错误扣3分，未分次加料扣3分，团聚体超标每处扣2分，未清理扣2分。3.模压成型与PLC控制（40分）-任务要求：使用模压机完成复合板成型，工艺参数：模具温度120±5℃，压力10±1MPa，保压时间30分钟，冷却至50℃以下脱模。-操作流程：①模具预处理：清洁模腔，涂抹脱模剂（均匀无遗漏）（5分）；②PLC程序设置：-温度控制：设定加热段（0-20分钟升温至120℃）、保压段（20-50分钟保温120℃）、冷却段（50分钟后启动水冷至50℃）（8分）；-压力控制：升温至100℃时加压至10MPa，保压至冷却段开始（8分）；③投料：将混合物料均匀铺入模腔（厚度均匀，边缘无缺料）（5分）；④合模启动：确认安全门关闭，启动模压机（3分）；⑤过程监控：每5分钟记录温度、压力（误差≤±2℃、±0.5MPa）（6分）；⑥脱模：冷却至48℃时开模，用专用工具取出板材（无刮伤）（5分）。-评分：模具未清洁扣3分，脱模剂遗漏扣2分；PLC参数错误每处扣3分；投料不均匀扣3分；未记录数据每次扣1分，超差每次扣2分；脱模刮伤扣3分。4.安全与5S管理（15分）-要求：操作过程佩戴护目镜、手套（3分）；设备使用后断电、清理台面（5分）；废料分类（树脂废料入专用桶，纤维废料入回收袋）（7分）。-评分：未佩戴防护扣3分，未断电扣2分，未清理扣3分，废料混放扣5分。模块二：产品检验（实操）任务描述对模块一生成的复合板进行尺寸、外观、力学性能及成分检验，判断是否符合企业标准（Q/XYZ001-2024）。设备与标准1.设备：游标卡尺（精度0.02mm）、工业相机（分辨率2000万像素，带图像分析软件）、电子万能试验机（型号WDW-50，最大载荷50kN）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR，教学简化版）。2.标准：-尺寸：300±0.2mm（长）×200±0.2mm（宽）×5±0.1mm（厚）；-外观：无直径＞0.5mm气泡，无长度＞2mm裂纹；-力学性能：拉伸强度≥1200MPa（试样尺寸150mm×15mm×5mm），弯曲强度≥1500MPa（试样尺寸80mm×10mm×5mm）；-成分：红外光谱中1730cm⁻¹（C=O）峰强比1240cm⁻¹（C-O-C）峰强≤0.3（固化完全标志）。操作步骤与评分标准（总分100分）1.尺寸测量（20分）-操作流程：①校准游标卡尺（3分）；②测量长度（取左、中、右三点，取平均值）（5分）；③测量宽度（取前、中、后三点，取平均值）（5分）；④测量厚度（取四角及中心五点，取平均值）（5分）；⑤记录数据并判断是否合格（2分）。-评分：未校准扣3分，测量点数不足每处扣2分，数据未记录扣2分，判断错误扣5分。2.外观检测（25分）-操作流程：①工业相机设置：距离板材30cm，光线均匀（无阴影）（5分）；②拍摄正、反面及边缘图像（各2张）（5分）；③图像分析：使用软件识别气泡（直径＞0.5mm标记）、裂纹（长度＞2mm标记）（8分）；④人工复核标记区域（5分）；⑤出具结论（“合格”或“不合格”）（2分）。-评分：相机参数错误扣3分，拍摄角度不全扣3分，软件识别漏标每处扣2分，未复核扣3分，结论错误扣5分。3.力学性能测试（40分）-操作流程：①制样：用线切割机截取拉伸试样3个、弯曲试样3个（尺寸误差≤±0.1mm）（8分）；②拉伸测试：-夹持试样（两端夹持长度20mm，对中偏差≤0.5mm）（5分）；-设置速度2mm/min，直至断裂，记录最大载荷（5分）；-计算强度：σ=P/(b×h)（P为载荷，b=15mm，h=5mm）（5分）；③弯曲测试：-支撑跨度64mm（4倍厚度），加载速度1mm/min（5分）；-记录最大载荷，计算强度：σ=3PL/(2bh²)（P为载荷，L=64mm）（5分）；④判定：3个试样强度均≥标准值则合格（2分）。-评分：制样尺寸超差每个扣2分；夹持偏差超范围扣3分；速度设置错误扣3分；公式计算错误每处扣2分；判定错误扣5分。4.成分分析（15分）-操作流程：①样品处理：取板材边缘碎屑约2mg，与KBr混合压片（3分）；②红外光谱扫描：波数范围4000-400cm⁻¹，扫描32次（5分）；③谱图分析：找到1730cm⁻¹和1240cm⁻¹峰，测量峰高比（5分）；④判定：峰强比≤0.3为合格（2分）。-评分：压片不均扣2分，扫描次数不足扣2分，峰位识别错误扣3分，判定错误扣5分。模块三：理论知识（笔试）一、单项选择题（每题3分，共30分）1.碳纤维属于（）材料。A.金属B.无机非金属C.高分子D.复合材料2.环氧树脂固化后性能提升的主要原因是（）。A.分子链变长B.形成三维网状结构C.结晶度增加D.分子量分布变窄3.模压成型中，保压时间过短最可能导致（）。A.产品厚度不均B.固化不完全C.表面粗糙D.纤维断裂4.红外光谱中，C=O官能团的特征吸收峰约为（）。A.3400cm⁻¹B.1730cm⁻¹C.1240cm⁻¹D.800cm⁻¹5.电子万能试验机测试拉伸强度时，试样断裂位置应在（）。A.夹持端B.标距中间C.任意位置D.标距外二、判断题（每题2分，共20分）1.混料时纤维一次性加入会导致团聚（）。2.模压机加热前需先加压（）。3.工业相机检测外观时，光线不均匀会影响结果（）。4.弯曲强度测试中，跨度越大，测得强度越高（）。5.红外光谱分析时，KBr压片需干燥