2025年大学大四（材料成型及控制工程）模具寿命与失效分析试题及答案

2025年大学大四（材料成型及控制工程）模具寿命与失效分析试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.模具失效的主要形式不包括以下哪种？A.磨损B.变形C.断裂D.生锈2.影响模具寿命的主要因素不包括？A.模具材料性能B.模具制造精度C.模具使用环境温度D.操作人员的经验3.以下哪种模具材料的韧性相对较好？A.Cr12MoVB.T10AC.45钢D.H134.模具磨损的主要原因是？A.模具材料硬度低B.模具表面粗糙度大C.模具在工作时与工件间的相对运动D.模具设计不合理5.模具疲劳断裂通常发生在？A.模具表面B.模具内部应力集中部位C.模具边缘D.模具中心6.防止模具变形的措施不包括？A.合理设计模具结构B.采用合适的加工工艺C.提高模具材料硬度D.控制模具的工作温度7.模具表面处理技术可以提高模具的？A.硬度B.韧性C.疲劳寿命D.以上都是8.以下哪种模具失效形式是由于交变载荷引起的？A.磨损B.疲劳断裂C.塑性变形D.脆性断裂9.模具寿命的定义是？A.模具从投入使用到报废的时间B.模具正常工作的时间C.模具能够生产合格产品的数量D.模具维修后的使用时间10.分析模具失效原因时，常用的方法不包括？A.金相分析B.力学性能测试C.化学分析D.外观检查第II卷（非选择题共70分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请将答案填写在相应的横线上。1.模具失效是指模具丧失了______________________的能力。2.模具磨损可分为______________________磨损、______________________磨损和______________________磨损。3.模具材料的选择原则包括______________________、______________________、______________________和______________________。4.提高模具寿命的途径有______________________、______________________、______________________和______________________。5.模具疲劳失效的过程包括______________________、______________________和______________________三个阶段。（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。1.简述模具磨损的类型及特点。2.影响模具疲劳寿命的因素有哪些？3.防止模具断裂的措施有哪些？4.模具表面处理技术有哪些种类？（三）材料分析题（共20分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：某模具在使用过程中出现了早期断裂现象。经过分析，发现模具材料的化学成分符合要求，但硬度偏低，金相组织存在不均匀现象。模具在加工过程中，加工工艺不合理，导致模具内部存在较大的残余应力。在使用时，模具承受较大的冲击载荷。问题：1.请分析该模具断裂的主要原因。（10分）2.针对这些原因，提出相应的改进措施。（10分）（四）案例分析题（共10分）答题要求：阅读以下案例，回答问题。案例：某注塑模具在生产过程中，产品出现尺寸精度超差的问题。经过检查，发现模具型腔表面有明显的磨损痕迹。进一步分析发现，模具所使用的材料耐磨性不足，模具的冷却系统设计不合理，导致模具在工作过程中温度过高，从而加剧了模具的磨损。问题：1.请分析该模具磨损导致产品尺寸精度超差的原因。（5分）2.如何改进该模具以提高其使用寿命和产品质量？（5分）（五）设计题（共10分）答题要求：根据以下要求设计一个模具寿命提高方案。需要设计一个冲压模具，用于生产汽车零部件。该模具在使用过程中容易出现磨损和断裂现象，请提出一个提高该模具寿命的方案，包括模具材料的选择、表面处理工艺、加工工艺优化以及使用过程中的注意事项等。答案：第I卷答案1.D2.D3.C4.C5.B6.C7.D8.B9.C10.D第II卷答案（一）填空题答案1.正常工作以完成规定功能2.磨粒；粘着；疲劳3.使用性能；工艺性能；经济性；可加工性4.合理选材；优化设计；提高加工质量；正确使用与维护5.裂纹萌生；裂纹扩展；最终断裂（二）简答题答案1.磨粒磨损：由硬颗粒或硬突起物在模具表面滑动或滚动引起，使模具表面产生擦伤和磨损。粘着磨损：两接触表面在相对运动时，由于分子间作用力使材料局部粘着，随后粘着点被剪切而引起的磨损。疲劳磨损：交变载荷作用下，模具表面产生疲劳裂纹并扩展，导致材料剥落形成麻点或凹坑。2.材料性能、应力状态、加载频率、表面质量、工作温度等。3.合理选材、优化设计、控制加工质量、避免过载、定期检测与维护等。4.化学热处理、表面涂层、激光表面处理、电火花表面强化等。（三）材料分析题答案1.主要原因：模具材料硬度偏低，金相组织不均匀，加工工艺不合理导致内部残余应力大，使用时承受较大冲击载荷。2.改进措施：更换合适硬度和性能的模具材料，优化加工工艺消除残余应力，对模具进行适当的预处理提高韧性，在使用中避免冲击载荷过大，可对模具进行缓冲设计等。（四）案例分析题答案1.模具磨损导致型腔尺寸变化，影响产品成型尺寸精度。冷却系统不合理使模具温度高，加剧磨损，进一步影响尺寸精度。2.更换耐磨性好的模具材料，优化冷却系统，合理设计冷却通道布局和冷却介质参数，定期检查模具磨损情况并及时修复或更换易损部件。（