2025年模具设计技术试题及答案

2025年模具设计技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种模具结构适用于成型带有侧孔或侧凹的塑件且需自动脱模？A.单分型面注射模B.双分型面注射模C.斜导柱抽芯注射模D.热流道注射模答案：C2.模具材料选择时，若需成型高硬度金属材料（如不锈钢）的冲压模，优先考虑的材料是？A.45钢（调质处理）B.Cr12MoV（淬火+低温回火）C.718H（预硬钢）D.H13（热作模具钢）答案：B（Cr12MoV为高碳高铬冷作模具钢，耐磨性、淬透性优异，适合高硬度材料冲压）3.注射模中，主流道衬套与定模板的配合通常采用？A.H7/h6间隙配合B.H7/m6过渡配合C.H7/k6过盈配合D.无固定要求，直接粘接答案：B（过渡配合确保定位准确且便于拆卸）4.冷冲模中，凸模与凹模的间隙对冲压件质量影响显著。对于厚度1mm的Q235钢板落料，合理的单边间隙范围是？A.0.01-0.03mmB.0.05-0.10mmC.0.12-0.18mmD.0.20-0.25mm答案：C（Q235为软钢，落料间隙一般取料厚的12%-18%，1mm×12%=0.12mm，1mm×18%=0.18mm）5.热流道系统中，针阀式热嘴与开放式热嘴的主要区别是？A.针阀式需额外动力（如气缸）控制浇口开闭，开放式靠熔体压力自然充模B.针阀式适用于低粘度塑料，开放式适用于高粘度塑料C.针阀式浇口痕迹更明显，开放式浇口痕迹小D.针阀式热流道成本更低答案：A6.塑料模设计中，塑件收缩率的确定需考虑多因素。以下哪项对收缩率影响最小？A.塑料品种（如PP与PC）B.模具冷却速度C.塑件壁厚（2mm与6mm）D.模具表面粗糙度（Ra0.8与Ra3.2）答案：D（表面粗糙度主要影响脱模和外观，对收缩率影响较小）7.压铸模设计中，为避免液态金属充填时产生涡流和裹气，内浇口的设计应满足？A.内浇口厚度尽可能大（≥5mm）B.内浇口方向与型腔壁垂直C.内浇口截面为圆形D.内浇口应引导金属液沿型腔壁平缓充填答案：D8.模具失效形式中，以下哪项属于“磨损失效”？A.冲裁模凸模刃口崩裂B.注塑模型腔表面出现龟裂纹C.冷挤压模工作表面因摩擦产生划痕D.热锻模因反复热应力导致的热疲劳开裂答案：C9.汽车覆盖件拉深模设计中，压边圈的主要作用是？A.提高模具刚性B.防止板料起皱C.控制材料流动速度D.B+C答案：D（压边圈通过施加压边力，既防止起皱，又控制材料流入凹模的速度）10.增材制造（3D打印）技术在模具制造中的应用优势不包括？A.可制造传统加工无法实现的随形冷却水道B.降低复杂模具的加工成本C.提高模具材料的强度和硬度D.缩短模具开发周期答案：C（3D打印模具材料的力学性能通常略低于传统锻造材料）二、填空题（每空1分，共20分）1.注射模中，______是指模具闭合时用以定位和导向的零件，常见结构有导柱导套和锥面定位。答案：导向机构2.冷冲模凸凹模间隙的合理选择需考虑材料______、厚度及冲压工艺类型（落料/冲孔）。答案：力学性能（或“强度”“塑性”）3.塑料模分型面的选择应优先保证塑件______，避免在外观面留下分型线痕迹。答案：外观质量4.热作模具钢（如H13）的热处理工艺通常为______+高温回火，以获得良好的热强性和热疲劳性能。答案：淬火5.压铸模中，______系统的作用是将液态金属平稳引入型腔，并排出型腔中的气体。答案：浇注6.模具寿命是指模具从投入使用到______为止的总生产数量，其影响因素包括材料性能、热处理质量、使用条件等。答案：失效（或“无法满足产品质量要求”）7.注射模顶出机构设计时，顶出力应作用在塑件______部位（如加强筋、凸台），避免顶白或顶穿。答案：刚性强（或“强度高”）8.冷挤压模设计中，为减少金属流动阻力，凹模工作带（平行段）的长度通常取______mm（根据挤压材料和变形量调整）。答案：1-39.多工位级进模中，______的作用是保证条料在各工位的定位精度，通常与导正销配合使用。答案：侧刃10.塑料模冷却系统设计时，冷却水的流速应控制在______m/s范围内，过低易形成滞流，过高会增加泵压。答案：0.6-1.511.冲裁模刃口磨损后，落料件尺寸会______（增大/减小），冲孔件尺寸会______（增大/减小）。答案：减小；增大12.热流道系统的温度控制精度需达到±______℃以内，否则可能导致熔体分解或充模不足。答案：213.模具表面强化处理工艺中，______可在模具表面形成高硬度、低摩擦系数的TiN涂层，显著提高耐磨性。答案：物理气相沉积（PVD）14.拉深模设计中，凹模圆角半径过小时，拉深力______（增大/减小），易导致工件拉裂；过大时，易产生______（起皱/变薄）。答案：增大；起皱15.精密模具（如光学透镜模）的尺寸公差需控制在______mm以内，表面粗糙度Ra≤______μm。答案：0.01；0.1三、简答题（每题8分，共40分）1.简述注射模分型面选择的基本原则。答案：①保证塑件顺利脱模：分型面应设在塑件最大截面处；②确保塑件精度：将有尺寸精度要求的部分放在同一半模内；③利于外观质量：避免在塑件外观面设置分型线；④简化模具结构：尽量减少侧向抽芯，优先采用平直分型面；⑤便于浇注系统和冷却系统设计：主流道尽量设在动模或定模一侧，冷却回路布局合理。2.分析冷冲模凸凹模间隙对冲压件质量的影响。答案：①间隙过小：冲裁力增大，刃口易磨损，断面出现二次剪切带，毛刺高且难以去除，模具寿命降低；②间隙过大：材料受拉裂倾向大，断面塌角、毛刺增大，尺寸精度下降，工件翘曲；③间隙合理：断面光亮带比例适中（约1/3-1/2料厚），毛刺小，尺寸精度符合要求，模具磨损缓慢，寿命长。3.说明热流道注射模的优缺点及适用场景。答案：优点：①无流道凝料，材料利用率高；②充模压力损失小，可成型薄壁或长流程塑件；③缩短成型周期（无需切除流道）；④浇口痕迹小，提高塑件外观质量。缺点：①结构复杂，成本高；②温度控制要求严格（需加热和温控系统）；③维修难度大（热流道元件损坏时需整体拆卸）。适用场景：批量大、材料昂贵（如PC、POM）、精度要求高或多型腔的塑件成型。4.简述塑料模冷却系统设计的关键要点。答案：①冷却回路布局：尽量均匀包围型腔，避免局部过热；②冷却介质选择：通常使用水（水温5-30℃），高模温时可用油或防冻液；③冷却管道直径：常用φ8-φ12mm，过细易堵塞，过粗增加模具体积；④管道与型腔距离：一般为管道直径的1-2倍（如φ10mm管道，距离型腔10-20mm）；⑤水流速度：控制在0.6-1.5m/s，确保湍流状态以提高换热效率；⑥避免冷却盲区：在塑件厚壁处（如加强筋）增加冷却点或使用铍铜镶件（导热性好）。5.对比冷作模具钢与热作模具钢的性能要求及典型材料。答案：冷作模具钢（如Cr12MoV、D2）：主要用于常温下的成型（冲裁、冷挤压），要求高硬度（HRC58-62）、高耐磨性、足够的韧性。热作模具钢（如H13、5CrNiMo）：用于高温下的成型（压铸、热锻），要求良好的热强性（高温硬度）、热疲劳抗性（抵抗冷热循环开裂）、导热性和韧性（HRC40-50）。四、分析题（每题10分，共20分）1.某企业生产的ABS塑料盒（壁厚2mm，尺寸200mm×150mm×50mm）出现“收缩凹陷”缺陷（集中在盒底中心区域），试从模具设计角度分析可能原因并提出改进措施。答案：可能原因：①浇口位置不合理：浇口远离盒底中心，熔体流动距离长，补缩不足；②冷却系统设计不良：盒底中心区域冷却速度慢，熔体在凝固前因收缩得不到补充；③模具温度过高：熔体冷却时间延长，收缩量增大；④保压压力或时间不足：无法有效补偿凝固收缩。改进措施：①调整浇口位置：在盒底中心附近增设潜伏式浇口或采用点浇口直接进胶；②优化冷却回路：在盒底中心对应模具部位增加冷却管道（如螺旋形水道），降低该区域模温；③降低模具温度（控制在50-70℃），缩短冷却时间；④增加保压压力（从60MPa提高至80MPa）和保压时间（从5s延长至8s），确保补缩充分。2.某汽车覆盖件拉深模在生产中出现“破裂”缺陷（位于工件圆角部位），试分析模具设计方面的可能原因及解决方法。答案：可能原因：①凹模圆角半径过小：材料流动阻力大，局部拉应力超过材料强度；②压边力过大：限制了材料向凹模内的流动，导致圆角处材料变薄破裂；③拉深筋位置或高度不合理：拉深筋过深或位置靠近圆角，增加了材料流动阻力；④模具表面粗糙度高：摩擦力大，加剧局部拉应力；⑤凸凹模间隙过小：材料通过间隙时受挤压，易拉裂。解决方法：①增大凹模圆角半径（从R5mm增至R8mm）；②降低压边力（通过调整气垫压力），或采用变压边力技术（圆角处压边力略低）；③调整拉深筋参数（减少筋高或移除部分拉深筋）；④抛光模具表面（Ra≤0.4μm），降低摩擦系数；⑤检查并修正凸凹模间隙（单边间隙取料厚的1.1-1.2倍，如料厚1mm时间隙1.1-1.2mm）。五、综合题（20分）设计一套小型塑料水杯（材质PP，尺寸φ80mm×120mm，壁厚2.5mm，无侧孔，底部带加强筋）的注射模，需说明以下内容：（1）分型面位置及选择依据；（2）浇注系统类型及设计要点；（3）脱模机构形式及设计注意事项；（4）冷却系统布局方案；（5）模架类型选择。答案：（1）分型面位置：选择在水杯口部边缘（最大截面处），呈水平平直分型面。依据：①水杯为回转体，最大截面在杯口，分型面设于此可保证顺利脱模；②平直分型面加工简单，模具结构紧凑；③避免在杯身外表面留下分型线，保证外观质量。（2）浇注系统类型：采用侧浇口（潜伏式浇口）。设计要点：①主流道：锥度2°-4°，小端直径φ4mm（匹配注射机喷嘴）；②分流道：圆形截面（φ6mm），长度尽量短（15-20mm），减少压力损失；③浇口：潜伏式浇口开设在杯底加强筋处（隐藏浇口痕迹），尺寸：宽1.5mm、厚0.8mm、长度2mm，避免浇口残留影响外观。（3）脱模机构形式：推杆顶出机构（矩形推杆顶在杯底加强筋上）。设计注意事项：①推杆位置：避开加强筋根部（防止顶裂），均匀分布（4根推杆对称布置）；②推杆直径：φ8mm（保证强度），与推板孔间隙0.05mm（防漏料）；③推出距离：130mm（大于杯高120mm+5mm安全距离）；④复位机构：采用弹簧复位（或推杆固定板+复位杆），确保合模时推杆准确复位。（4）冷却系统布局：①定模部分：在型腔周围布置环形冷却管道（φ8mm），距离型腔表面15mm（约2倍管道直径），管道间距20mm；②动模部分：型芯内部开设螺旋形冷却水