(2025年)模具设计与制造技术测试题与答案

(2025年)模具设计与制造技术测试题与答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.以下哪种模具结构常用于薄壁塑料件的高速成型？A.多型腔冷流道模具B.热流道叠层模具C.双色注射模具D.气辅成型模具答案：B（热流道叠层模具通过双层型腔设计，可在不增加锁模力的情况下提高产能，适用于薄壁件高速生产）2.冲裁模中，凸模与凹模的间隙对制件质量影响显著。对于Q235钢（厚度t=2mm），合理的单边冲裁间隙范围是？A.0.05~0.1mmB.0.15~0.25mmC.0.3~0.4mmD.0.5~0.6mm答案：B（Q235钢属软钢，冲裁间隙一般取料厚的7%~12%，2mm×10%=0.2mm，故单边间隙约0.15~0.25mm）3.模具表面处理技术中，TD处理（热扩散法碳化物覆层处理）的主要目的是？A.提高表面硬度和耐磨性B.改善导热性C.增强耐腐蚀性D.降低表面粗糙度答案：A（TD处理通过在模具表面形成VC、Cr7C3等碳化物层，硬度可达HV3000以上，显著提升耐磨性）4.塑料模具中，分型面的选择应优先考虑？A.模具加工难度B.塑件脱模便利性C.浇口位置美观性D.模具体积最小化答案：B（分型面需确保塑件能顺利脱模，避免粘模或变形，是设计的首要原则）5.精密模具加工中，采用五轴联动数控铣削的主要优势是？A.降低设备成本B.减少装夹次数，提高加工精度C.适应大尺寸模具加工D.简化编程复杂度答案：B（五轴联动可一次装夹完成复杂曲面加工，避免多次装夹误差，适用于精密模具）6.压铸模设计中，内浇口的截面积计算需考虑的关键参数不包括？A.金属液充填时间B.压射比压C.铸件体积D.模具温度答案：D（内浇口截面积主要由充填时间、金属液流速及铸件体积决定，模具温度影响充填状态但非直接计算参数）7.冷挤压模具中，凸模材料选用W6Mo5Cr4V2（高速钢）而非Cr12MoV（冷作模具钢），主要原因是？A.高速钢导热性更好B.高速钢在高温下硬度保持性更优C.冷作模具钢韧性不足D.高速钢成本更低答案：B（冷挤压过程中凸模承受高应力和温升，高速钢的红硬性（高温硬度）优于Cr12MoV，适合长时间连续挤压）8.模具CAD/CAE集成设计中，Moldflow软件的核心功能是？A.模具结构3D建模B.塑料成型过程模拟分析C.数控加工路径规划D.模具成本核算答案：B（Moldflow通过模流分析预测填充、冷却、翘曲等缺陷，优化浇口位置和工艺参数）9.下列哪种模具属于无模架标准件的“非标模具”？A.汽车覆盖件拉伸模B.电子连接器精密注塑模C.标准螺母冷镦模D.一次性餐具热压模答案：A（汽车覆盖件模具尺寸大、形状复杂，需定制模架和结构，无标准件可用）10.模具寿命评估中，“刃磨寿命”指的是？A.模具从制造完成到首次失效的时间B.两次刃磨之间的冲裁次数C.模具总使用寿命中可刃磨的次数D.刃口磨损后无法修复的极限状态答案：B（刃磨寿命是模具刃口磨损后通过刃磨恢复锋利度，两次刃磨间能完成的加工次数）11.增材制造（3D打印）在模具制造中的典型应用是？A.直接打印大型冲压模凸凹模B.制造随形冷却水道的注塑模镶件C.替代数控铣削完成模具精加工D.打印模具标准件（如导柱、导套）答案：B（3D打印可制造传统加工无法实现的随形冷却通道，提升模具冷却效率和塑件质量）12.塑料模具中，顶出机构设计需避免的问题是？A.顶出力分布均匀B.顶针与型芯干涉C.顶出距离足够D.顶针表面抛光答案：B（顶针与型芯干涉会导致模具损坏或塑件划伤，是设计大忌）13.冲压模具中，导柱导套的配合精度通常为？A.H7/h6B.H9/d9C.H11/c11D.H6/g5答案：A（导柱导套需保证导向精度，常用H7/h6间隙配合，间隙约0.01~0.03mm）14.模具热处理工艺中，“深冷处理”的主要作用是？A.消除淬火应力B.促进残余奥氏体向马氏体转变C.提高表面硬度D.改善切削加工性答案：B（深冷处理（-196℃）可将模具钢中残余奥氏体转化为马氏体，提高硬度和尺寸稳定性）15.模具成本构成中，占比最高的通常是？A.材料成本B.加工成本C.设计成本D.热处理成本答案：B（模具属精密机械产品，加工（数控铣、电火花、线切割等）占总成本的50%~70%）二、填空题（每空1分，共20分）1.模具按成型工艺分类，可分为冲压模、__________、压铸模、锻模、玻璃模等。答案：注塑模2.冲裁模中，落料件的尺寸由__________决定，冲孔件的尺寸由__________决定。答案：凹模；凸模3.注塑模热流道系统按加热方式分为__________和__________，其中__________系统温度控制更精准。答案：内热式；外热式；内热式4.模具材料选用时，需考虑的主要性能包括__________、耐磨性、韧性、__________和加工工艺性。答案：强度；耐热性（或导热性）5.精密模具加工中，常用的表面精加工技术有__________、__________和__________（至少3种）。答案：电火花抛光；激光表面处理；手工研磨6.压铸模的“三要素”是__________、__________和__________。答案：压力；速度；时间7.模具CAD技术中，参数化设计的核心是__________与__________的关联驱动。答案：尺寸参数；几何模型8.冷挤压模具的失效形式主要有__________、__________和__________（至少3种）。答案：磨损；断裂；塑性变形三、简答题（每题6分，共30分）1.简述注塑模中“分型面”设计的基本原则。答案：①确保塑件能顺利脱模，分型面应选在塑件最大截面处；②尽量使塑件留在动模侧，便于顶出；③避免分型面影响塑件外观（如将分型线设在非装饰面）；④简化模具结构（如避免复杂曲面分型）；⑤考虑排气需求，分型面可兼作排气槽。2.比较冷冲模与注塑模在导向系统设计上的差异。答案：冷冲模导向系统（导柱导套）需承受冲击载荷，要求高刚性和耐磨损，通常采用H7/h6配合，导柱长度需保证冲裁过程中导套不脱离；注塑模导向系统主要用于合模定位，承受压力较均匀，配合精度稍低（H8/f7），需考虑模具温度变化对配合间隙的影响，部分精密注塑模采用滚珠导柱提高导向精度。3.分析模具表面粗糙度对成型质量的影响。答案：①注塑模：表面粗糙会导致塑件表面出现流痕、熔接痕，降低光泽度；粗糙的型腔表面还会增加塑料流动阻力，影响填充；②冲裁模：凸凹模刃口表面粗糙会加速磨损，导致毛刺增大；③压铸模：粗糙表面易粘模，降低铸件表面质量，甚至引发拉裂；④模具表面粗糙度需与塑件要求匹配，一般塑件要求Ra≤0.8μm，精密塑件需Ra≤0.2μm。4.说明“模具随形冷却”技术的优势及实现难点。答案：优势：①冷却均匀，减少塑件翘曲变形；②缩短冷却时间，提高生产效率；③改善塑件内部应力分布，提升力学性能。难点：①冷却通道设计需与模具型腔形状高度贴合，需借助CAE分析优化；②传统加工（钻孔）无法实现复杂随形结构，需依赖3D打印或电加工，成本较高；③随形通道的壁厚需控制（一般≥2mm），避免模具强度不足。5.列举3种模具制造中的先进加工技术，并简述其应用场景。答案：①五轴联动高速铣削：用于加工复杂曲面（如汽车覆盖件模具、精密注塑模型腔），实现高精度、高效率加工；②电火花铣削（非传统电极加工）：适用于硬脆材料（如淬火模具钢）的深窄槽、微细结构加工；③激光熔覆：用于模具局部磨损修复（如压铸模浇口区域），通过激光熔覆高硬度合金层恢复模具性能。四、计算题（每题8分，共24分）1.某注塑模需成型ABS塑料件（密度ρ=1.05g/cm³），塑件体积V=120cm³，采用一模两腔结构。已知注塑机最大注射量为200cm³（以PS塑料计，ρ_PS=1.05g/cm³），问该模具是否适用？（注：ABS与PS的密度相同，注射量换算系数为1）解：一模两腔总注射量=2×120=240cm³（以ABS计）。因ABS与PS密度相同，注射量换算后为240cm³，大于注塑机最大注射量200cm³，故不适用。2.计算厚度t=3mm的Q235钢板（抗剪强度τ=240MPa）冲裁直径D=50mm圆孔的冲裁力。（提示：冲裁力F=πDtτ，安全系数K=1.3）解：冲裁周长L=πD=3.14×50=157mm；冲裁力F=K×L×t×τ=1.3×157×3×240=1.3×157×720=1.3×113040=146952N≈147kN。3.某热流道注塑模的动模镶件采用随形冷却，冷却水道直径d=8mm，冷却水流量Q=15L/min，求水流速v（单位：m/s）。（提示：流量Q=π(d/2)²×v×60×1000，1L=1000cm³=0.001m³）解：Q=15L/min=15×0.001m³/60s=0.00025m³/s；d=8mm=0.008m，半径r=0.004m；由Q=πr²v得v=Q/(πr²)=0.00025/(3.14×0.004²)=0.00025/(3.14×0.000016)=0.00025/0.00005024≈4.98m/s≈5m/s。五、综合分析题（16分）某汽车保险杠（PP+30%GF，尺寸1800mm×600mm×80mm）注塑模出现以下问题：塑件表面有明显熔接痕，且冷却后两端翘曲（左端上翘2mm，右端下翘3mm）。请分析可能原因并提出改进措施。答案：可能原因分析：（1）熔接痕：①浇口位置不合理（如采用单点进浇，熔料分流后汇合形成熔接痕）；②注射压力或速度不足，熔料汇合时温度过低，结合强度差；③模具温度偏低，熔料流动过程中冷却过快，汇合处无法充分融合；④材料中玻璃纤维（GF）定向排列，在熔接处形成纤维富集区，加剧痕迹。（2）翘曲：①冷却不均匀（如模具左侧冷却水道离型腔较远，冷却速度慢，收缩量大；右侧冷却过强，收缩提前）；②塑件结构不对称（如左端壁厚较薄，右端较厚，收缩差异大）；③保压时间不足或压力分布不均，导致内部应力残留；④PP+GF材料的各向异性（GF沿流动方向取向，导致不同方向收缩率差异）。改进措施：（1）熔接痕改善：①优化浇口设计（如采用多点进浇或扇形浇口，减少熔料分流）；②提高模具温度（80~100℃）和熔体温度（230~250℃