2025年模具设计与制造技术习题库与参考答案

2025年模具设计与制造技术习题库与参考答案一、填空题1.模具材料选择时需重点考虑的三大性能指标为（耐磨性）、（热稳定性）和（强韧性），其中高速切削加工模具时对材料的（切削加工性）提出更高要求。2.塑料注射模分型面设计的核心原则是确保塑件（顺利脱模），同时需兼顾（模具结构复杂度）和（塑件外观质量）。2025年新型分型面技术中，（智能随形分型面）可通过传感器实时调整分型位置以适应材料收缩变化。3.冷冲压模具中，凸模与凹模的间隙值直接影响冲裁件的（断面质量）和（尺寸精度），当采用（厚板精冲工艺）时，间隙通常控制在材料厚度的（0.5%-1%）范围内。4.热流道系统按加热方式可分为（外加热式）和（内加热式），2025年主流的（针阀式热流道）通过伺服电机控制阀针开闭，能有效解决（浇口残留）和（熔接痕）问题。5.模具数控加工中，五轴联动加工的优势在于可实现（复杂曲面一次成型），减少（装夹次数），其关键技术包括（刀具路径优化算法）和（机床动态误差补偿）。二、选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种模具材料更适用于铝合金压铸模？（）A.Cr12MoV（冷作模具钢）B.H13（热作模具钢）C.718（预硬塑料模具钢）D.硬质合金答案：B（解析：H13具有良好的热强性和抗热疲劳性，是压铸模常用材料）2.注射模冷却系统设计时，冷却管道与型腔壁的距离一般取（）A.1-3mmB.5-10mmC.15-25mmD.30-40mm答案：C（解析：距离过近易导致局部过热，过远则冷却效率低，15-25mm为常规范围）3.冲压模中，弹性卸料装置的主要作用是（）A.提高冲裁力B.控制卸料力大小C.保护凸模D.改善材料流动性答案：C（解析：弹性卸料装置在卸料时对凸模起导向保护作用，避免其因侧向力变形）4.2025年推广的模具增材制造（3D打印）技术中，以下哪种工艺更适合制造随形冷却水道？（）A.选择性激光烧结（SLS）B.直接金属激光烧结（DMLS）C.熔融沉积成型（FDM）D.光固化成型（SLA）答案：B（解析：DMLS可直接成型金属模具，能制造复杂随形结构，精度和强度满足模具要求）5.模具寿命计算中，影响最显著的因素是（）A.模具材料硬度B.成型工艺参数C.制品批量大小D.表面处理工艺答案：A（解析：材料硬度直接决定耐磨性和抗疲劳性能，是寿命的核心影响因素）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述塑料注射模浇注系统的组成及各部分设计要点。答：浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。主流道需设计为锥度1°-3°的圆锥形，入口直径比注射机喷嘴直径大0.5-1mm，以避免熔体滞留；分流道应尽量短且截面形状（圆形、梯形等）需平衡压力损失与热量损失，多型腔模具需采用平衡式布置；浇口是控制熔体流速和补缩的关键，尺寸需根据塑件壁厚（一般为壁厚的0.5-0.8倍）设计，位置应避免熔接痕影响外观；冷料穴用于捕捉前端冷料，防止其进入型腔导致缺陷，拉料杆形式需与脱模机构匹配。2.分析冲压模具间隙过大对冲裁件质量的影响。答：间隙过大时，冲裁过程中材料受拉应力增大，断裂面倾斜角度（塌角、剪裂带）增大，断面粗糙度增加；材料回弹加剧，尺寸精度下降（特别是落料件尺寸偏小、冲孔件尺寸偏大）；卸料力和推件力减小，但模具刃口磨损加快，易产生毛刺（尤其是薄料）；严重时可能导致冲裁件翘曲变形，影响后续装配。3.说明模具热处理工艺中“真空淬火+深冷处理”组合的优势。答：真空淬火可避免氧化脱碳，保持模具表面精度，同时通过控制冷却速度减少变形；深冷处理（-196℃）能促使残余奥氏体向马氏体转变，提高硬度（2-3HRC）和耐磨性；两者结合可细化碳化物颗粒，改善材料均匀性，显著延长模具寿命（比常规淬火提高30%-50%），尤其适用于精密模具和高负荷模具（如精密冲裁模、高寿命塑料模）。4.2025年模具数字化设计中，“数字孪生”技术的应用体现在哪些方面？答：主要体现在三方面：①设计阶段，通过建立模具全参数化数字模型，模拟成型过程（如Moldflow/Dieface分析），预测变形、应力分布，优化结构；②制造阶段，实时采集加工设备（CNC、3D打印机）的状态数据（温度、振动、刀具磨损），与数字模型同步，实现加工误差动态补偿；③服役阶段，在模具内嵌入传感器（温度、压力、应变），监测实际工作状态，与虚拟模型对比分析，预测故障（如冷却水道堵塞、型腔磨损），指导预防性维护。5.简述铝合金压铸模设计中“排溢系统”的作用及设计原则。答：排溢系统包括排气道和溢流槽，作用是排出型腔中的气体（空气、涂料挥发气），避免气孔缺陷；收集前端冷料，防止冷隔；平衡型腔压力，改善熔体流动状态。设计原则：排气道应位于熔体最后填充部位（如分型面、型芯间隙），厚度0.1-0.3mm（过厚易导致飞边）；溢流槽需靠近浇口，体积约为铸件体积的20%-30%，形状（长方形、梯形）需利于熔体流入，同时便于后续切除；对于复杂铸件，可采用多级排溢，确保气体完全排出。四、计算题（每题10分，共20分）1.某塑料注射模采用一模两腔，塑件体积为80cm³，材料密度1.2g/cm³，注射机最大注射量为300g（理论值），安全系数取0.8。计算该模具是否满足注射机注射量要求。解：单型腔塑件质量m1=体积×密度=80×1.2=96g两型腔总质量m=2×96=192g注射机实际可用注射量=300×0.8=240g因192g＜240g，故满足要求。2.某冷冲模凸模材料为Cr12MoV（硬度60HRC），刃口磨损极限为0.1mm，每冲裁一次磨损量为0.0002mm。计算该模具的刃磨寿命（以冲次计）。解：刃磨寿命=磨损极限/单次磨损量=0.1mm/0.0002mm/次=500次五、综合分析题（20分）某汽车覆盖件（厚度1.2mm钢板）冲压模具生产中，出现制件圆角处开裂问题。结合模具设计与制造技术，分析可能原因及解决措施。答：可能原因及解决措施：（1）模具圆角半径过小：圆角处材料流动阻力大，拉应力集中易开裂。需测量实际圆角半径（标准应≥2倍料厚，即2.4mm），若偏小则修磨模具，增大圆角至3-4mm，同时检查是否存在加工刀痕（需抛光至Ra0.8μm以下）。（2）压边力过大：压边力过大会限制材料向凹模流动，导致圆角处拉伸过度。应通过调试降低压边力（可通过压力传感器监测，目标值约为材料抗拉强度×压边面积×0.3-0.5），或采用变压边力技术（液压垫分区控制），减少圆角区域约束。（3）模具间隙不均匀：间隙过小会加剧材料与模具的摩擦，间隙过大则导致材料失稳起皱后拉裂。需用塞尺检测间隙（标准应为料厚的10%-12%，即0.12-0.144mm），调整凸凹模间隙至均匀（误差≤0.02mm），必要时重新配模。（4）材料性能波动：钢板延伸率不足（需≥30%）或各向异性系数（r值）偏差大（r值差异＞0.2）会导致局部成型性能差。应检测材料力学性能，更换符合