2026年《塑料成型工艺与模具设计》-期末考试试卷及答案

2026年《塑料成型工艺与模具设计》—期末考试试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.注塑成型中，熔体充模阶段最先到达模腔末端的流动形式通常是（）。A.柱塞流B.喷泉流C.层流D.湍流答案：B2.对于结晶型塑料，提高模具温度对制品结晶度的影响是（）。A.降低结晶度B.提高结晶度C.无影响D.先升后降答案：B3.在挤出成型中，决定口模定型段长度L的主要依据是（）。A.熔体温度B.螺杆转速C.塑料熔体流动指数D.口模压力降答案：C4.热流道模具中，针阀式浇口最适用于（）。A.PVCB.PCC.PA66D.POM答案：B5.对于单分型面注塑模，开模行程H与制品高度h、浇口凝料长度l的关系应满足（）。A.H≥h+lB.H≥2h+lC.H≥h+2lD.H≥2(h+l)答案：B6.在压缩成型中，若塑料预热温度过高，易导致（）。A.制品表面银纹B.制品烧焦C.制品缩孔D.制品飞边增厚答案：B7.采用Moldflow进行翘曲分析时，必须输入的材料参数不包括（）。A.热扩散系数B.PVT数据C.弹性模量随温度曲线D.熔体零剪切黏度答案：A8.当注塑机最大注射量Gmax=250g，制品与流道总重Gw=235g，安全系数取0.8，则判定（）。A.注射量不足B.注射量刚好C.注射量富余20%D.需提高背压答案：A9.在气体辅助成型中，气道截面设计为圆形且直径d与制品壁厚t的最佳比值通常取（）。A.0.5～1.0B.1.0～1.5C.1.5～2.5D.2.5～3.5答案：C10.对于透明PC光学镜片，降低双折射的首要工艺措施是（）。A.提高注射速度B.降低保压压力C.提高熔体温度D.提高模具温度答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）11.下列因素中，直接决定注塑制品冷却时间t_c的有（）。A.塑料热扩散系数αB.制品最大壁厚sC.脱模温度T_eD.熔体注射温度T_m答案：A、B、C12.热流道板加热功率设计需考虑（）。A.热流道板质量B.塑料比热容C.升温时间要求D.热损失系数答案：A、B、C、D13.采用侧向分型抽芯机构时，必须校验（）。A.抽芯距S≥倒扣深度+安全量B.斜导柱角度θ≤25°C.锁模力≥侧向胀型力D.复位杆强度答案：A、B、C14.下列缺陷中，与熔体破裂直接相关的有（）。A.鲨鱼皮B.熔体喷射C.银纹D.表面螺旋纹答案：A、B、D15.在注塑模排气设计中，正确的做法包括（）。A.排气槽深度小于塑料溢边值B.排气槽引至模外C.排气槽设在熔体最后充填区D.多级排气槽深度递增答案：A、B、C三、填空题（每空1分，共20分）16.注塑机螺杆计量段螺槽深度h3与压缩段螺槽深度h2之比称为________，通用值范围为________。答案：压缩比，2.0～3.017.对于非结晶塑料，模具温度升高使制品收缩率________，原因是________。答案：减小，松弛增大、体积收缩减小18.挤出螺杆三段长度分配中，计量段长度L3通常占螺杆有效长度________%，其作用是________。答案：20～25，稳定熔体压力与流量19.当注塑机喷嘴前端半径R=15mm，模具浇口套球面半径应设计为________mm，以保证________。答案：16±0.5，紧密贴合并防止漏料20.在热流道系统PID温控中，积分时间Ti过大将导致________，微分时间Td过大将导致________。答案：响应迟缓，高频振荡21.气体辅助成型中，熔体短射量通常控制在制品体积的________%，气体保压压力约为熔体注射压力的________%。答案：70～80，30～5022.采用CAE计算冷却时间时，平板件简化公式t_c=\dfrac{s^2}{\pi^2\alpha}\ln\left(\dfrac{4}{\pi}\dfrac{T_m-T_w}{T_e-T_w}\right)中，α的单位为________，T_w表示________。答案：mm²/s，模具温度23.对于ABS/PC共混物，若PC含量增加，其熔体黏度对剪切速率敏感性________，因此应选用________流道截面。答案：降低，圆形24.在注塑模斜顶抽芯机构中，斜顶角度α通常取________°，最大不超过________°，以保证自锁。答案：3～8，1225.采用双层模（stackmold）时，注塑机开模行程需满足S≥________，其中H为制品高度，p为分型面数。答案：2pH+l四、简答题（每题6分，共30分）26.简述注塑成型中“熔体喷射”现象的形成机理及三种抑制措施。答案：形成机理：熔体通过小浇口高速射出，在模腔内形成自由射流，与模壁接触前冷却，导致表面缺陷。抑制措施：①扩大浇口截面降低剪切速率；②采用护耳浇口或扇形浇口使熔体减速；③提高模具温度降低熔体冷却速率；④提高熔体温度降低黏度；⑤采用多级注射，降低初始注射速度。27.说明热流道模具中“漏料”故障的常见原因及排查流程。答案：原因：①喷嘴与浇口套球面半径不匹配；②热膨胀计算错误导致喷嘴与模具贴合失效；③加热器局部损坏造成温度梯度；④塑料分解产生气体压力。排查流程：①停机降温拆下喷嘴检查球面磨损；②测量实际膨胀量并与理论ΔL=αLΔT对比；③用红外热像仪检测加热区温度均匀性；④检查塑料停留时间是否过长；⑤更换密封铜环或调整预紧力。28.挤出吹塑成型中，型坯下垂与型坯膨胀的平衡如何控制？答案：型坯下垂由熔体黏度与型坯自重决定，膨胀由离模膨胀效应决定。控制方法：①选用熔体强度高的树脂（如HDPE）；②降低熔体温度以提高黏度；③提高挤出速率缩短下垂时间；④采用储料缸式机头减少连续下垂；⑤优化模头间隙使膨胀比B=d_p/d_d=1.2～1.5；⑥采用型坯壁厚程序控制WDS实时调节。29.简述采用“顺序阀热流道”解决大型平板件熔接痕的原理。答案：通过时序控制各阀针开启，使熔体从中心向两端顺序充填，避免多股熔体前锋相遇形成熔接痕。步骤：①CAE分析确定熔接痕位置；②设置阀针延迟时间Δt_i；③首阀开启后熔体前锋呈“一”字形推进；④后续阀依次开启，保持单前锋；⑤最后阀开启时模腔已接近充满，熔接痕移至边缘废料区；⑥配合模内切浇口实现自动去除。30.说明注塑制品“虎皮纹”缺陷的微观形成机制及工艺改进方案。答案：机制：熔体在模腔内交替产生稳定—不稳定流动，导致分子取向与结晶度周期性变化，形成明暗条纹。改进：①提高注射速度使流动稳定；②提高模具温度降低表皮冷却速率；③降低熔体温度减少黏弹性扰动；④采用渐变形浇口减少入口效应；⑤选用宽分子量分布树脂降低熔体破裂倾向。五、计算题（共25分）31.（8分）某PP矩形盒，外尺寸120mm×80mm×50mm，壁厚均匀2mm，密度ρ=0.905g/cm³，流道凝料质量为制品的15%，安全系数取0.8。求所需注塑机理论注射量V_max（cm³）。解：制品体积V_p=(120×80×50−116×76×48)=192000−423168=−231168mm³（错误，应分别计算）正确：外体积V_o=120×80×50=480000mm³内体积V_i=(120−4)×(80−4)×(50−2)=116×76×48=423168mm³制品体积V_p=V_o−V_i=56832mm³=56.83cm³制品质量m_p=56.83×0.905=51.4g总质量m_t=51.4×1.15=59.1g理论注射量V_max=m_t/(0.905×0.8)=59.1/(0.724)=81.6cm³答案：81.6cm³32.（10分）如图平板件，最大壁厚s=3mm，塑料ABS热扩散系数α=0.12mm²/s，熔体温度T_m=250°C，模具温度T_w=60°C，脱模表面温度T_e=100°C。用简化公式计算所需冷却时间t_c；若采用直径d=10mm的循环水冷却，水流速u=1.5m/s，水温升Δθ=3°C，求带走热量Q（kW）。已知ABS比热容c=1.45kJ/(kg·K)，密度ρ=1.04g/cm³，制品质量m=120g，每小时生产120模。解：t_c=\dfrac{s^2}{\pi^2\alpha}\ln\left(\dfrac{4}{\pi}\dfrac{T_m-T_w}{T_e-T_w}\right)=\dfrac{9}{\pi^2×0.12}\ln\left(\dfrac{4}{\pi}\dfrac{190}{40}\right)=7.60×\ln(6.05)=7.60×1.80=13.7s每模热流量：Q_1=mcΔT=0.12kg×1.45kJ/(kg·K)×(250−100)K=26.1kJ每小时热量：Q_h=120×26.1=3132kJ/h=870kW（错误，单位）正确：Q_h=3132kJ/h=3132/3600=0.87kW冷却水带走：Q_w=ṁ_wc_wΔθ，ṁ_w=ρ_wAu=1000×π(0.01/2)^2×1.5=0.118kg/sQ_w=0.118×4.18×3=1.48kW>0.87kW，满足。答案：t_c=13.7s，Q_w=1.48kW（富余）。33.（7分）某注塑模侧向抽芯机构，倒扣深度h=8mm，安全量2mm，斜导柱角度θ=20°，摩擦角φ=8°，验证自锁性并计算最小抽芯距S与斜导柱最小有效长度L。解：自锁条件：θ≤φ，20°>8°，不满足，需采用液压抽芯或减小角度。若强制采用，抽芯距S=h+2=10mm斜导柱有效长度L=S/sinθ=10/sin20°=29.2mm答案：不自锁，S=10mm，L=29.2mm，建议θ≤8°或改用液压。六、综合分析题（共30分）34.（15分）汽车门板尺寸1.5m×0.8m，材料PP+EPDM-T20，壁厚2.5mm，要求表面无熔接痕、翘曲≤1mm，年产10万件。请完成：①选择成型工艺与机型；②设计浇口数量与位置；③制定顺序阀热流道时序；④给出翘曲控制方案；⑤估算周期并验证经济性。答案：①工艺：采用2300t两板式注塑机，螺杆直径130mm，理论注射量12000cm³，配备顺序阀热流道系统。②浇口：6个阀针式热嘴，沿长边对称布置，间距400mm，采用扇形浇口入口，避免喷射。③时序：阀1/2同时开启，延迟0.3s后阀3/4开启，再延迟0.3s后阀5/6开启，总充填时间2.8s，切换保压。④翘曲：模温控制80°C，动定模温差≤3°C；采用玻纤取向补偿结构；保压曲线分段递减；冷却水道随形设计，流速1m/s；模内切浇口减少脱模应力。⑤周期：注射2.8s+保压8s+冷却25s+开合模6s=41.8s，取42s；年产能=365×24×3600/42=75万件>10万件，满足；设备折旧按8年，单件设备成本≈2.3元，可接受。35.（15分）某企业现用冷流道模具生产ABS小齿轮，制品重2.4g，流道重1.6g，周期28s，废品率8%。拟改为热流道三板模，预计流道降为零，周期减至22s，废品率降至2%，但模具改造成本增加18万元。原料价15元/kg，人工与能耗合计120元/h，设备工时费200元/h，年订单80万件，计划3年折旧。请进行投资回收期分析并给出决策建议。解：冷流道：原料年耗=(2.4+1.6)g×800000×1.08=4g×864000=3456kg，成本=3456×15=5.184万元工时=800000×28/3600=6222h，人工能耗=6222×120=74.66万元，设备费=6222×200=124.44万元总成