(2025年)机械设计制造中的模具设计与制造试题及答案

(2025年)机械设计制造中的模具设计与制造试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列模具材料中，适合用作热作模具（如压铸模）的是（）。A.Cr12MoVB.H13（4Cr5MoSiV1）C.T10AD.9SiCr答案：B2.注射模分型面设计时，若塑件外观要求高且有侧凹，优先选择的分型面位置是（）。A.侧凹最深的截面处B.塑件最大投影面积的轮廓线C.塑件对称中心面D.侧凹浅的一侧，避免侧抽芯答案：D3.冲裁模中，凸模与凹模的间隙选择主要取决于（）。A.材料厚度与力学性能B.模具加工精度C.冲裁件的尺寸精度D.压力机的吨位答案：A4.塑料模具中，点浇口的主要优点是（）。A.浇口残留小，适合外观件B.压力损失小，填充效率高C.便于多型腔平衡进料D.适用于厚壁塑件答案：A5.冷挤压模具设计中，为提高凹模寿命，通常采用（）结构。A.整体式凹模B.双层组合凹模（预应力圈+凹模）C.镶拼式凹模D.硬质合金凹模答案：B6.注射机的锁模力校核需满足：锁模力≥（）×塑件及流道在分型面上的投影面积。A.塑料熔体的注射压力B.塑料熔体的平均成型压力C.注射机的最大注射压力D.模具型腔的平均压力答案：D7.级进模中，导正销的主要作用是（）。A.引导条料送进方向B.消除送料步距误差，提高制件精度C.增强模具刚性D.平衡冲裁力答案：B8.压铸模设计中，为避免金属液飞溅和裹气，内浇口应（）。A.正对型芯或型腔壁B.沿切线方向导入型腔C.采用大截面厚浇口D.直接对准分型面间隙答案：B9.模具数控加工中，球头铣刀主要用于（）。A.平面粗加工B.曲面精加工C.深槽加工D.孔系加工答案：B10.塑料收缩率的计算基准是（）。A.模具型腔尺寸B.塑件常温下的实际尺寸C.塑料熔体在成型温度下的尺寸D.塑件设计图纸的公称尺寸答案：D二、填空题（每空1分，共20分）1.模具寿命是指模具从投入使用到（）或（）而失效的总生产次数。答案：无法修复；丧失加工精度2.注射模浇注系统由（）、（）、（）和冷料穴组成。答案：主流道；分流道；浇口3.冲裁模刃口磨损后，落料件尺寸会（），冲孔件尺寸会（）。答案：增大；减小4.塑料模具冷却系统设计时，冷却水孔与型腔壁的距离一般取（）倍塑件壁厚，水孔直径常用（）mm。答案：1~2；8~125.压铸模的排气系统包括（）和（），其中（）通常开设在分型面上。答案：排气槽；溢流槽；排气槽6.冷冲模的闭合高度应满足：压力机的最小闭合高度（）模具闭合高度（）压力机的最大闭合高度。答案：≤；≤7.模具材料的热处理工艺中，冷作模具钢（如Cr12MoV）常用（）+（）处理以提高耐磨性；热作模具钢（如H13）需（）处理以平衡硬度与韧性。答案：淬火；低温回火；淬火+中温回火8.级进模排样设计中，常用的载体形式有（）、（）和（）。答案：边料载体；中间载体；双边载体三、简答题（每题8分，共40分）1.简述注射模分型面选择的主要原则。答案：①确保塑件能顺利脱模，分型面应位于塑件最大轮廓处；②尽量使塑件留在动模侧，便于脱模机构动作；③避免影响塑件外观，分型面不应设在塑件光滑表面或装饰面；④简化模具结构，减少侧抽芯机构；⑤有利于浇注系统和冷却系统的合理布置；⑥保证塑件尺寸精度，将有同轴度要求的部分放在同一半模内。2.分析冲裁模凸、凹模间隙对冲裁件质量的影响。答案：①间隙过小：冲裁件断面出现二次剪切，毛刺高且难以去除，模具磨损加剧；②间隙过大：材料受拉裂倾向大，断面塌角、断裂带增宽，尺寸精度下降；③合理间隙：断面光亮带占比适中（约1/3~1/2料厚），毛刺小，尺寸精度满足要求，模具寿命较长。3.塑料模具为什么需要设计脱模斜度？其取值主要与哪些因素有关？答案：脱模斜度可减少塑件与模具的摩擦力，避免脱模时拉毛或变形。取值主要与：①塑件材料（收缩率大的材料如PE需更大斜度）；②塑件壁厚（厚壁件冷却慢，收缩大，斜度需增大）；③塑件表面质量要求（高光面斜度应更大）；④模具材料（金属模斜度可小于非金属模）；⑤成型工艺（注射压力高时，斜度需适当增大）。4.压铸模设计中，为什么要设置溢流槽？其常用位置有哪些？答案：溢流槽的作用：①容纳型腔前端冷污金属液，提高铸件内部质量；②调节模具温度分布，改善填充顺序；③增加金属液流动阻力，避免裹气；④辅助排气。常用位置：①金属液最先到达的型腔死角；②型芯背面或壁厚突变处；③铸件最后填充的部位；④分型面易产生飞边的区域。5.简述模具数控加工中“粗加工-半精加工-精加工”工艺路线的意义。答案：①粗加工：快速去除大部分余量，减少后续加工负荷，避免刀具过度磨损；②半精加工：为精加工预留均匀余量（通常0.2~0.5mm），消除粗加工残留的应力集中和表面缺陷；③精加工：保证最终尺寸精度和表面粗糙度（如Ra0.8μm以下），通过小切深、高转速工艺获得高质量表面。此路线可平衡加工效率与精度，延长刀具寿命，避免因一次性加工余量过大导致的变形或振动。四、计算题（每题10分，共20分）1.某注射机的最大注射量为300cm³（按聚苯乙烯计算，密度1.05g/cm³），现需生产ABS塑件（密度1.04g/cm³），单个塑件体积为45cm³，浇注系统凝料体积为15cm³，试计算该模具最多可设计的型腔数（注射机利用系数取0.8）。解：注射机实际可用注射量（体积）=（最大注射量×密度PS）/密度ABS×利用系数=（300×1.05）/1.04×0.8≈244.62cm³单个型腔总需求体积=塑件体积+凝料体积=45+15=60cm³型腔数n=244.62/60≈4.08，取整数4答：最多可设计4型腔。2.某冲裁件材料为Q235钢（抗剪强度τ=300MPa），零件外形为矩形，长50mm、宽30mm，厚度t=2mm，采用平刃口冲裁，试计算冲裁力（修正系数K=1.3）。解：冲裁周长L=2×(50+30)=160mm冲裁力F=K×L×t×τ=1.3×160×2×300=124800N=124.8kN答：冲裁力为124.8kN。五、综合分析题（20分）某企业需开发一款汽车仪表板注射模（塑件尺寸：长800mm、宽350mm、厚3mm，材料为PC/ABS，收缩率0.5%~0.7%，表面要求无熔接痕、无变形），请分析该模具设计的关键技术难点及解决方案。答案：关键技术难点及解决方案：（1）大尺寸塑件变形控制：难点：PC/ABS冷却收缩大，且塑件长宽比大（800:3），易因冷却不均导致翘曲。方案：①优化冷却系统，采用随形冷却水道（通过3D打印制造），确保型腔表面温差≤5℃；②增加模具加热装置（如热油循环），提高模温（80~100℃），减缓冷却速度；③设计多点点浇口（如4~6个），平衡填充压力，避免单侧收缩过大。（2）熔接痕消除：难点：塑件结构复杂（含多个安装孔、加强筋），熔体分流后易在表面形成熔接痕。方案：①调整浇口位置，使熔接痕位于非外观面（如背面或加强筋处）；②增加排气槽（深度0.02~0.03mm），减少熔接处气体残留；③提高注射压力（100~120MPa）和熔体温度（240~260℃），改善熔体融合能力；④采用顺序阀浇口技术，控制各浇口的开启时间，引导熔体流动方向。（3）脱模机构可靠性：难点：塑件表面积大（约0.28m²），脱模阻力大，易拉伤表面。方案：①设计高效脱模机构，如多推杆+推板联合脱模（推杆分布在加强筋和非外观面）；②增大脱模斜度（外表面1°~1.5°，内表面0.5°~1°）；③模具表面抛光至Ra0.2μm以下，并涂覆DLC涂层降低摩擦系数；④增加顶出复位检测装置，防止顶出卡滞。（4）尺寸精