2026年江苏省职业院校技能大赛中职组(新材料智能生产与产品检验)试题(附答案)

2026年江苏省职业院校技能大赛中职组(新材料智能生产与产品检验)试题(附答案)某企业要求开发一款用于新能源汽车电池pack下护板的改性聚丙烯复合材料，要求满足：密度≤1.25g/cm³，拉伸强度≥22MPa，缺口冲击强度（23℃）≥15kJ/m²，弯曲模量≥1800MPa，垂直燃烧等级达到V-0级，原料成本控制在12000元/吨以内。现有原料及参数：均聚聚丙烯PPH（MFR=15g/10min，密度0.905g/cm³，拉伸强度32MPa，价格8500元/吨），玻璃纤维GF（直径10μm，密度2.54g/cm³，价格4800元/吨），溴系阻燃剂十溴二苯乙烷DBDPE（密度3.0g/cm³，价格18000元/吨），三氧化二锑Sb₂O₃（密度5.2g/cm³，价格12000元/吨），相容剂PP-g-MAH（密度0.91g/cm³，价格16500元/吨），抗氧剂复配体系1010+168（密度1.1g/cm³，价格45000元/吨）。任务1：根据性能要求完成配方设计，计算各原料质量占比，预估最终材料密度、原料成本；操作双螺杆挤出机完成混炼造粒，挤出温度区间从喂料口到机头设定为160℃-190℃，要求粒料均匀无连粒，含水量≤0.05%；完成注塑机制备标准样条，注塑温度设定180℃-200℃，模具温度40℃，样条无缺料、飞边超标缺陷。任务2：按照要求完成改性复合材料性能检验：①按照GB/T1033.1-2008浸渍法测试所制备样品的密度，平行测试3次，计算平均值；②按照GB/T1040.1-2018万能试验机测试拉伸强度，拉伸速度50mm/min，测试5根样条计算平均值；③按照GB/T1843-2008悬臂梁缺口冲击强度测试，测试10根样条计算平均值；④按照GB/T9341-2008弯曲性能测试，跨距64mm，测试速度2mm/min，测试5根样条计算平均值；⑤按照GB/T2408-2008垂直燃烧法测试燃烧等级，每组测试5根样条，记录燃烧时间判定等级；⑥按照卡尔费休水分滴定法测试粒料的含水量，记录测试结果。任务3：你所操作的智能挤出生产线DCS系统采集到最近10组熔体压力数据分别为：12.1MPa、12.8MPa、11.9MPa、12.5MPa、12.3MPa、11.7MPa、12.6MPa、12.4MPa、12.0MPa、12.7MPa，工艺要求熔体压力控制范围为12±0.8MPa，计算过程能力指数Cp、Cpk，分析过程能力是否满足要求，并给出管控调整建议。参考配方（质量占比）：PPH：64%，GF：15%，DBDPE：12%，Sb₂O₃：4%，PP-g-MAH：4%，抗氧剂：1%。密度计算：0.64×0.905+0.15×2.54+0.12×3.0+0.04×5.2+0.04×0.91+0.01×1.1=1.24g/cm³，符合密度≤1.25g/cm³的要求。成本计算：0.64×8500+0.15×4800+0.12×18000+0.04×12000+0.04×16500+0.01×45000=9910元/吨，符合成本不超过12000元/吨的要求。性能预估值：拉伸强度约25MPa，缺口冲击强度约18kJ/m²，弯曲模量约2100MPa，阻燃体系总添加量16%，DBDPE与Sb₂O₃质量比为3:1，可稳定达到V-0级阻燃要求，所有指标均满足客户需求。性能检验参考结果（本配方合格产品）：①密度测试平均值为1.24g/cm³，符合要求；②拉伸强度平均值为24.8MPa，符合要求；③缺口冲击强度平均值为17.2kJ/m²，符合要求；④弯曲模量平均值为2050MPa，符合要求；⑤垂直燃烧测试中，单根样条最大燃烧时间为5s，5根样条总燃烧时间为22s，无燃烧滴落物引燃棉花现象，判定燃烧等级为V-0级，符合要求；⑥粒料含水量测试结果为0.032%，符合含水量不超过0.05%的要求。过程能力指数计算与分析：首先计算10组数据的平均值μ=（12.1+12.8+11.9+12.5+12.3+11.7+12.6+12.4+12.0+12.7）÷10=12.3MPa，计算样本标准偏差s≈0.365MPa。工艺要求上规格限USL=12.8MPa，下规格限LSL=11.2MPa，计算得Cp=（USL-LSL）÷(6s)=（12.8-11.2）÷(6×0.365)≈0.73。中心偏移量ε=|μ-T|=|12.3-12|=0.3MPa，偏移系数K=2ε÷(USL-LSL)=0.375，Cpk=Cp×(1-K)≈0.73×0.625≈0.46。过程能力判定：Cp<1，Cpk<0.67，说明该生产过程过程能力严重不足，无法满足工艺管控要求。调整建议：首先校验熔体压力传感器的测量精度，排除传感器检测偏差问题；其次检查失重式喂料系统的喂料精度，清理喂料螺杆积料，校准喂料电机转速，降低喂料