2026年大学材料成型及控制工程(模具设计技术)试题及答案

2026年大学材料成型及控制工程(模具设计技术)试题及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分，每小题只有一个正确答案）1.冲裁模设计中，当冲裁件厚度较大、精度要求不高时，合理间隙应选择（）A.较小间隙B.适中偏小间隙C.较大间隙D.任意间隙2.弯曲件的最小弯曲半径一般不受下列哪个因素影响（）A.材料的塑性B.材料的轧制纤维方向C.弯曲件的弯曲角D.材料的热处理状态3.注塑模设计时分型面选择的首要原则是（）A.保证塑件顺利脱模B.保证塑件外观质量C.保证塑件尺寸精度D.简化模具结构4.相同变形程度下，冷挤压单位挤压力最大的是（）A.实心件正挤B.空心件正挤C.反挤压D.复合挤压5.下列浇口类型中，最适合一模多腔成型中小型塑件的普通二板注塑模的是（）A.直接浇口B.侧浇口C.环形浇口D.点浇口6.圆筒件拉深工艺中，拉裂失效一般发生在哪个位置（）A.凹模口部圆角处B.凸模底部直壁区C.凸模圆角与直壁交接处D.毛坯凸缘区7.生产大型高耐磨冷冲裁模，适合选用的模具钢是（）A.T10AB.Cr12MoVC.45钢D.CrWMn8.下列关于注塑模冷却管道设计的说法，正确的是（）A.冷却管道应尽量靠近型腔布置，距离型腔表面越近越好B.冷却管道间距越大，冷却越均匀，因此间距越大越好C.冷却管道进出口应设置在模具同一侧，便于连接D.对于结晶型塑料，应保证模具温度均匀，减少塑件变形9.冲裁生产中，发现落料件边缘毛刺过大且圆角大，刃口磨损较快，原因是（）A.凸凹模间隙过小B.凸凹模间隙过大C.凸模刃口磨损D.凹模刃口磨损10.模具中用于成型塑件外螺纹的零件是（）A.螺纹型芯B.螺纹型环C.圆形型腔D.圆柱型芯11.弯曲成型卸载后发生回弹，下列变化正确的是（）A.弯曲件的弯曲中心角增大，弯曲半径增大B.弯曲件的弯曲中心角减小，弯曲半径增大C.弯曲件的弯曲中心角增大，弯曲半径减小D.弯曲件的弯曲中心角减小，弯曲半径减小12.下列关于热流道注塑模具的说法，错误的是（）A.热流道模具没有流道凝料，无需后续切除浇口工序B.热流道模具结构简单，制造成本低，适合小批量生产C.热流道模具可以缩短成型周期，提高生产效率D.热流道模具可以降低注塑压力，改善塑件成型质量13.拉深工艺中，拉深系数m定义为拉深后筒件直径d与毛坯直径D的比值，下列说法正确的是（）A.拉深系数越小，拉深变形程度越小B.拉深系数越大，拉深变形程度越大C.拉深系数越小，拉深变形程度越大D.拉深系数和变形程度无关14.冲裁模的弹性卸料板一般安装在（）A.凸模一侧，用于卸下凸模上的条料B.凹模一侧，用于推出凹模内的工件C.凸模一侧，用于压料防止起皱D.凹模一侧，用于定位条料15.生产高透明度薄壁注塑塑件，最适合选用的浇口类型是（）A.直接浇口B.侧浇口C.点浇口D.扇形浇口二、多项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分，每小题有两个及以上正确答案，多选、少选、错选不得分）1.冲裁间隙对模具寿命和冲裁工艺的影响，下列说法正确的有（）A.适当增大间隙可以降低冲裁力，减小能耗B.适当增大间隙可以减小刃口磨损，提高模具寿命C.间隙过大时，冲裁件毛刺增大，尺寸精度下降D.间隙过小时，冲裁件光亮带宽度增大，断面质量一定更好2.注塑模分型面选择需要遵循的原则包括（）A.开模后塑件应留在动模一侧，便于脱模B.分型面应设置在塑件外形最大轮廓处C.对外观要求高的塑件，分型面不应设置在外观面D.分型面应有利于熔体排气，避免欠注3.冷冲压工艺分为分离工序和成型工序，下列属于分离工序的有（）A.落料B.冲孔C.切边D.剖切4.注塑模排气系统通常设置在哪些位置（）A.型腔熔体最后充满的位置B.熔接痕汇合位置C.分型面接合面处D.镶件、推杆的间隙处5.影响弯曲件回弹量大小的因素包括（）A.材料的屈服强度B.材料的弹性模量C.相对弯曲半径r/tD.弯曲力大小6.拉深工艺中防止凸缘区起皱的常用措施有（）A.采用压边圈装置B.控制合适的压边力大小C.增大毛坯的相对厚度D.减小拉深系数7.下列模具零件中，属于注塑模结构零件的有（）A.型腔凹模B.导柱导套C.推杆D.定模固定板8.热流道注塑模具按照加热方式可以分为（）A.外加热式热流道B.内加热式热流道C.绝热流道D.开放式热流道9.模具常见的失效形式主要有（）A.磨损失效B.断裂失效C.塑性变形失效D.腐蚀失效10.下列关于塑件脱模斜度设计的说法，正确的有（）A.塑件精度要求越高，脱模斜度应设计越小B.塑件壁厚越大，收缩量越大，脱模斜度应设计越大C.塑件材料硬度越高，弹性越大，脱模斜度应设计越大D.成型内孔时，脱模斜度一般比成型外孔更大三、填空题（本大题共10空，每空2分，共20分）1.冲裁件正常断面分为四个区域，分别是____、圆角带、断裂带和毛刺区。2.拉深工艺中，凸缘区起皱产生的根本原因是____。3.注塑模分流道截面形状中，____截面的比表面积最小，热量和压力损失最小，最适合中大型塑件成型。4.一般情况下，弯曲件的相对弯曲半径r/t越大，弯曲回弹量越____。5.冷冲裁工序中，落料件的尺寸由____决定，因此设计落料模刃口时以该零件为基准。6.成型塑件内表面的模具零件称为____，成型塑件外表面的模具零件称为凹模（型腔）。7.注塑成型的保压阶段，主要作用是____、补充成型收缩、防止熔体倒流。8.冷镦工艺主要用于生产____类零件，如螺栓、铆钉、销轴等。9.影响热塑性塑料熔体在模具型腔内流动性的主要因素有熔体温度、注塑压力和____。10.为了减小大型注塑件的翘曲变形，冷却系统设计的核心要求是____。四、简答题（本大题共5小题，每小题8分，共40分）1.什么是冲裁间隙？简述冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命的影响。2.简述弯曲成型回弹产生的根本原因，列举并说明减少弯曲回弹的三种常用措施。3.简述注塑模浇口的主要作用，说明点浇口的结构特点和适用场合。4.拉深工艺中拉裂失效产生的原因是什么？列举四种防止拉裂的有效措施。5.试从工作条件、材料性能要求两个方面，对比冷冲模和注塑模模具材料选择的差异。五、计算分析题（本大题共2小题，第一小题15分，第二小题20分，共35分）1.已知冲裁生产落料件，工件尺寸为φ120₋₀.₂₀mm，材料为Q235低碳钢，厚度t=2mm，查得冲裁初始间隙Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm，要求计算落料凸模和凹模的刃口尺寸及偏差（磨损系数x取0.5，刃口制造公差按IT7级选取）。2.某工厂采用ABS材料生产小型电器外壳，一模四腔，侧浇口进料，普通二板模结构，成型后发现所有塑件在浇口附近均出现明显银纹缺陷，塑件其他部位质量良好，试分析产生该缺陷的可能原因，并给出对应的解决措施。六、综合设计题（本大题共25分）某汽车内饰塑料装饰板，尺寸要求为600mm×400mm×5mm，材料为改性聚丙烯（PP），年产量10万件，属于大批量生产，要求装饰板外表面光滑无浇口痕迹，尺寸精度中等，翘曲变形要求小于0.5%，针对该装饰板的注塑模具设计，回答下列问题：（1）选择合适的浇口类型，说明选择理由；（8分）（2）确定分型面位置，说明选择理由；（7分）（3）说明脱模机构的设计要点；（5分）（4）说明冷却系统的设计要点；（5分）参考答案---一、单项选择题1.C2.C3.A4.C5.B6.C7.B8.D9.B10.B11.A12.B13.C14.A15.C二、多项选择题1.ABC2.ABCD3.ABCD4.ABCD5.ABCD6.ABC7.BCD8.AB9.ABCD10.ABCD三、填空题1.光亮带2.切向压应力过大3.圆形4.大5.凹模6.型芯7.维持型腔压力8.紧固件9.模具温度10.冷却均匀四、简答题1.冲裁间隙是指冲裁模凸模刃口与凹模刃口之间的单侧间隙，通常工程中所说的冲裁间隙指双面间隙，即凸模刃口和凹模刃口的尺寸差。（2分）对质量的影响：间隙过小时，冲裁件断面会产生二次剪切，出现双层光亮带，边缘毛刺大，尺寸精度降低；间隙适中时，光亮带占比合适，毛刺小，尺寸精度稳定；间隙过大时，圆角带宽度增大，毛刺大且难以去除，零件易发生翘曲变形，精度下降。（2分）对冲裁力的影响：随着间隙增大，材料所受拉应力占比提升，材料更容易断裂分离，冲裁力会逐渐降低，间隙增大到一定程度后冲裁力下降明显。（2分）对模具寿命的影响：间隙增大后，凸模与材料、凹模与材料之间的摩擦作用减小，刃口磨损降低，模具整体寿命提高；间隙过小会增大模具和材料的摩擦，加剧刃口磨损，甚至导致刃口崩裂，降低模具寿命。（2分）2.弯曲回弹产生的根本原因：弯曲变形时，弯曲件外层受拉产生拉伸弹性变形，内层受压产生压缩弹性变形，弯曲成型完成卸载后，弹性变形部分发生方向恢复，导致弯曲件的弯曲角度、弯曲半径发生改变，形成回弹。（2分）减少弯曲回弹的常用措施：（1）补偿法：根据长期生产积累或模拟得到的弯曲件回弹量，预先在模具工作部分修正凸凹模的形状和尺寸，抵消成型后的回弹，如V形弯曲中将凸模的弯曲角度减去回弹角，凹模角度增加对应回弹角，从设计层面抵消回弹。（2分）（2）校正法：在弯曲变形的末期对弯曲件施加较大的单位校正压力，改变弯曲变形区的应力状态，使变形区内外层都处于压应力状态，卸载后弹性恢复的方向被改变，大幅降低回弹量，该方法通过增大凸模对弯曲件的校正力实现，适合中小尺寸弯曲件。（2分）（3）拉弯工艺：针对大尺寸、大曲率的弯曲件，弯曲过程中对毛坯两端施加轴向拉力，使整个弯曲断面都处于拉应力状态，卸载后内外层的弹性恢复方向一致，不会产生大的角度回弹，可将回弹量控制在极小范围内。（2分，也可回答软凹模弯曲、端部加压等合理措施，均可得分）3.浇口的主要作用：一是限流调速，对进入型腔的熔体进行限流，调节充模速度，保证熔体按要求充满型腔；二是封阻补缩，充模完成后浇口最先冷却凝固，封闭型腔通道，防止型腔内熔体倒流，同时在保压阶段可补充熔体填补塑件的成型收缩；三是便于分离，较小的浇口方便将流道凝料和塑件分离，减少后处理工作量。（2分）点浇口的结构特点：点浇口的截面积很小，截面为圆形，直径一般在0.5~2mm之间，浇口长度一般控制在1~2mm，通常设置在定模一侧，需要采用三板式模具结构或热流道结构，开模时可以自动拉断浇口，残留在塑件上的浇口痕迹极小，几乎不影响外观。（3分）适用场合：适合成型小型、薄壁、精度要求高、外观要求高的塑件，尤其适合一模多腔的批量成型方案，广泛用于透明塑件、表面质量要求高的电子、日用塑件，不适合成型粘度高、流动性差的塑料和厚壁大型塑件。（3分）4.拉裂产生的原因：拉深过程中，凸缘区毛坯流入凹模，筒壁直壁区承受拉应力作用，其中凸模圆角与直壁的交接位置拉应力最大，当拉应力超过材料的抗拉强度极限时，该位置就会发生开裂，形成拉裂失效。（2分）防止拉裂的有效措施：（1）合理设计拉深工艺，保证各次拉深的拉深系数大于材料允许的极限拉深系数，避免单次变形程度过大；（2）控制合适的压边力，在防止凸缘起皱的前提下尽量降低压边力，避免过大压边力增大拉应力；（3）适当增大凹模圆角半径，减小凹模圆角对毛坯的摩擦阻力和弯曲阻力，降低筒壁拉应力；（4）对拉深毛坯进行润滑处理，降低毛坯与模具之间的摩擦，减小拉应力；（5）选择塑性好的原材料，拉深工序中间安排退火消除加工硬化，提高材料塑性。（答对任意4点即可得6分，共8分）5.工作条件差异：冷冲模工作时承受瞬间较大的冲击冲压力，刃口位置承受剧烈的摩擦力，正常工作温度一般不超过200℃，主要失效形式是刃口磨损、凸凹模断裂。（2分）注塑模工作时持续承受高温熔体的压力、腐蚀作用，工作温度一般保持在150~300℃之间，反复开合模过程中承受热胀冷缩的热疲劳作用，主要失效形式是型腔磨损、腐蚀、热疲劳开裂。（2分）材料性能要求差异：冷冲模要求材料具有高硬度、高耐磨性，足够的强度和冲击韧性，大型冷冲模还要求良好的淬透性，热处理变形小，不需要特殊的耐腐蚀性和高温稳定性。（2分）注塑模要求材料具有良好的导热性，足够的强度和表面硬度，良好的耐磨性和耐腐蚀性，热处理变形小，优良的切削加工性能和抛光性能，对于成型透明塑件的模具还要求极高的抛光性能和外观保持能力。（2分）五、计算分析题1.解：落料工序刃口尺寸计算遵循“落料以凹模为基准，间隙取在凸模上”的原则，凹模磨损后刃口尺寸会增大，因此凹模刃口尺寸计算公式为：=(式中，D为落料件的最大极限尺寸，本案例中D=120mm，Δ为工件公差，Δ=0.20mm，x取给定的0.5，代入得：Dx查公差表，φ120mmIT7级公差为0.035mm，因此凹模制造公差δd=0.035mm，凸模制造公差取δp=0.025mm，校核间隙条件：−=0.360−因此凹模刃口尺寸为：=φ凸模刃口尺寸为凹模尺寸减去最小双面间隙，计算公式为：=(=119.9最终结果：落料凹模尺寸为φ119.9⁺⁰·⁰³⁵₀mm，落料凸模尺寸为φ119.65⁰₋₀.₀₂₅mm（计算过程合理，结果近似即可得分）2.原因分析：银纹仅出现在浇口附近，其他部位质量正常，可能原因如下：（1）原料干燥不充分：ABS塑料吸湿性强，成型前若干燥不充分，原料中含有的水分在高温料筒中汽化，熔体进入型腔后，气体率先在剪切速率最大的浇口附近析出，形成银纹；（4分）（2）浇口尺寸过小：侧浇口尺寸偏小，熔体经过浇口时剪切速率急剧升高，超过ABS的降解剪切极限，熔体发生剪切降解，产生小分子气体，气体在浇口附近析出形成银纹；（4分）（3）料筒温度过高：料筒或喷嘴温度设置过高，ABS熔体长时间停留发生热降解，产生的小分子气体在充模过程中率先在浇口附近析出，形成银纹；（4分）（4）注塑速度过快：注塑速度设置过高，熔体高速通过浇口时剧烈剪切升温，同时卷入型腔中的空气，气泡在浇口附近扩散形成银纹。（4分）解决措施：成型前对ABS原料进行充分干燥，控制原料含水率低于0.1%；适当增大浇口横截面尺寸，降低熔体剪切速率；适当降低料筒和喷嘴温度，避免熔体热降解；适当降低注塑速度，避免熔体过度剪切和卷气；在浇口附近开设排气槽，排出型腔内的气体。（4分，答对合理措施即可得分）六、综合设计题（1）浇口类型选择：选择扇形浇口（也可选择多点点浇口设置在非外观侧，合理即可得分）（2分）选择理由：①该装饰板为大型薄壁扁平塑件，扇形浇口进料宽度大，熔体进料均匀，流动平稳，可有效降低塑件成型后的内应力，减少翘曲变形，满足塑件翘曲变形要求；（2分）②扇形浇口设置在装饰板内侧边缘，外表面不会留下浇口痕迹，完全满足外观要求；（2分）③扇形浇口的排气性能好，充