2026年浙江省工业设计职业资格考试（工业设计师工业设计综合知识）模具类能力提高训练题及答案

2026年浙江省工业设计职业资格考试（工业设计师工业设计综合知识）模具类能力提高训练题及答案一、选择题1.某注塑模具采用一模两腔布局，用于生产ABS材料的矩形薄壁壳体。产品最大外形尺寸为120mm×80mm×20mm（长×宽×高），平均壁厚为1.8mm。若采用经验公式估算，该模具的主流道锥度通常设计为（）较为合适。A.1°~2°B.2°~4°C.4°~6°D.6°~8°2.在注塑模具设计中，为改善大型深腔壳体件（如洗衣机内桶）的脱模，并保证产品外观质量，经常采用（）推出机构。A.推杆推出B.推管推出C.推件板推出D.气动推出3.设计压铸模具时，对于铝合金压铸件，其内浇口截面积Ag可以通过公式=进行初步估算。其中G代表（）。A.型腔填充时间B.压铸件带浇注系统的总质量C.金属液的密度D.内浇口处金属液的流速4.以下关于模具冷却系统设计的描述，错误的是（）。A.冷却水道的直径通常取8mm、10mm、12mm等，其截面面积越大，冷却效果越好。B.冷却水道应尽可能靠近型腔表面，但需保持一定距离，以防止局部过冷和模具强度不足。C.对于定模和动模，冷却水应优先从温度较高、热量集中的区域流入。D.对于深腔模具，采用隔片式水井或喷流管能有效加强型芯的冷却。5.某塑料齿轮模具采用点浇口进料，开模后浇口凝料与产品自动分离。该模具必须采用（）结构。A.单分型面B.双分型面C.侧向抽芯D.螺纹脱模6.在模具钢材选用中，要求高耐磨性、高抗热疲劳性，适合制作压铸模成型零件的钢材是（）。A.45钢B.Cr12MoVC.3Cr2W8VD.P20（3Cr2Mo）7.使用UG/NX软件进行模具分型设计时，用于检查产品是否具备脱模斜度，并直观显示倒扣区域的工具是（）。A.拔模分析B.区域分析C.检查区域D.面斜率分析8.对于有侧孔或侧凹的塑料制品，当侧抽芯距离较短（如小于30mm），且抽芯力不大时，最经济可靠的侧向抽芯机构是（）。A.斜导柱抽芯B.弯销抽芯C.斜滑块抽芯D.液压（或气动）抽芯9.在注塑成型中，以下哪种情况最可能导致产品产生“飞边”（毛刺）？（）A.注射压力过低，保压时间不足。B.模具温度过低，熔体流动性差。C.锁模力不足，或模具分型面贴合不严。D.冷却时间过长，产品收缩不均。10.模具的排气系统至关重要。关于排气槽的设计，以下说法正确的是（）。A.排气槽应开设在熔体流动的末端，或型腔中容易困气的区域。B.排气槽的深度越深越好，以确保气体迅速排出。C.排气槽可以直接通向模具外部，无需考虑与冷却水道的干涉。D.对于所有塑料，排气槽深度设计为0.05mm都是安全的。答案与解析：1.B。主流道锥度通常为2°~4°，便于脱出流道凝料。角度过小脱模困难，过大则浪费材料并增加流动阻力。2.C。推件板推出适用于深腔、薄壁、不允许有推杆痕迹的壳体类零件，推出力均匀，产品不易变形。3.B。公式中，G为通过内浇口的金属液总质量（包括铸件和浇排系统），ρ为金属液密度，v为内浇口速度，t为型腔填充时间。4.A。冷却水道直径增大到一定程度后，对传热系数提升有限，反而会降低冷却水流速，影响冷却效率。并非单纯越大越好，需结合流量与压力设计。5.B。点浇口通常位于模具中间，需要增加一个分型面（即双分型面，又称三板模）来取出浇注系统凝料。6.C。3Cr2W8V是经典的热作模具钢，具有优良的高温强度、耐磨性和抗热疲劳性，常用于压铸模、热挤压模。7.A。拔模分析是专门用于评估产品脱模斜度，并以颜色区分正负拔模区域和倒扣区域的工具。8.A。斜导柱抽芯机构结构简单、制造方便、安全可靠，是中小型模具最常用的机动侧抽芯机构。9.C。飞边产生的主要原因是锁模力不足以抵抗型腔内的熔体压力，或模具分型面、滑块贴合面等存在间隙。10.A。排气槽应位于熔体最后填充、气体最终聚集的位置。B项深度过深易导致溢料；C项需防止与水道串通漏水；D项深度需根据塑料熔体粘度调整，如对于粘度低的PA等，深度需更小（如0.01-0.02mm）。二、判断题1.模具的成型收缩率是一个固定值，同一材料的所有产品都取相同的收缩率进行模具设计即可。（）2.在注塑模具中，冷料穴的作用是储存前锋冷料，防止其进入型腔影响充填或堵塞浇口。（）3.对于一模多腔的模具，采用平衡式分流道布局可以确保各型腔同时充满，从而保证制品质量的一致性。（）4.模具的导向机构（如导柱导套）仅起到合模时的导向作用，对承受侧向力没有帮助。（）5.在压铸模具中，溢流槽的主要作用是容纳冷污金属液和气体，改善模具热平衡，而非提高产品致密度。（）答案与解析：1.错误。成型收缩率受材料批次、产品结构（壁厚、形状）、工艺条件（压力、温度）等多种因素影响，是一个范围值，设计时需根据经验或材料数据手册综合确定。2.正确。冷料穴是标准设计，通常位于主流道末端或分流道转向处。3.正确。平衡式布局使各型腔的流动路径长度和截面变化相同，是实现流动平衡和填充同步的基础。4.错误。导柱导套在合模和注射过程中能有效承受一定的侧向压力，保护型芯和型腔不受损伤。5.错误。溢流槽确实有容纳冷污金属和气体的作用，但一个非常重要的功能是建立最终填充区域，通过后续压力传递提高该区域金属液的致密度，减少缩孔缩松。三、简答题1.简述在注塑模具设计中，为何要设置模具的脱模斜度？脱模斜度的大小通常受哪些因素影响？2.什么是模具的“热平衡”设计？在压铸模冷却系统设计中，实现热平衡的主要措施有哪些？3.列举三种常见的模具失效形式，并简要说明其产生的主要原因。答案与解析：1.设置原因：便于塑件从模具型腔中顺利脱出，避免脱模时产品表面被划伤或产生顶白、破裂等缺陷。没有脱模斜度或斜度不足，会使脱模阻力急剧增大。影响因素：塑料材料性质：收缩率大、刚性差、表面摩擦系数高的材料需较大斜度。产品结构：深度越深、形状越复杂、表面要求越高（如蚀纹），需越大斜度。型腔表面状态：抛光面所需斜度小，蚀纹或喷砂面所需斜度大。收缩方向：沿收缩方向需较大斜度。型芯或型腔位置：型芯（凸起部分）通常比型腔（凹陷部分）需要更大的脱模斜度。2.热平衡定义：指模具在连续工作周期中，吸收的热量（来自高温熔融物料）与散失的热量（通过冷却系统、空气对流、热辐射等）达到动态平衡，使模具温度稳定在合理范围内。主要措施：差异化冷却：根据模温需求，对温度较高区域（如浇口附近、厚壁处）加强冷却，布置更密集的水路或采用更高效的冷却方式（如喷流管、导热镶件）。分区独立控温：对定模、动模、大型芯、滑块等不同部分设置独立的冷却回路，并分别调节水温或流量。采用模温机：精确控制冷却介质的温度，实现主动调温。优化工艺参数：在保证质量前提下，适当降低熔体温度、缩短注射和保压时间，减少热量输入。应用热平衡分析软件：通过CAE模拟，预测温度分布，指导冷却系统优化设计。3.常见的失效形式及主要原因：塑性变形失效：模具工作部位在持续高温、高压下，因屈服强度不足而产生塌陷、镦粗等永久变形。主要原因：模具材料高温强度不足；工作温度过高或局部过热；设计强度不够（如壁厚过薄）。热疲劳失效（龟裂）：模具表面在循环热应力作用下，产生网状裂纹（龟裂）。主要原因：模具材料抗热疲劳性能差；模具表面温度波动剧烈（急冷急热）；热处理工艺不当；型腔表面存在应力集中点（如尖角）。磨损失效：模具成型表面与流动物料间发生摩擦，导致尺寸超差或表面粗糙度上升。主要原因：模具材料耐磨性不足；被加工材料中含有硬质填料（如玻璃纤维）；模具硬度不够或表面处理不当；润滑不良。四、计算与分析题1.某注塑模具生产PP材料的圆筒形制品，外径D=50mm，高度H=80mm，平均壁厚t=2mm。制品要求内表面光滑，采用推件板脱模。已知PP材料对钢的摩擦系数(1)型芯在脱模方向上的大端尺寸（考虑收缩率后）。(2)制品对型芯的包紧力在脱模方向上产生的总阻力F（忽略大气压力及真空吸附力）。提示：包紧力引起的脱模阻力公式可简化为F=p·A·μ·2.分析下图所示塑料制品的模具结构设计要点。制品为带外侧凹的壳体，材料为ABS。请回答：(1)制品外侧凹处的成型与脱模应采用何种机构？简述其工作原理。(2)若采用点浇口，模具应采用几板模结构？简述其开模和脱模顺序。（此处应有一张简图，描述：一个矩形壳体，一侧壁有一个圆孔形外侧凹，顶部中心位置有一个点浇口痕迹。由于文本限制，请根据此文字描述理解。）答案与解析：1.计算过程：(1)制品内径（理论大端尺寸）d=考虑收缩率后，型芯大端尺寸=d(2)首先计算接触面积投影A。型芯高度=H型芯平均周长C=接触面积在垂直于脱模方向上的投影面积A=注意：此处的A是投影面积，而非实际侧面积。公式F=p·A·代入公式：F计算：12×11.9875×=因此，脱模阻力F≈解析：此题为简化计算。实际脱模阻力还需考虑脱模瞬间的真空吸附力、包紧力分布不均等因素，计算结果通常远小于实际工程中通过经验公式（如考虑周长、包紧长度、弹性模量等）估算的值。此处主要考察对收缩计算和公式的理解。2.分析要点：(1)外侧凹成型与脱模机构：应采用斜导柱驱动的侧向抽芯机构。工作原理：在模具中，成型外侧凹的部分设计成独立的侧型芯滑块。开模时，动模向后移动，固定在定模侧的斜导柱插入动模侧滑块的斜孔中。由于斜导柱的倾斜角度，开模力被分解为一个使动模水平移动的力（垂直于开模方向）和一个使滑块沿导滑槽向外侧（远离制品）移动的力，从而完成侧向抽芯动作。抽芯结束后，制品留在动模，再由推出机构推出。合模时，斜导柱引导滑块复位，并由锁紧块（楔紧块）锁紧，以承受注射压力。(2)模具结构与工作顺序：应采用双分型面模具（三板模）。开模与脱模顺序：第一次分型：注射机开模，在弹簧或定距拉板机构的作用下，模具首先从点浇口凝料与制品分离处（即定模板与中间板之间）分开，点浇口被拉断，浇注系统凝料留在中间板（流道板）上。第二次分型：当定距机构（如限位螺钉）达到设定距离后，第一次分型停止。动模继续后退，带动模具主分型面（中间板与动模板之间）打开。在此过程中，斜导柱驱动侧滑块完成抽芯。推出脱模：动模后退到位后，注射机顶杆推动模具推板，带动推件板（或推杆）将制品从型芯上推出脱落。复位与合模：合模时，推出机构先复位，然后斜导柱引导滑块复位并锁紧，最后各分型面依次闭合。五、综合应用题请根据以下产品信息，规划其注塑模具的核心设计方案。产品名称：仪器仪表外壳材料：PC+10%GF（聚碳酸酯加10%玻璃纤维）产品特点：1.外观件，外表面要求高光，无可见熔接痕、缩痕和推杆痕迹。2.结构为扁平长方体，内部有多个圆柱形立柱和加强筋，底部有多个安装孔。3.侧面有一矩形开口窗口，窗口边缘内侧有卡扣结构（倒扣）。4.产品最大尺寸：150mm×100mm×30mm，平均壁厚2.5mm，局部筋位厚1.2mm。生产批量：中等批量（年产5-10万件）请规划：1.分型面选择：说明主分型面的位置选择原则及在本产品上的具体位置建议。2.浇注系统：推荐浇口类型、位置及布局，并简述理由。3.成型与脱模结构：如何成型侧面的矩形窗口及内侧卡扣？采用何种推出机构？为什么？4.冷却与排气：简述冷却系统布局原则和排气考虑。5.模具材料选择：为型腔、型芯核心部件推荐合适的钢材牌号及热处理/表面处理要求。答案与解析：1.分型面选择：原则：应位于产品最大轮廓处；保证产品外观质量（分型线尽量位于隐蔽处）；便于脱模；利于排气和加工。本产品建议：主分型面宜选择在壳体底部边缘。这样可以将产品的主要外表面（正面及侧面外表面）全部放在定模侧，利于保证高光外观质量；内部结构（立柱、筋、卡扣）放在动模侧，便于设置推出机构。底部边缘形成的分型线对外观影响最小。2.浇注系统：浇口类型与位置：推荐采用潜伏式浇口（隧道浇口），从产品底部内侧或加强筋根部进胶。理由：PC+GF材料流动性中等，潜伏浇口能提供较好的剪切和充填效果。浇口可自动切断，实现自动化生产，适合中等批量。浇口痕迹小，且位于产品内部或非外观面，满足外观要求。多点潜伏浇口（如2-3点）有利于平衡充填，减少熔接痕强度风险，并降低注射压力。具体位置需借助模流分析（CAE）优化，使熔接痕出现在非外观或非受力关键区域。3.成型与脱模结构：侧面窗口与卡扣成型：矩形窗口本身可由动、定模对碰成型。窗口内侧的卡扣形成倒扣，需要设计内缩滑块（斜顶）机构或斜滑块机构进行成型和脱模。方案选择：由于卡扣位于内侧，空间有限，且产品对内部外观要求不高，推荐采用斜顶（角度顶针）。斜顶在顶出过程中，既向上运动顶出产品，又通过底部的斜导向槽实现向内（或向外）的水平运动，从而脱离卡扣倒扣区域。此结构相对简单可靠，兼具推出和侧向脱模功能。推出机构：推荐采用“推杆+斜顶”组合推出。理由：产品为扁平壳体，内部有较多立柱和筋位。在筋位和立柱根部等位置布置小直径圆推杆，提供局部顶出力。在需要脱扣的卡扣位置布置斜顶。在底部平面区域，可适当布置少量扁推杆（铲机）辅助推出。避免使用大型推件板，因为产品内部结构复杂，推件板加工困难，且PC+GF材料较硬，完