2026年模具设计与制造技术复习题(附答案)

2026年模具设计与制造技术复习题(附答案)一、选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种模具属于热作模具？A.冷冲裁模B.压铸模C.弯曲模D.拉深模答案：B2.塑料注射模中，为避免熔体充填时产生湍流，主流道通常设计为：A.直线形且末端带球面凹坑B.螺旋形C.阶梯形D.锥形且末端带球面凹坑答案：D3.冲裁模中，合理的凸、凹模间隙应使材料断裂面的光亮带占板厚的：A.10%-20%B.30%-50%C.60%-70%D.80%以上答案：B4.模具钢4Cr5MoSiV1（H13）主要用于制造：A.冷挤压模B.热锻模C.塑料模腔D.冲裁凹模答案：B5.注射成型中，保压阶段的主要作用是：A.防止熔体倒流B.提高充模速度C.降低模具温度D.增加塑件表面光泽答案：A6.模具电火花加工中，为提高加工精度，通常采用：A.粗加工电极一次成型B.粗、中、精加工多电极转换C.增大放电间隙D.降低脉冲频率答案：B7.塑料收缩率的计算基准是：A.模具型腔尺寸B.塑件常温下尺寸C.熔体注射时尺寸D.模具型芯尺寸答案：A8.冲压模中，导柱导套的配合精度一般为：A.H7/h6B.H9/f9C.H11/c11D.H6/g5答案：A9.高速铣削加工模具时，常用的刀具材料是：A.高速钢B.硬质合金C.碳素工具钢D.铸铁答案：B10.模具失效形式中，因循环应力导致的断裂属于：A.磨损失效B.塑性变形失效C.疲劳断裂失效D.热疲劳失效答案：C二、填空题（每空1分，共20分）1.模具按成型材料分类，主要包括______模具、______模具和粉末冶金模具。答案：金属；塑料2.冲裁件的断面由______、______、毛面和毛刺四部分组成。答案：塌角；光亮带3.塑料注射模的浇注系统由______、______、浇口和冷料穴组成。答案：主流道；分流道4.冷作模具钢的热处理工艺通常为______+______，以获得高硬度和耐磨性。答案：淬火；低温回火5.模具加工中，______技术可实现复杂曲面的无刀具干涉加工，______技术可用于微小孔或窄槽的精密加工。答案：五轴联动铣削；电火花小孔加工6.塑料收缩率分为______收缩率和______收缩率，设计时需根据材料特性选择。答案：自由；受阻7.冲压模的闭合高度应满足压力机闭合高度的要求，即H模≥H压min+10mm，H模≤H压max-______mm。答案：58.模具失效分析的步骤包括______、______、实验检测和结论推导。答案：现场调查；宏观观察9.热作模具钢需具备良好的______性和______性，以抵抗高温下的热疲劳和磨损。答案：热强；热稳定10.注射模的冷却系统设计中，冷却水孔与型腔壁的距离一般为______倍孔径，以保证均匀冷却。答案：1-2三、简答题（每题8分，共40分）1.简述冲压模设计中“排样”的主要内容及意义。答案：排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方式。主要内容包括确定冲裁件的排列方式（如单排、双排、对头排样）、搭边值选择、料宽与步距计算。意义在于提高材料利用率（降低成本）、保证冲裁件质量（减少定位误差）、延长模具寿命（均匀受力）。2.塑料模分型面选择应遵循哪些基本原则？答案：①便于塑件脱模：分型面应尽量设置在塑件最大截面处，使塑件留在动模侧；②保证塑件精度：避免将分型面设在尺寸精度要求高的部位（如配合面）；③简化模具结构：减少侧抽芯机构，优先选择平面分型面；④利于浇注系统设计：主流道轴线与分型面垂直，浇口位置合理；⑤考虑飞边影响：分型面应避开塑件外观面或功能面。3.模具热处理变形的主要原因及预防措施有哪些？答案：原因：①加热/冷却过程中因温度梯度导致热应力；②相变时组织比容变化（如奥氏体转马氏体体积膨胀）引起组织应力；③模具形状复杂（如厚薄不均、带尖角）导致应力集中。预防措施：①优化模具结构（避免截面突变，采用圆角过渡）；②合理选择加热方式（阶梯式升温，真空加热减少氧化）；③控制冷却速度（等温淬火或分级淬火）；④预先进行去应力退火（粗加工后）；⑤采用冷处理或时效处理稳定组织。4.高速铣削技术在模具加工中的优势体现在哪些方面？答案：①加工效率高：切削速度和进给速度是传统铣削的5-10倍，缩短加工周期；②表面质量好：切削力小，零件变形小，可实现“以铣代磨”，减少抛光工序；③加工精度高：高速旋转刀具的动平衡性能好，配合CNC系统可实现±0.005mm的精度；④适用材料广：可加工硬度HRC50-60的淬硬钢，减少电火花加工量；⑤环保节能：切削热大部分被切屑带走，减少冷却液使用。5.简述模具CAD/CAE/CAM集成应用的典型流程。答案：①CAD建模：使用UG、Pro/E等软件完成模具结构设计（包括型腔、型芯、浇注系统、冷却系统等）；②CAE分析：通过Moldflow（塑料模）或Dynaform（冲压模）进行流动模拟、冷却分析、应力预测，优化工艺参数（如注射压力、冷却时间）；③CAM编程：根据CAE结果提供数控加工代码，选择刀具路径（粗加工、半精加工、精加工）；④数控加工：利用五轴联动铣床、电火花机等设备加工模具零件；⑤装配调试：组装模具并试模，根据试模结果（如塑件飞边、冲压件回弹）反馈修正设计，形成闭环优化。四、计算题（每题10分，共30分）1.某冲裁件材料为Q235钢（抗剪强度τ=240MPa），厚度t=2mm，冲裁轮廓周长L=150mm，试计算冲裁力F，并确定压力机公称压力（安全系数K=1.3）。解：冲裁力公式F=K×L×t×τ代入数据：F=1.3×150×2×240=1.3×72000=93600N≈93.6kN压力机公称压力应大于冲裁力，故选择公称压力≥100kN的压力机。2.某ABS塑料件（收缩率S=0.5%）的外形尺寸为长100mm、宽80mm、高50mm（均为塑件常温下尺寸），计算模具型腔的长、宽、高设计尺寸（按平均收缩率计算，取两位小数）。解：模具型腔尺寸计算公式：L模=(L塑)/(1-S)长度：L模=100/(1-0.005)=100/0.995≈100.50mm宽度：L模=80/0.995≈80.40mm高度：L模=50/0.995≈50.25mm3.某注射模需成型一个体积为200cm³的塑件，注射机最大注射量为300cm³（理论值），注射时间t=2s，熔体密度ρ=1.2g/cm³，求浇口最小截面积A（设充模阶段熔体流速v=15cm/s，忽略冷料损失）。解：体积流量Q=V/t=200/2=100cm³/s流速v=Q/A→A=Q/v=100/15≈6.67cm²考虑注射机实际注射量需留10%余量（300×0.9=270cm³≥200cm³，满足要求），故浇口最小截面积约为6.67cm²。五、综合分析题（每题15分，共30分）1.某汽车仪表板（PC/ABS复合材料，尺寸600mm×400mm×30mm，表面要求无熔接痕、缩孔）注射模设计中，如何通过浇注系统和冷却系统优化保证塑件质量？答案：浇注系统优化：①采用多点浇口（如3-4个侧浇口），缩短熔体流动距离，避免熔接痕（浇口位置需对称分布，使熔体流动前沿同步汇合）；②主流道设计为圆锥形（锥度2°-4°），末端带球面凹坑（与注射机喷嘴匹配），减少压力损失；③分流道采用梯形截面（深度6-8mm，宽度8-10mm），表面抛光（Ra≤0.8μm），降低流动阻力；④浇口尺寸需适中（厚度0.8-1.2mm，宽度5-8mm），避免因浇口过小导致剪切过热（材料降解）或过大导致补缩不足（缩孔）。冷却系统优化：①采用循环水冷却，冷却回路沿型腔轮廓布置（距型腔壁8-12mm），避免水管与浇口、顶杆干涉；②对于仪表板的凸台、加强筋等厚壁区域，增加点冷却（如铍铜镶件或微型冷却管），提高局部冷却效率；③冷却水孔直径φ8-12mm，水流速控制在0.6-1.5m/s（雷诺数≥10000，保证湍流），确保均匀换热；④采用串联+并联混合回路（如型腔、型芯分别独立冷却），调节各区域水温（控制在40-60℃），减少塑件内应力（避免翘曲）。2.某冷冲模（冲裁08F钢板，厚度t=1.5mm，冲裁件年产量50万件）使用3个月后出现凸模刃口磨损严重、凹模局部崩裂的问题，分析可能原因并提出改进措施。答案：可能原因：①模具材料选择不当：凸模若使用T10A（未表面处理），硬度（HRC58-62）不足，耐磨性差；凹模若存在尖角（应力集中），易受冲击崩裂；②冲裁间隙不合理：间隙过小（如小于板厚的8%）导致刃口与材料摩擦加剧（磨损快），间隙不均（局部间隙过大）导致凹模承受偏载（崩裂）；③热处理工艺缺陷：凸模淬火后未充分回火（残余应力大），或表面脱碳（硬度降低）；凹模淬火冷却速度不足（未完全马氏体转变），强度不够；④润滑不足：冲裁过程未使用专用冲压油，材料与模具间摩擦增大；⑤设备精度差：压力机导轨间隙大（导致凸凹模不对中），加剧局部磨损。改进措施：①更换模具材料：凸模改用Cr12MoV（淬火+低温回火，HRC60-62）或表面TD处理（碳化物覆层，硬度HV3000以上）；凹模采用整体镶拼结构（易损部位用高性能材料，如SKD1