2025年塑料成型工艺及模具设计考试题库及答案

2025年塑料成型工艺及模具设计考试题库及答案一、填空题（每空1分，共20分）1.热塑性塑料的分子结构为__________或__________，加热时可软化成型，冷却后固化，重复加热仍可软化；热固性塑料的分子结构为__________，加热固化后不可再熔融。2.注射成型工艺参数主要包括__________、__________和__________三大类，其中__________直接影响塑料的充模能力和塑件尺寸精度。3.模具分型面的选择应优先保证塑件__________，通常将塑件的__________部分留在动模一侧，以便利用顶出机构脱模。4.塑料收缩率的计算式为S=（__________-__________）/__________×100%，其中L0为模具型腔尺寸，L为塑件实际尺寸。5.注射模浇注系统由__________、__________、__________和__________组成，其核心作用是将熔融塑料均匀、稳定地引入型腔。6.压缩模按模具与压力机的配合方式可分为__________、__________和__________三种类型，其中__________模具的加料腔与型腔无分界，适用于压制形状复杂的塑件。二、选择题（每题2分，共20分）1.下列塑料中，属于热固性塑料的是（）。A.聚乙烯（PE）B.聚氯乙烯（PVC）C.酚醛树脂（PF）D.聚丙烯（PP）2.注射成型时，若塑件出现“飞边”（毛边），最可能的原因是（）。A.注射压力过低B.模具分型面贴合不紧密C.冷却时间过长D.料筒温度过低3.模具设计中，为避免塑件脱模时因粘附力过大而变形，通常需在塑件内外表面设置（）。A.加强筋B.圆角C.脱模斜度D.排气槽4.计算注射机锁模力时，需考虑的关键参数是（）。A.塑件质量B.型腔压力与投影面积C.注射速度D.螺杆转速5.压缩成型与注射成型的主要区别在于（）。A.压缩成型需加热模具，注射成型需冷却模具B.压缩成型塑料在模具内固化，注射成型塑料在料筒内塑化C.压缩成型适用于热塑性塑料，注射成型适用于热固性塑料D.压缩成型无需浇注系统，注射成型必须设计浇注系统6.设计模具冷却系统时，冷却水孔与型腔壁的距离应控制在（）范围内，以平衡冷却效率与模具强度。A.1-3mmB.5-10mmC.15-25mmD.30-40mm7.下列浇口类型中，适用于薄壁大尺寸塑件且残留痕迹小的是（）。A.侧浇口B.点浇口C.潜伏式浇口D.扇形浇口8.塑件出现“缩孔”缺陷的根本原因是（）。A.塑料收缩未被及时补料B.模具排气不良C.注射速度过快D.模具温度过高9.热流道模具的主要优势是（）。A.降低塑料消耗B.简化模具结构C.提高成型效率D.减少塑件内应力10.设计斜导柱抽芯机构时，斜导柱的倾斜角一般取（），以平衡抽芯力与抽芯距离。A.5°-10°B.12°-25°C.30°-45°D.50°-60°三、简答题（每题6分，共30分）1.简述注射成型过程的主要阶段及其作用。答：注射成型过程包括塑化、注射、保压、冷却和脱模五个阶段。塑化阶段通过料筒加热和螺杆剪切使塑料熔融并均匀化；注射阶段将熔融塑料以一定压力和速度注入型腔；保压阶段通过维持压力补偿塑料冷却收缩，防止型腔塌陷；冷却阶段使塑件固化定型；脱模阶段利用顶出机构将塑件从模具中取出。2.分型面选择的基本原则有哪些？答：分型面选择需遵循以下原则：①保证塑件能顺利脱模，优先将塑件的主要型芯部分留在动模；②尽量避免塑件表面产生分型线痕迹，影响外观；③便于模具加工，简化型芯、型腔制造；④有利于浇注系统和排气系统设计，确保充模均匀；⑤减少塑件尺寸误差，避免高精度尺寸跨越分型面。3.模具冷却系统设计的关键要点有哪些？答：关键要点包括：①冷却水孔应尽量靠近型腔表面，且分布均匀，保证各部位冷却速度一致；②水孔直径一般为8-12mm，流速控制在0.6-1.5m/s，避免压力损失过大；③采用串联或并联方式时，需平衡各回路的流量，防止局部过热；④水孔与型腔壁距离应大于1.5倍孔径（通常15-25mm），避免模具局部强度不足；⑤对于深腔模具，可采用螺旋式或隔板式冷却结构，增强冷却效果。4.简述塑料收缩率的影响因素及模具设计时的应对措施。答：影响因素包括塑料种类（如结晶型塑料收缩率大于非结晶型）、成型工艺（注射压力高、保压时间长则收缩率小）、模具结构（浇口尺寸大、冷却均匀则收缩率稳定）、塑件结构（壁厚大、形状复杂则收缩率波动大）。应对措施：①根据塑料类型选择经验收缩率范围（如PE为1.5%-3.0%，PC为0.5%-0.8%）；②对高精度塑件采用平均收缩率计算型腔尺寸，或通过模流分析软件修正；③优化浇口位置和冷却系统，减少收缩不均；④在塑件设计时避免壁厚突变，增设加强筋平衡收缩。5.压缩模与压注模的主要区别是什么？答：压缩模的塑料在加热的型腔中直接受压成型，加料腔与型腔无严格分界，塑料需在模具内完成塑化和固化；压注模设有单独的加料腔（压料腔），塑料先在加料腔中加热塑化，再通过浇注系统压入型腔，型腔与加料腔通过浇口连接。压注模适用于形状复杂、薄壁或带细小型芯的塑件，而压缩模更适合厚壁、结构简单的塑件。四、分析题（每题10分，共20分）1.某企业采用注射成型生产ABS塑料外壳（壁厚2.5mm，尺寸300mm×200mm×50mm），成型后发现塑件表面存在明显熔接痕，试分析可能原因并提出改进措施。答：可能原因：①熔体温度过低（ABS推荐料温210-260℃），导致两股熔体相遇时未能充分融合；②注射压力或速度不足（ABS注射压力通常60-100MPa），熔体充模速度慢，前锋冷料堆积；③模具温度偏低（ABS模具温度50-80℃），型腔表面冷却快，熔体流动阻力大；④浇口位置设计不合理（如采用单点浇口时，熔体需流经长流程后汇合）；⑤塑件结构中存在孔、凸台等障碍，导致熔体分流；⑥模具排气不良，汇合处气体无法排出，形成熔接痕。改进措施：①提高料筒温度至230-250℃，模具温度至60-70℃，改善熔体流动性；②增加注射压力至80-100MPa，提高注射速度（采用多级注射，高速填充、低速保压）；③调整浇口位置（如改为两点对称浇口，缩短熔体流动距离）；④在熔接痕位置增设排气槽（深度0.02-0.04mm，宽度5-10mm）；⑤优化塑件结构（如减小孔间距，或在汇合处设置工艺凸台，引导熔体融合）；⑥使用润滑剂或相容剂（如添加0.5%硬脂酸锌），降低熔体粘度。2.某模具顶出机构采用8根直径6mm的圆顶杆，分布在塑件边缘，顶出时塑件底部中心区域出现凹陷变形，试分析原因并提出改进方案。答：原因分析：①顶杆分布不合理，边缘顶杆的顶出力集中在塑件边缘，而中心区域无顶杆支撑，导致顶出时塑件因刚性不足发生翘曲变形；②顶杆数量少、直径小（总顶出面积不足），单位面积顶出力过大（顶出力F=P×A，P为塑件与型芯的粘附力，约0.05-0.1MPa），边缘局部应力超过ABS的屈服强度（约35-50MPa）；③型芯表面粗糙或脱模斜度不足（ABS推荐脱模斜度0.5°-1°），导致粘附力过大，顶出阻力不均；④顶出速度过快，塑件未完全冷却（ABS冷却时间一般15-30s），刚性不足时易变形。改进方案：①增加顶杆数量（如在中心区域增设2-4根顶杆），或采用顶管、推板等分散顶出力的结构（推板顶出可均匀作用于塑件整个周边）；②增大顶杆直径（如改为8-10mm）或采用矩形顶杆，增加顶出面积，降低单位应力；③检查型芯表面粗糙度（Ra≤0.8μm），增加脱模斜度至1°-1.5°，减少粘附力；④优化冷却系统（如在型芯内设置螺旋冷却水道），延长冷却时间至25-35s，提高塑件刚性；⑤采用多级顶出（低速启动、高速顶出、低速停止），避免冲击变形；⑥在塑件底部中心区域增设加强筋（高度1-2mm，厚度0.8-1.5mm），提高局部刚性。五、计算题（每题10分，共20分）1.某注射成型塑件的投影面积为800cm²（含流道），型腔平均压力为45MPa，试计算所需注射机的最小锁模力（单位：kN）。若现有注射机的锁模力为4000kN，是否满足要求？解：锁模力计算公式为F锁≥P型×A，其中P型为型腔压力（MPa），A为投影面积（cm²）。需注意单位换算：1MPa=1N/mm²=10³N/cm²（因1cm²=100mm²，1N/mm²=100N/cm²）。因此，P型=45MPa=45×100N/cm²=4500N/cm²A=800cm²F锁=4500N/cm²×800cm²=3,600,000N=3600kN现有注射机锁模力为4000kN≥3600kN，满足要求。2.某PP塑件壁厚δ=3mm，模具冷却介质温度T1=20℃，塑料熔体温度T2=230℃，塑料固化温度T3=100℃（PP结晶温度约120℃，取安全值100℃），PP的热扩散率α=1.2×10⁻⁷m²/s（α=λ/(ρc)，λ为热导率，ρ为密度，c为比热容）。试计算塑件的冷却时间（单位：s）。（提示：冷却时间公式t=δ²/(4α)×(π/ln[(T2-T1)/(T3-T1)])²）解：代入公式：δ=3mm=0.003m，α=1.2×10⁻⁷m²/s(T2-T1)=230-20=210℃，(T3-T1