2026光学模具试题及答案详解

2026光学模具试题及答案详解一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）1.光学塑料透镜注塑成型中，最常用的光学级透明材料是（）。A.ABSB.PC（聚碳酸酯）C.PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）D.PP（聚丙烯）答案：C解析：PMMA透光率高（约92%）、光学均匀性好、成本适中，是最常用的光学塑料之一。PC透光率约89%，双折射较大，多用于耐冲击场合。2.光学模具模芯要求具备优异的镜面抛光性能，下列材料中最适合的是（）。A.P20预硬钢B.45号钢C.S136不锈钢D.Cr12MoV冷作模具钢答案：C解析：S136为耐蚀镜面模具钢，组织均匀、杂质含量低，可抛光至Ra3.超精密车削光学模芯时，为获得纳米级表面粗糙度，应优先选用的刀具材料是（）。A.高速钢B.硬质合金C.单晶金刚石D.陶瓷答案：C解析：单晶金刚石刀具刃口可达到纳米级锋利度，能实现光学级表面质量，是超精密车削的首选刀具材料。4.注塑光学镜片模腔尺寸设计时，对成型收缩的补偿方法是（）。A.模腔尺寸按收缩率放大B.模腔尺寸按收缩率缩小C.模腔尺寸与制品尺寸相同D.仅对浇口附近进行补偿答案：A解析：塑料从模温冷却至室温时体积收缩，为保证室温制品尺寸合格，模腔尺寸应比制品公称尺寸放大。5.评价光学镜片模具面型精度的常用指标是（）。A.表面粗糙度RB.PV值和RMS值C.洛氏硬度HRCD.表面波纹度W答案：B解析：PV（峰谷值）和RMS（均方根值）直接反映面型误差，是光学面型精度的核心评价指标。6.光学注塑件出现“缩痕”缺陷，通常与下列哪一因素关系最密切？（）A.模温过高B.保压不足或冷却不均C.注射速度过快D.塑料含水率过高答案：B解析：缩痕主要由保压补缩不足、局部冷却不均引起，导致制品表面局部凹陷。7.非球面光学模芯的精密加工主要采用的方法是（）。A.普通数控铣削B.慢走丝线切割C.超精密金刚石车削或磨削D.电火花成型加工答案：C解析：非球面面型精度要求高，需超精密车削或磨削达到纳米级表面质量与微米级面型精度。8.光学玻璃精密模压成型时，模具材料通常选用（）。A.硬质合金或碳化钨B.铝合金C.普通碳素结构钢D.铜合金答案：A解析：玻璃模压温度高（500-700摄氏度），要求模具耐高温、抗氧化、抗热冲击，硬质合金（碳化钨）是常用材料。9.注塑模具排气不良，最可能导致光学制品出现（）。A.飞边B.局部烧焦或充填不足C.翘曲变形D.表面流痕答案：B解析：排气不良会使气体被压缩产生高温，造成局部烧焦，或阻碍熔体充填。10.光学镜片面型质量检测常用的仪器是（）。A.三坐标测量机B.激光干涉仪C.万能工具显微镜D.表面粗糙度仪答案：B解析：激光干涉仪可非接触、高精度检测面型误差，是光学面型检测的主要仪器。11.光学注塑模具冷却水道设计的主要目的是（）。A.降低注射压力B.实现均匀快速冷却，减小收缩与变形C.减少原材料消耗D.提高熔体流动前沿速度答案：B解析：均匀快速冷却可缩短成型周期，减小制品收缩不均和内应力，提高光学稳定性。12.光学塑料制品产生明显双折射的主要原因是（）。A.模具表面粗糙B.制品内部存在较大内应力C.材料透光率低D.模具温度过低答案：B解析：双折射是材料内部应力引起的各向异性现象，内应力越大，双折射越明显。13.超精密磨削光学模芯时，砂轮粒度通常选择（）。A.80#粗粒度B.200#中等粒度C.2000#以上超细粒度D.任意粒度答案：C解析：超细粒度砂轮可获得极小的磨削残留高度，满足光学面型的低粗糙度要求。14.光学模具镶件与模架之间的定位装配精度一般应达到（）。A.0.1mmB.0.01mm级或更高C.1mmD.0.5mm答案：B解析：光学模具要求面型重复精度高，定位误差通常控制在0.01mm以内，甚至更小。15.下列工艺中，不适合光学塑料透镜大批量生产的是（）。A.注塑成型B.注射压缩成型C.精密模压成型D.挤出成型答案：D解析：挤出成型适用于板材、棒材、异型材等连续截面制品，难以成型单件透镜的面型和轮廓精度。二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。多选、少选、错选均不得分）1.光学注塑模具设计中，为保证制品光学表面质量，需要重点考虑的因素有（）。A.合理的浇口位置B.充分的排气设计C.稳定均匀的模温控制D.尽量大的脱模斜度E.过低的注射压力答案：ABC解析：大脱模斜度可能破坏光学有效面型，过低的注射压力易产生充填不足，均不利于光学质量。2.下列材料中，可用于光学塑料透镜注塑成型的有（）。A.PMMAB.PCC.COC（环烯烃共聚物）D.PVCE.PS（聚苯乙烯）答案：ABCE解析：PMMA、PC、COC、PS均有一定光学透明性，可用于光学或低端透明件；PVC透明性差、热稳定性差，一般不用作光学透镜。3.超精密车削光学模芯时，影响表面粗糙度的主要工艺参数有（）。A.主轴转速B.进给速度C.切削深度D.刀具圆弧半径E.冷却液的颜色答案：ABCD解析：主轴转速、进给速度、切深和刀尖圆弧半径直接影响残留面积高度与表面质量；冷却液颜色与加工质量无直接关系。4.光学注塑件出现“流痕”缺陷，可能的原因包括（）。A.料温过低B.注射速度过慢C.模温过低D.浇口尺寸过小E.保压压力过高答案：ABCD解析：保压压力过高通常引起飞边、内应力及尺寸超差，不是流痕的典型原因。5.与塑料注塑成型相比，光学玻璃精密模压成型具有的特点有（）。A.制品耐热性更好B.折射率稳定性更高C.设备投入成本更低D.可成型非球面透镜E.成型周期更长答案：ABDE解析：玻璃模压设备及模具成本高，C错；其余均符合玻璃模压特点。三、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.光学模具模芯表面粗糙度Ra答案：错误解析：透光率还受材料本征吸收、反射、散射、面型及镀膜影响，表面粗糙度只是因素之一。2.非球面透镜可以校正球差，提高成像质量。答案：正确3.光学塑料注塑时，模温越高越好。答案：错误解析：模温过高会延长成型周期、引起材料降解、飞边增多，应根据材料与制品要求选择最佳模温。4.单晶金刚石刀具不能用于车削黑色金属模具钢，但可用于超精密车削镀镍光学模芯。答案：正确解析：金刚石刀具与铁基材料发生碳扩散反应而急剧磨损；镀镍层与金刚石兼容，适合超精密车削。5.光学注塑模具冷却水道应尽量靠近模腔表面，但必须保证模具强度。答案：正确6.浇口位置应尽量设置在光学有效区以外或对成像影响较小的区域。答案：正确7.光学塑料透镜注塑后常进行退火处理以降低内应力。答案：正确8.激光干涉仪只能检测平面面型，不能检测非球面面型。答案：错误解析：配合计算机全息图（CGH）或补偿器，激光干涉仪可检测非球面面型。9.表面粗糙度Ra=0.01答案：错误解析：Ra数值越小表面越光滑，0.005 μ10.模具材料的热膨胀系数会影响光学玻璃模压制品的面型精度。答案：正确四、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）1.简述光学注塑模具排气系统设计要点。答案：(1)排气位置应开设在熔体最后充填处、分型面及容易困气的部位；(2)排气槽深度应小于塑料溢边值，光学模具常用深度0.01∼(3)排气槽宽度可取5-20mm，并设置排气通道排出气体；(4)可利用顶针、镶件、滑块间隙辅助排气；(5)对封闭型腔必要时采用真空排气。2.简述光学塑料注塑件产生双折射（内应力）的主要原因及控制措施。答案：主要原因：熔体流动取向、充填与保压不均匀、冷却速率差异导致残余应力冻结。控制措施：(1)采用较高且均匀的模温；(2)优化浇口位置与保压曲线，降低流动残余应力；(3)制品后处理退火；(4)合理设计壁厚，避免急剧变化。3.简述影响超精密金刚石车削光学模芯表面质量的主要因素。答案：主要因素包括：机床主轴回转精度与刚度、导轨运动精度、刀具几何参数（刀尖圆弧半径、前角、后角）与刃口质量、切削参数（主轴转速、进给量、切深）、被加工材料组织均匀性、冷却润滑条件、环境振动与温度波动。4.简述光学模具装配精度保证的主要措施。答案：(1)采用统一基准和精密定位销、锥面定位；(2)关键配合面精密磨削、配研，控制间隙与过盈；(3)在恒温环境中装配，避免热膨胀影响；(4)装配后检测同心度、垂直度与平面度；(5)保持零件清洁，防止尘埃颗粒影响配合精度。五、综合计算题（本大题共2小题，共25分，其中第1题10分，第2题15分）1.某光学塑料透镜材料为PMMA，成型收缩率S=0.5%(1)室温下制品的理论直径；(2)若要求制品直径精确为20.00mm，模腔直径应设计为多少（保留两位小数）？答案：设制品直径为Dp，模腔直径为D(1)Dp(2)Dc解析：注塑模腔尺寸应大于制品公称尺寸，以补偿冷却收缩。收缩率按制品尺寸的百分率计算。2.某光学模具用于成型双凸透镜，材料折射率n=1.492，透镜两表面曲率半径分别为R1=15.00mm、R2=(1)透镜在空气中的焦距f（保留两位小数）；(2