模具设计考试题及答案

模具设计考试题及答案一、填空题（每空1分，共20分）1.按工序组合程度分类，冲压模具可分为____、__、____三大类。答案：单工序模；复合模；级进模（顺序可互换）2.冲裁模的双面间隙是指____与____刃口对应部位的尺寸差值。答案：凸模；凹模3.注射模的浇注系统通常由____、____、浇口、冷料穴四部分组成。答案：主流道；分流道4.冲裁变形过程依次分为弹性变形阶段、____阶段、____阶段。答案：塑性变形；断裂分离5.塑料按热性能可分为____塑料和____塑料两大类。答案：热塑性；热固性6.模具闭合高度是指模具闭合时，____上平面与____下平面的垂直距离。答案：上模座；下模座7.冲压模具的压力中心是指各工序______的合力作用点，设计时应与压力机滑块中心线重合。答案：冲压力8.正装复合模中，兼具落料凸模与冲孔凹模功能的核心零件称为______。答案：凸凹模9.注射模推杆脱模机构中，推杆端面应______型腔工作面0.05~0.1mm，避免影响制件外观。答案：高出10.级进模中，条料的定位元件主要有导料板、____、____三类。答案：挡料销；导正销11.冲裁件的断面质量由____、____、断裂带、毛刺四部分组成。答案：圆角带；光亮带二、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列冲裁模类型中，生产效率最高的是（）。A.单工序落料模B.复合模C.级进模D.导板模答案：C解析：级进模可在一副模具的不同工位依次完成多道冲压工序，冲次可达每分钟数百次，生产效率远高于单工序模和复合模。2.冲裁间隙过小时，冲裁件断面的（）比例会增大。A.圆角带B.光亮带C.断裂带D.毛刺答案：B解析：间隙较小时，材料受挤压作用增强，剪切面的光亮带宽度增大，断裂带宽度减小。3.下列塑料中，属于热固性塑料的是（）。A.ABSB.聚乙烯C.酚醛树脂D.聚氯乙烯答案：C解析：酚醛树脂是典型的热固性塑料，固化后加热无法再次熔融；其余三项均为热塑性塑料，可反复加热成型。4.注射模中，为保证主流道凝料顺利脱出，主流道通常设计成（）的锥度。A.0.5°~1°B.2°~6°C.8°~12°D.12°~15°答案：B解析：主流道锥度过小会导致凝料脱模困难，锥度过大会增加熔体流动阻力与凝料重量，行业通用取值为2°~6°。5.复合模与级进模相比，最突出的优势是（）。A.生产效率高B.制件精度高C.模具寿命长D.操作安全答案：B解析：复合模在同一工位完成多道工序，无工位间的定位累积误差，制件的同轴度、尺寸精度更高。6.下列卸料方式中，适用于厚板、大冲裁力场合的是（）。A.弹性卸料B.刚性卸料C.气垫卸料D.废料切刀卸料答案：B解析：刚性卸料板与下模固定连接，卸料力大、工作可靠，是厚板冲裁的首选卸料方式。7.注射模的排气槽通常开设在（）位置。A.型腔最后填充的部位B.主流道末端C.分流道中间D.浇口附近答案：A解析：排气槽需设置在熔体流动的末端，才能有效排出型腔内的空气，避免产生气泡、缺料、烧焦等缺陷。8.冲裁凸凹模刃口尺寸计算时，冲孔件的尺寸基准是（）。A.凸模B.凹模C.凸凹模D.卸料板答案：A解析：冲裁尺寸设计遵循“落料定凹模，冲孔定凸模”的原则，即落料件尺寸由凹模刃口决定，冲孔件尺寸由凸模刃口决定。9.下列脱模机构中，最适合深腔薄壁筒形制件的是（）。A.推杆脱模B.推管脱模C.推板脱模D.气动脱模答案：C解析：推板脱模的推出力均匀作用在制件端面，制件变形小且无推出痕迹，非常适合深腔薄壁类制件。10.模具闭合高度H模与压力机装模高度（HmaA.HB.HC.HD.无固定要求答案：C解析：模具闭合高度必须在压力机的装模高度范围内，否则无法正常安装与冲压作业。三、判断题（每题1分，共10分）1.冲裁间隙越大，冲裁力越大。（）答案：错误解析：间隙增大时，材料的剪切变形抗力减小，冲裁力会逐渐降低。2.复合模可在一副模具中完成多道工序，因此生产效率高于级进模。（）答案：错误解析：级进模的冲次远高于复合模，生产效率更高；复合模的核心优势是制件精度高。3.热塑性塑料可以反复加热熔融成型，热固性塑料则不能。（）答案：正确4.注射模冷料穴的作用是储存熔体前锋的冷料，避免冷料进入型腔影响制件质量。（）答案：正确5.只有间隙过大时才会产生毛刺，间隙过小不会产生毛刺。（）答案：错误解析：间隙过大或过小都会产生毛刺：间隙过大时毛刺厚而长，间隙过小时毛刺薄而尖，仅合理间隙下毛刺最小。6.注射模浇口的尺寸越大越好，充模速度越快。（）答案：错误解析：浇口尺寸过大会导致凝料切除困难、成型周期延长，需根据制件大小、材料特性合理设计。7.级进模中，导正销的作用是对条料进行精定位，消除送料误差。（）答案：正确8.塑料模型腔数量越多生产效率越高，设计时应尽量增加型腔数。（）答案：错误解析：型腔数量受注射机额定注射量、锁模力、制件精度、模具加工难度等多重限制，并非越多越好。9.卸料力是指将卡在凹模内的废料推出所需的力。（）答案：错误解析：卸料力是将箍在凸模上的条料从凸模卸下的力，将废料从凹模推出的力称为推件力。10.注射模的分型面应尽量避开制件的外观面，防止留下分型痕迹。（）答案：正确四、简答题（每题5分，共20分）1.简述冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响。答案：(1)对冲裁件质量的影响：间隙合理时，冲裁件断面平整、毛刺小，尺寸精度高；间隙过大或过小都会导致断面质量下降、尺寸超差、毛刺增大。（2分）(2)对冲裁力的影响：间隙增大，材料剪切变形抗力减小，冲裁力降低；间隙减小，冲裁力增大。（1.5分）(3)对模具寿命的影响：间隙过小会加剧刃口磨损，甚至导致刃口胀裂；间隙过大时毛刺增大，易造成刃口崩损；间隙合理时模具磨损最小，寿命最长。（1.5分）解析：本题核心考点为冲裁间隙的三大影响，需注意间隙过大或过小均为不利状态，合理间隙是最优解。2.简述注射模浇注系统的作用及基本设计要求。答案：作用：(1)将塑料熔体平稳引入并充满型腔；(2)传递注射压力，保证制件成型质量；(3)调节熔体充模速度与冷却顺序。（2分，答出2点即可）设计要求：(1)流程短、阻力小，保证熔体快速充满型腔；(2)利于排气，避免产生气泡、缺料；(3)浇口位置避开制件外观面，痕迹易去除；(4)凝料量少，便于回收；(5)避免熔体直接冲击小型芯，防止型芯变形。（3分，答出3点即可）3.什么是冲压模具的压力中心？为什么要保证压力中心与压力机滑块中心线重合？答案：压力中心是指冲压过程中各工序冲压力（包括冲裁力、卸料力、推件力等）的合力作用点。（2分）原因：若压力中心与滑块中心线不重合，会导致压力机滑块承受偏心载荷，造成滑块与导轨的不均匀磨损，降低压力机精度；还会导致模具刃口磨损不均，影响模具寿命和制件质量，严重时甚至会损坏模具和设备。（3分）4.简述推杆脱模机构的基本设计原则。答案：(1)推出位置尽量选在制件非外观面，避免影响外观质量；(2)推出力分布均匀，避免制件产生变形或顶穿；(3)推杆具有足够的强度和刚度，保证推出过程稳定；(4)推杆端面应高出型腔表面0.05~0.1mm，避免在制件表面留下凹痕；(5)机构具备可靠的复位功能，保证合模时推杆回到初始位置；(6)推出行程足够，保证制件能顺利脱出型腔。（5分，答出5点即可满分）五、计算题（每题10分，共20分）1.采用配作法加工某落料模的凸模与凹模，已知落料件的外形尺寸为80−0.300mm，材料为Q235钢，双面最小间隙Z答案：（1）确定设计基准：落料件尺寸由凹模刃口决定，因此以凹模为设计基准。（2分）（2）落料凹模刃口尺寸计算公式为：D其中，Dmax为制件最大极限尺寸（80mm），x为磨损系数（0.75），Δ（3）代入数值计算：$$D_d=(80-0.75\times0.30)_{0}^{+0.074}=79.775_{0}^{+0.074}\text{mm}$$（3分）

（4）凸模配作要求：凸模刃口按凹模实际刃口尺寸配作，保证双面间隙在$0.46\sim0.60$mm范围内。（2分）

**解析**：配作法是模具刃口加工的常用方法，核心原则为“落料定凹模，冲孔定凸模”，另一零件按配作保证间隙。磨损系数的作用是考虑模具刃口磨损后的尺寸变化，延长模具使用寿命。

2.某注射机的额定注射量为250cm$^3$，额定锁模力为1600kN。现用该注射机生产PP塑料制件，每个制件质量为30g，浇注系统凝料总质量为12g，PP塑料的密度为0.91g/cm$^3$。已知注射压力为80MPa，型腔内平均压力为注射压力的40%，单个制件在分型面上的投影面积为35cm$^2$。试计算该模具的最大允许型腔数量（结果向下取整，注射量利用率取0.8，忽略浇注系统投影面积）。

**答案**：

（1）按注射量约束计算最大型腔数

单个制件体积：

$$V_{件}=\frac{m_{件}}{\rho}=\frac{30}{0.91}\approx32.97\text{cm}^3$$浇注系统凝料体积：V注射机允许的最大注射体积：V设型腔数为n1，则nn向下取整得n1（2）按锁模力约束计算最大型腔数型腔内平均压力：p设型腔数为n2，则锁模力需满足Fn向下取整得n2（3）最终型腔数取两者较小值，即最大允许型腔数量为5。（1分）解析：型腔数量设计需同时满足注射量、锁模力两大核心约束，此外还需考虑制件精度、模具加工难度等因素，最终取约束最严格的数值作为设计上限。六、结构改错题（共10分）1.某正装式单工序落料模的结构设计描述如下，已知冲裁料厚为2mm，材料为Q235钢。请找出其中5处明显的设计错误，说明错误原因并给出改正方案（每处2分，找出错误1分，原因与改正1分，共10分，答出5处即可满分）。结构描述：(1)上模部分由上模座、凸模、凸模固定板、垫板组成，凸模通过螺钉直接固定在固定板上；(2)下模部分由下模座、凹模、导料销、固定卸料板组成，无挡料定位元件；(3)模具采用后侧导柱导套导向，导柱安装在上模座，导套安装在下模座；(4)固定卸料板与凹模上平面之间的间隙为0.5mm；(5)凹模刃口直壁高度为3mm；(6)两个导料销布置在凹模的同一侧，用于条料导向。答案：（任选5处即可，每处2分）1.错误：凸模通过螺钉直接固定在固定板上。原因：螺钉直接固定的连接强度不足，冲裁过程中凸模易松动、脱落，无法承受冲裁力。改正：凸模采用台肩固定方式，将凸模台肩卡入凸模固定板的沉孔中，再通过固定板与垫板、上模座的连接实现固定。2.错误：下模无挡料定位元件。原因：无法控制条料的送进步距，不能保证制件的搭边值与尺寸精度。改正：在凹模或导料板上加装挡料销，用于控制条料的送进距离。3.错误：导柱安装在上模座，导套安装在下模座。原因：导柱随上模上下运动时易刮伤操作人员，且废料、杂物易落在导柱表面，加剧导柱导套磨损。改正：导柱安装在下模座，导套安装在上模座，保证导柱在工作时始终位于下模侧。4.错误：固定卸料板与凹模上平面的间隙为0.5mm。原因：间隙远小于料厚，条料无法顺利送进，无法正常生产。改正：将间隙调整为2.2~2.5mm（即比料厚大0.2~0.5mm），保证条料顺利通过的同时起到卸料作用。5.错误：凹模刃口直壁高度为3mm