2025年模具設(shè)計(jì)師試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列模具類型中，屬于塑料成型模具的是（）。A.落料模B.拉深模C.吹塑模D.彎曲模答案：C解析：吹塑模用于塑料中空制品成型，屬于塑料成型模具；落料模、拉深模、彎曲模均為冷沖壓模具。2.冷沖模中，凹模刃口尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于落料件，應(yīng)以（）為基準(zhǔn)。A.凸模B.凹模C.工件D.導(dǎo)向件答案：B解析：落料時(shí)，凹模決定工件外形尺寸，因此凹模刃口尺寸為基準(zhǔn)，凸模尺寸根據(jù)凹模配作并保證合理間隙。3.注塑模中，主流道小端直徑通常應(yīng)（）注射機(jī)噴嘴直徑。A.等于B.小于C.大于D.無要求答案：C解析：主流道小端直徑需略大于注射機(jī)噴嘴直徑（一般大0.5-1mm），防止因偏差導(dǎo)致熔體堵塞。4.下列模具材料中，適用于高精度、長(zhǎng)壽命冷沖模的是（）。A.T10AB.Cr12MoVC.45鋼D.718H答案：B解析：Cr12MoV為高碳高鉻合金工具鋼，具有高淬透性、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性，適合高精度長(zhǎng)壽命冷沖模；T10A為碳素工具鋼，耐磨但韌性較差；718H為塑料模具鋼；45鋼一般用于非關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件。5.壓鑄模設(shè)計(jì)中，為避免金屬液直接沖擊型芯或型腔壁，應(yīng)優(yōu)先采用（）澆口形式。A.側(cè)澆口B.中心澆口C.切線澆口D.點(diǎn)澆口答案：C解析：切線澆口可使金屬液沿型腔切線方向填充，減少對(duì)型芯的沖擊，避免局部過熱和粘模。6.塑料收縮率的影響因素中，不包括（）。A.塑料品種B.模具溫度C.注射壓力D.模具粗糙度答案：D解析：塑料收縮率主要受材料本身（品種）、成型工藝（溫度、壓力）、模具結(jié)構(gòu)（冷卻速度、壁厚）影響，模具粗糙度主要影響制品表面質(zhì)量，不直接影響收縮率。7.冷沖模中，導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合通常采用（）。A.H7/g6B.H7/h6C.H7/k6D.H7/s6答案：C解析：導(dǎo)柱導(dǎo)套需保證導(dǎo)向精度和一定的配合緊密度，常用H7/k6過渡配合，既便于裝配又能防止松動(dòng)。8.注塑模冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，冷卻水道與型腔壁的距離一般取（）。A.5-10mmB.10-15mmC.15-25mmD.25-30mm答案：C解析：冷卻水道過近（<15mm）可能導(dǎo)致型腔局部應(yīng)力集中或漏水，過遠(yuǎn)（>25mm）則冷卻效率下降，通常取15-25mm。9.下列不屬于模具失效形式的是（）。A.磨損B.斷裂C.變形D.拋光答案：D解析：模具失效包括磨損（表面損傷）、斷裂（脆性或疲勞斷裂）、變形（塑性變形），拋光是模具表面處理工藝，不屬于失效形式。10.精密沖裁模與普通沖裁模的主要區(qū)別是（）。A.增加了壓邊圈B.采用了齒圈壓板C.提高了刃口硬度D.減小了模具間隙答案：B解析：精密沖裁模通過齒圈壓板（V形齒）壓料，防止材料撕裂，配合小間隙和反頂力實(shí)現(xiàn)精沖；普通沖裁模無此結(jié)構(gòu)。二、填空題（每空1分，共20分）1.冷沖模按工序組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和（級(jí)進(jìn)模）。2.注塑模中，為便于主流道凝料脫模，主流道通常設(shè)計(jì)成（圓錐形），錐度一般為（2°-4°）。3.塑料模具中，常用的熱塑性塑料收縮率范圍：ABS約為（0.5%-0.7%），聚丙烯（PP）約為（1.0%-2.5%）。4.冷沖模凹模的刃口形式有（直筒形）和（錐形），其中（直筒形）凹模適用于沖裁精度要求高的場(chǎng)合。5.壓鑄模的三大系統(tǒng)包括（澆注系統(tǒng)）、（排溢系統(tǒng)）和（冷卻加熱系統(tǒng)）。6.模具壽命是指模具在失效前完成的（合格制品）數(shù)量，影響壽命的主要因素包括（材料性能）、（熱處理工藝）和（使用條件）。7.注塑模分型面的選擇應(yīng)優(yōu)先保證（制品外觀質(zhì)量），避免（分型線）留在制品重要表面。8.冷沖模排樣時(shí)，搭邊的作用是（補(bǔ)償定位誤差）和（防止條料邊緣毛刺進(jìn)入模具間隙）。9.沖壓件的變形方式可分為（分離工序）和（成形工序），其中落料屬于（分離工序）。10.模具熱處理中，淬火后進(jìn)行（回火）處理可消除內(nèi)應(yīng)力，提高（韌性）。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述注塑模分型面選擇的基本原則。答案：（1）優(yōu)先保證制品外觀質(zhì)量：分型線避免位于制品外表面或透明件可見區(qū)域；（2）便于制品脫模：分型面應(yīng)使制品留在動(dòng)模一側(cè)，利用頂出機(jī)構(gòu)脫模；（3）有利于澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)：主流道、分流道和澆口應(yīng)位于分型面上，便于加工和凝料取出；（4）便于模具加工：分型面形狀應(yīng)簡(jiǎn)單（如平面或小角度斜面），避免復(fù)雜曲面增加加工難度；（5）有利于排氣：分型面可作為排氣通道，尤其在熔體流動(dòng)末端，需保證分型面貼合嚴(yán)密但局部留排氣間隙；（6）考慮制品尺寸精度：分型面應(yīng)避免跨越制品高精度尺寸區(qū)域，減少因模具分型面誤差導(dǎo)致的尺寸偏差。2.冷沖模設(shè)計(jì)中，如何確定凸、凹模的刃口尺寸？答案：（1）落料件：以凹模為基準(zhǔn)，凹模刃口尺寸取工件尺寸的最小極限值，凸模尺寸=凹模尺寸-雙邊間隙Z；（2）沖孔件：以凸模為基準(zhǔn)，凸模刃口尺寸取工件尺寸的最大極限值，凹模尺寸=凸模尺寸+雙邊間隙Z；（3）考慮磨損：凹模（落料）刃口尺寸設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取工件尺寸上限（因凹模磨損后尺寸增大），凸模（沖孔）刃口尺寸應(yīng)取工件尺寸下限（因凸模磨損后尺寸減?。唬?）公差配合：凸、凹模刃口尺寸公差應(yīng)小于工件尺寸公差，一般取工件公差的1/3-1/2，且凸模上偏差為0，凹模下偏差為0，保證間隙均勻。3.塑料模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要求有哪些？答案：（1）冷卻均勻：水道應(yīng)均勻分布在型腔周圍，避免局部過熱或過冷，導(dǎo)致制品收縮不均、翹曲；（2）冷卻效率：水道直徑（一般8-12mm）、流速（1-3m/s）需合理，保證足夠的熱交換量；（3）避免干涉：水道與加熱元件（如熱流道）、頂出機(jī)構(gòu)、鑲件等保持安全距離（≥15mm）；（4）結(jié)構(gòu)可靠：水道連接密封良好，防止漏水；進(jìn)出水口標(biāo)記清晰，便于安裝；（5）兼顧加工性：水道應(yīng)盡量直線布置，減少彎角，降低鉆孔加工難度；（6）針對(duì)厚壁制品：可增加鈹銅鑲塊或隨形冷卻水道（3D打?。?，提高局部冷卻速度。4.壓鑄模設(shè)計(jì)中，如何防止制品產(chǎn)生氣孔？答案：（1）優(yōu)化澆注系統(tǒng)：采用切線澆口或階梯式澆口，避免金屬液紊流卷入空氣；（2）完善排溢系統(tǒng)：在型腔最高處設(shè)置排氣槽（深度0.05-0.15mm，寬度5-10mm），或使用排氣塞；（3）控制壓射速度：低速填充（0.1-0.3m/s）階段充滿澆道，高速填充（2-5m/s）階段平穩(wěn)充填型腔，減少空氣壓縮；（4）降低模具溫度：合理設(shè)置冷卻水道，避免局部溫度過高導(dǎo)致氣體析出；（5）控制合金熔煉質(zhì)量：減少熔液含氣量（如真空熔煉、除氣處理），避免使用潮濕爐料；（6）增設(shè)溢流槽：在金屬液最后填充區(qū)域設(shè)置溢流槽，容納含氣、氧化的金屬液。5.簡(jiǎn)述模具材料選擇的主要依據(jù)。答案：（1）模具類型：冷沖模需高耐磨性（如Cr12MoV），注塑模需耐腐蝕性（如S136），壓鑄模需抗熱疲勞（如H13）；（2）制品要求：高精度制品需選擇變形小的材料（如P20預(yù)硬鋼），透明制品需高光潔度材料（如718H）；（3）生產(chǎn)批量：小批量可用45鋼（成本低），大批量需高壽命材料（如SKD11）；（4）加工工藝：復(fù)雜型腔需易切削材料（如8407），需表面處理的模具需考慮材料淬透性（如2738）；（5）工作條件：高溫環(huán)境（壓鑄）選熱作模具鋼，腐蝕性環(huán)境（PVC塑料）選不銹鋼（如420）；（6）成本控制：在滿足性能的前提下，優(yōu)先選擇國(guó)產(chǎn)材料（如Cr12替代D2），降低模具制造成本。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某注塑模型腔為矩形，尺寸為長(zhǎng)150mm×寬100mm×深30mm，型腔壓力P=40MPa，模具材料為718H（許用應(yīng)力[σ]=180MPa）。采用整體式型腔，按第四強(qiáng)度理論計(jì)算型腔側(cè)壁厚度（公式：δ=√[(3P)/(4[σ])×(a2+b2)]，其中a為型腔長(zhǎng)邊的一半，b為型腔短邊的一半）。解：a=150/2=75mm，b=100/2=50mm代入公式：δ=√[(3×40)/(4×180)×(752+502)]=√[(120/720)×(5625+2500)]=√[(1/6)×8125]=√1354.17≈36.8mm取整后側(cè)壁厚度δ≈37mm2.計(jì)算厚度t=2mm的Q235鋼板（抗剪強(qiáng)度τ=240MPa）沖裁φ50mm圓孔的沖裁力及總壓力（卸料力系數(shù)Kx=0.04，推件力系數(shù)Kt=0.05，凹模刃口內(nèi)漏料，推件數(shù)n=3）。解：（1）沖裁力F=πdtτ=3.14×50×2×240=75360N≈75.4kN（2）卸料力Fx=Kx×F=0.04×75.4≈3.0kN（3）推件力Ft=Kt×F×n=0.05×75.4×3≈11.3kN（4）總壓力F總=F+Fx+Ft=75.4+3.0+11.3=89.7kN（因凹模內(nèi)漏料，推件力需計(jì)算）五、綜合分析題（20分）某汽車儀表板（材料為ABS/PC合金，收縮率0.6%，尺寸200mm×300mm×50mm，表面要求無熔接痕、縮痕）需設(shè)計(jì)注塑模，試分析其關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)。答案：1.材料特性分析：ABS/PC合金綜合了ABS的韌性和PC的剛性，收縮率較低（0.6%），但對(duì)溫度敏感，需控制模具溫度（80-100℃）以減少內(nèi)應(yīng)力。2.分型面設(shè)計(jì)：儀表板為復(fù)雜曲面件，分型面應(yīng)沿最大截面輪廓設(shè)置，避免分型線位于表面可見區(qū)域（如裝飾面）；采用曲面分型時(shí)需保證動(dòng)定模貼合嚴(yán)密，防止飛邊。3.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)：（1）澆口選擇：采用多澆口（如兩個(gè)側(cè)澆口）或扇形澆口，避免單澆口導(dǎo)致熔接痕；澆口位置應(yīng)遠(yuǎn)離表面裝飾區(qū)，設(shè)在邊緣非外觀面；（2）流道平衡：分流道需對(duì)稱布置，保證熔體同時(shí)到達(dá)各型腔末端，減少熔接痕；流道截面采用梯形（深度6-8mm，寬度8-10mm），降低壓力損失；（3）熱流道應(yīng)用：采用針閥式熱流道，消除澆口痕跡，提升表面質(zhì)量，同時(shí)精確控制各澆口的開啟時(shí)間，優(yōu)化填充順序。4.冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)：（1）隨形冷卻：通過3D打印技術(shù)制造隨形冷卻水道，貼合儀表板復(fù)雜曲面（與型腔壁距離8-12mm），保證冷卻均勻；（2）分區(qū)控制：厚壁區(qū)域（如加強(qiáng)筋）增設(shè)鈹銅鑲塊，提高冷卻效率，防止縮痕；（3）水溫控制：采用恒溫機(jī)（水溫80-90℃），避免局部過冷導(dǎo)致應(yīng)力集中。5.頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)：（1）頂桿布置：在加強(qiáng)筋、凸臺(tái)等非外觀面布置圓形頂桿（直徑6-10mm），避免頂白；（2）輔助頂出：結(jié)合推板頂出，減少局部壓力，防止變形；（3）順序頂出：對(duì)于深腔結(jié)構(gòu)，采用順序頂出機(jī)構(gòu)，先松動(dòng)制品再完全頂出，避免粘模。6.排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)：（1）分型面排氣：在熔體流動(dòng)末端（如儀表