2025年模具設(shè)計(jì)技術(shù)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種模具結(jié)構(gòu)適用于成型帶有側(cè)孔或側(cè)凹的塑件且需自動(dòng)脫模？A.單分型面注射模B.雙分型面注射模C.斜導(dǎo)柱抽芯注射模D.熱流道注射模答案：C2.模具材料選擇時(shí)，若需成型高硬度金屬材料（如不銹鋼）的沖壓模，優(yōu)先考慮的材料是？A.45鋼（調(diào)質(zhì)處理）B.Cr12MoV（淬火+低溫回火）C.718H（預(yù)硬鋼）D.H13（熱作模具鋼）答案：B（Cr12MoV為高碳高鉻冷作模具鋼，耐磨性、淬透性優(yōu)異，適合高硬度材料沖壓）3.注射模中，主流道襯套與定模板的配合通常采用？A.H7/h6間隙配合B.H7/m6過渡配合C.H7/k6過盈配合D.無固定要求，直接粘接答案：B（過渡配合確保定位準(zhǔn)確且便于拆卸）4.冷沖模中，凸模與凹模的間隙對(duì)沖壓件質(zhì)量影響顯著。對(duì)于厚度1mm的Q235鋼板落料，合理的單邊間隙范圍是？A.0.01-0.03mmB.0.05-0.10mmC.0.12-0.18mmD.0.20-0.25mm答案：C（Q235為軟鋼，落料間隙一般取料厚的12%-18%，1mm×12%=0.12mm，1mm×18%=0.18mm）5.熱流道系統(tǒng)中，針閥式熱嘴與開放式熱嘴的主要區(qū)別是？A.針閥式需額外動(dòng)力（如氣缸）控制澆口開閉，開放式靠熔體壓力自然充模B.針閥式適用于低粘度塑料，開放式適用于高粘度塑料C.針閥式澆口痕跡更明顯，開放式澆口痕跡小D.針閥式熱流道成本更低答案：A6.塑料模設(shè)計(jì)中，塑件收縮率的確定需考慮多因素。以下哪項(xiàng)對(duì)收縮率影響最?。緼.塑料品種（如PP與PC）B.模具冷卻速度C.塑件壁厚（2mm與6mm）D.模具表面粗糙度（Ra0.8與Ra3.2）答案：D（表面粗糙度主要影響脫模和外觀，對(duì)收縮率影響較?。?.壓鑄模設(shè)計(jì)中，為避免液態(tài)金屬充填時(shí)產(chǎn)生渦流和裹氣，內(nèi)澆口的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足？A.內(nèi)澆口厚度盡可能大（≥5mm）B.內(nèi)澆口方向與型腔壁垂直C.內(nèi)澆口截面為圓形D.內(nèi)澆口應(yīng)引導(dǎo)金屬液沿型腔壁平緩充填答案：D8.模具失效形式中，以下哪項(xiàng)屬于“磨損失效”？A.沖裁模凸模刃口崩裂B.注塑模型腔表面出現(xiàn)龜裂紋C.冷擠壓模工作表面因摩擦產(chǎn)生劃痕D.熱鍛模因反復(fù)熱應(yīng)力導(dǎo)致的熱疲勞開裂答案：C9.汽車覆蓋件拉深模設(shè)計(jì)中，壓邊圈的主要作用是？A.提高模具剛性B.防止板料起皺C(jī).控制材料流動(dòng)速度D.B+C答案：D（壓邊圈通過施加壓邊力，既防止起皺，又控制材料流入凹模的速度）10.增材制造（3D打?。┘夹g(shù)在模具制造中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)不包括？A.可制造傳統(tǒng)加工無法實(shí)現(xiàn)的隨形冷卻水道B.降低復(fù)雜模具的加工成本C.提高模具材料的強(qiáng)度和硬度D.縮短模具開發(fā)周期答案：C（3D打印模具材料的力學(xué)性能通常略低于傳統(tǒng)鍛造材料）二、填空題（每空1分，共20分）1.注射模中，______是指模具閉合時(shí)用以定位和導(dǎo)向的零件，常見結(jié)構(gòu)有導(dǎo)柱導(dǎo)套和錐面定位。答案：導(dǎo)向機(jī)構(gòu)2.冷沖模凸凹模間隙的合理選擇需考慮材料______、厚度及沖壓工藝類型（落料/沖孔）。答案：力學(xué)性能（或“強(qiáng)度”“塑性”）3.塑料模分型面的選擇應(yīng)優(yōu)先保證塑件______，避免在外觀面留下分型線痕跡。答案：外觀質(zhì)量4.熱作模具鋼（如H13）的熱處理工藝通常為______+高溫回火，以獲得良好的熱強(qiáng)性和熱疲勞性能。答案：淬火5.壓鑄模中，______系統(tǒng)的作用是將液態(tài)金屬平穩(wěn)引入型腔，并排出型腔中的氣體。答案：澆注6.模具壽命是指模具從投入使用到______為止的總生產(chǎn)數(shù)量，其影響因素包括材料性能、熱處理質(zhì)量、使用條件等。答案：失效（或“無法滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求”）7.注射模頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，頂出力應(yīng)作用在塑件______部位（如加強(qiáng)筋、凸臺(tái)），避免頂白或頂穿。答案：剛性強(qiáng)（或“強(qiáng)度高”）8.冷擠壓模設(shè)計(jì)中，為減少金屬流動(dòng)阻力，凹模工作帶（平行段）的長(zhǎng)度通常取______mm（根據(jù)擠壓材料和變形量調(diào)整）。答案：1-39.多工位級(jí)進(jìn)模中，______的作用是保證條料在各工位的定位精度，通常與導(dǎo)正銷配合使用。答案：側(cè)刃10.塑料模冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，冷卻水的流速應(yīng)控制在______m/s范圍內(nèi)，過低易形成滯流，過高會(huì)增加泵壓。答案：0.6-1.511.沖裁模刃口磨損后，落料件尺寸會(huì)______（增大/減小），沖孔件尺寸會(huì)______（增大/減?。?。答案：減小；增大12.熱流道系統(tǒng)的溫度控制精度需達(dá)到±______℃以內(nèi)，否則可能導(dǎo)致熔體分解或充模不足。答案：213.模具表面強(qiáng)化處理工藝中，______可在模具表面形成高硬度、低摩擦系數(shù)的TiN涂層，顯著提高耐磨性。答案：物理氣相沉積（PVD）14.拉深模設(shè)計(jì)中，凹模圓角半徑過小時(shí)，拉深力______（增大/減?。?，易導(dǎo)致工件拉裂；過大時(shí)，易產(chǎn)生______（起皺/變?。４鸢福涸龃?；起皺15.精密模具（如光學(xué)透鏡模）的尺寸公差需控制在______mm以內(nèi)，表面粗糙度Ra≤______μm。答案：0.01；0.1三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述注射模分型面選擇的基本原則。答案：①保證塑件順利脫模：分型面應(yīng)設(shè)在塑件最大截面處；②確保塑件精度：將有尺寸精度要求的部分放在同一半模內(nèi)；③利于外觀質(zhì)量：避免在塑件外觀面設(shè)置分型線；④簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)：盡量減少側(cè)向抽芯，優(yōu)先采用平直分型面；⑤便于澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)：主流道盡量設(shè)在動(dòng)?；蚨Ｒ粋?cè)，冷卻回路布局合理。2.分析冷沖模凸凹模間隙對(duì)沖壓件質(zhì)量的影響。答案：①間隙過?。簺_裁力增大，刃口易磨損，斷面出現(xiàn)二次剪切帶，毛刺高且難以去除，模具壽命降低；②間隙過大：材料受拉裂傾向大，斷面塌角、毛刺增大，尺寸精度下降，工件翹曲；③間隙合理：斷面光亮帶比例適中（約1/3-1/2料厚），毛刺小，尺寸精度符合要求，模具磨損緩慢，壽命長(zhǎng)。3.說明熱流道注射模的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景。答案：優(yōu)點(diǎn)：①無流道凝料，材料利用率高；②充模壓力損失小，可成型薄壁或長(zhǎng)流程塑件；③縮短成型周期（無需切除流道）；④澆口痕跡小，提高塑件外觀質(zhì)量。缺點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高；②溫度控制要求嚴(yán)格（需加熱和溫控系統(tǒng)）；③維修難度大（熱流道元件損壞時(shí)需整體拆卸）。適用場(chǎng)景：批量大、材料昂貴（如PC、POM）、精度要求高或多型腔的塑件成型。4.簡(jiǎn)述塑料模冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要點(diǎn)。答案：①冷卻回路布局：盡量均勻包圍型腔，避免局部過熱；②冷卻介質(zhì)選擇：通常使用水（水溫5-30℃），高模溫時(shí)可用油或防凍液；③冷卻管道直徑：常用φ8-φ12mm，過細(xì)易堵塞，過粗增加模具體積；④管道與型腔距離：一般為管道直徑的1-2倍（如φ10mm管道，距離型腔10-20mm）；⑤水流速度：控制在0.6-1.5m/s，確保湍流狀態(tài)以提高換熱效率；⑥避免冷卻盲區(qū)：在塑件厚壁處（如加強(qiáng)筋）增加冷卻點(diǎn)或使用鈹銅鑲件（導(dǎo)熱性好）。5.對(duì)比冷作模具鋼與熱作模具鋼的性能要求及典型材料。答案：冷作模具鋼（如Cr12MoV、D2）：主要用于常溫下的成型（沖裁、冷擠壓），要求高硬度（HRC58-62）、高耐磨性、足夠的韌性。熱作模具鋼（如H13、5CrNiMo）：用于高溫下的成型（壓鑄、熱鍛），要求良好的熱強(qiáng)性（高溫硬度）、熱疲勞抗性（抵抗冷熱循環(huán)開裂）、導(dǎo)熱性和韌性（HRC40-50）。四、分析題（每題10分，共20分）1.某企業(yè)生產(chǎn)的ABS塑料盒（壁厚2mm，尺寸200mm×150mm×50mm）出現(xiàn)“收縮凹陷”缺陷（集中在盒底中心區(qū)域），試從模具設(shè)計(jì)角度分析可能原因并提出改進(jìn)措施。答案：可能原因：①澆口位置不合理：澆口遠(yuǎn)離盒底中心，熔體流動(dòng)距離長(zhǎng)，補(bǔ)縮不足；②冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良：盒底中心區(qū)域冷卻速度慢，熔體在凝固前因收縮得不到補(bǔ)充；③模具溫度過高：熔體冷卻時(shí)間延長(zhǎng)，收縮量增大；④保壓壓力或時(shí)間不足：無法有效補(bǔ)償凝固收縮。改進(jìn)措施：①調(diào)整澆口位置：在盒底中心附近增設(shè)潛伏式澆口或采用點(diǎn)澆口直接進(jìn)膠；②優(yōu)化冷卻回路：在盒底中心對(duì)應(yīng)模具部位增加冷卻管道（如螺旋形水道），降低該區(qū)域模溫；③降低模具溫度（控制在50-70℃），縮短冷卻時(shí)間；④增加保壓壓力（從60MPa提高至80MPa）和保壓時(shí)間（從5s延長(zhǎng)至8s），確保補(bǔ)縮充分。2.某汽車覆蓋件拉深模在生產(chǎn)中出現(xiàn)“破裂”缺陷（位于工件圓角部位），試分析模具設(shè)計(jì)方面的可能原因及解決方法。答案：可能原因：①凹模圓角半徑過?。翰牧狭鲃?dòng)阻力大，局部拉應(yīng)力超過材料強(qiáng)度；②壓邊力過大：限制了材料向凹模內(nèi)的流動(dòng)，導(dǎo)致圓角處材料變薄破裂；③拉深筋位置或高度不合理：拉深筋過深或位置靠近圓角，增加了材料流動(dòng)阻力；④模具表面粗糙度高：摩擦力大，加劇局部拉應(yīng)力；⑤凸凹模間隙過?。翰牧贤ㄟ^間隙時(shí)受擠壓，易拉裂。解決方法：①增大凹模圓角半徑（從R5mm增至R8mm）；②降低壓邊力（通過調(diào)整氣墊壓力），或采用變壓邊力技術(shù)（圓角處壓邊力略低）；③調(diào)整拉深筋參數(shù)（減少筋高或移除部分拉深筋）；④拋光模具表面（Ra≤0.4μm），降低摩擦系數(shù)；⑤檢查并修正凸凹模間隙（單邊間隙取料厚的1.1-1.2倍，如料厚1mm時(shí)間隙1.1-1.2mm）。五、綜合題（20分）設(shè)計(jì)一套小型塑料水杯（材質(zhì)PP，尺寸φ80mm×120mm，壁厚2.5mm，無側(cè)孔，底部帶加強(qiáng)筋）的注射模，需說明以下內(nèi)容：（1）分型面位置及選擇依據(jù)；（2）澆注系統(tǒng)類型及設(shè)計(jì)要點(diǎn)；（3）脫模機(jī)構(gòu)形式及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)；（4）冷卻系統(tǒng)布局方案；（5）模架類型選擇。答案：（1）分型面位置：選擇在水杯口部邊緣（最大截面處），呈水平平直分型面。依據(jù)：①水杯為回轉(zhuǎn)體，最大截面在杯口，分型面設(shè)于此可保證順利脫模；②平直分型面加工簡(jiǎn)單，模具結(jié)構(gòu)緊湊；③避免在杯身外表面留下分型線，保證外觀質(zhì)量。（2）澆注系統(tǒng)類型：采用側(cè)澆口（潛伏式澆口）。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①主流道：錐度2°-4°，小端直徑φ4mm（匹配注射機(jī)噴嘴）；②分流道：圓形截面（φ6mm），長(zhǎng)度盡量短（15-20mm），減少壓力損失；③澆口：潛伏式澆口開設(shè)在杯底加強(qiáng)筋處（隱藏澆口痕跡），尺寸：寬1.5mm、厚0.8mm、長(zhǎng)度2mm，避免澆口殘留影響外觀。（3）脫模機(jī)構(gòu)形式：推桿頂出機(jī)構(gòu)（矩形推桿頂在杯底加強(qiáng)筋上）。設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：①推桿位置：避開加強(qiáng)筋根部（防止頂裂），均勻分布（4根推桿對(duì)稱布置）；②推桿直徑：φ8mm（保證強(qiáng)度），與推板孔間隙0.05mm（防漏料）；③推出距離：130mm（大于杯高120mm+5mm安全距離）；④復(fù)位機(jī)構(gòu)：采用彈簧復(fù)位（或推桿固定板+復(fù)位桿），確保合模時(shí)推桿準(zhǔn)確復(fù)位。（4）冷卻系統(tǒng)布局：①定模部分：在型腔周圍布置環(huán)形冷卻管道（φ8mm），距離型腔表面15mm（約2倍管道直徑），管道間距20mm；②動(dòng)模部分：型芯內(nèi)部開設(shè)螺旋形冷卻水