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2025年工业设计模具防变形设计试题及答案

一、单项选择题（每题 3 分，共 30 分）
1. 模具在成型过程中，引起变形的主要原因是（ ）
A. 材料硬度不均 B. 温度变化 C. 外力作用 D. 以上都是
答案：D
解析：材料硬度不均、温度变化以及外力作用都会导致模具在成型过程中产生变形。

2. 以下哪种材料特性会增加模具变形的可能性（ ）
A. 高强度 B. 高韧性 C. 热膨胀系数大 D. 密度小
答案：C
解析：热膨胀系数大的材料在温度变化时更容易产生尺寸变化，从而增加模具变形的可能性。

3. 模具设计中，合理的壁厚设计可以有效防止变形，一般壁厚应（ ）
A. 尽量厚 B. 尽量薄 C. 均匀一致 D. 中间厚边缘薄
答案：C
解析：均匀一致的壁厚能使模具在成型过程中受力均匀，减少变形。

4. 加强筋的作用不包括（ ）
A. 提高模具强度 B. 增加模具刚性 C. 防止模具变形 D. 降低模具成本
答案：D
解析：加强筋主要是提高模具强度、增加刚性和防止变形，一般不会降低模具成本。

5. 对于大型模具，为防止变形可采用的措施是（ ）
A. 增加支撑结构 B. 减小冷却水道 C. 降低成型压力 D. 提高材料硬度
答案：A
解析：增加支撑结构能有效提高大型模具的稳定性，防止变形。

6. 在模具制造工艺中，（ ）环节对防止模具变形至关重要。
A. 切削加工 B. 热处理 C. 装配 D. 表面处理
答案：B
解析：热处理不当容易产生内应力，导致模具变形，所以热处理环节对防止模具变形至关重要。

7. 模具的冷却系统设计不合理可能会导致（ ）
A. 成型周期延长 B. 产品尺寸精度高 C. 模具变形 D. 材料浪费
答案：C
解析：冷却系统设计不合理会使模具各部分温度不均匀，从而导致模具变形。

8. 下列哪种连接方式能更好地防止模具在使用过程中因受力而变形（ ）
A. 焊接 B. 螺栓连接 C. 铆接 D. 销钉连接
答案：B
解析：螺栓连接可以通过调整螺栓的预紧力来适应模具受力情况，更好地防止变形。

9. 模具的结构设计应尽量避免（ ）
A. 对称结构 B. 复杂结构 C. 应力集中 D. 简单结构
答案：C
解析：应力集中容易导致模具局部变形，所以应尽量避免。

10. 在模具防变形设计中，考虑材料的收缩率主要是为了（ ）
A. 计算模具尺寸 B. 选择合适的材料 C. 防止脱模后变形 D. 提高成型效率
答案：C
解析：考虑材料收缩率能在模具设计时预留合适的尺寸，防止脱模后因材料收缩而变形。

二、多项选择题（每题 5 分，共 25 分）
1. 模具防变形设计可以从以下哪些方面入手（ ）
A. 合理的结构设计 B. 优化材料选择 C. 完善制造工艺 D. 改进成型工艺
答案：ABCD
解析：合理的结构设计、优化材料选择、完善制造工艺以及改进成型工艺都对模具防变形设计有帮助。

2. 以下属于模具结构防变形设计的有（ ）
A. 设置加强筋 B. 采用对称结构 C. 增加壁厚 D. 设计合理的分型面
答案：ABD
解析：设置加强筋、采用对称结构和设计合理的分型面都属于模具结构防变形设计，增加壁厚不一定能防止变形，且要均匀。

3. 模具材料的哪些性能会影响模具变形（ ）
A. 弹性模量 B. 屈服强度 C. 延伸率 D. 热导率
答案：ABCD
解析：弹性模量、屈服强度、延伸率和热导率等材料性能都会对模具变形产生影响。

4. 成型工艺参数对模具变形的影响包括（ ）
A. 成型压力 B. 成型温度 C. 保压时间 D. 注射速度
答案：ABCD
解析：成型压力、成型温度、保压时间和注射速度等成型工艺参数都会影响模具变形。

5. 模具制造过程中防止变形的措施有（ ）
A. 合理安排加工顺序 B. 控制加工精度 C. 采用合适的加工设备 D. 进行去应力处理
答案：ABCD
解析：合理安排加工顺序、控制加工精度、采用合适的加工设备以及进行去应力处理都能在模具制造过程中防止变形。

三、填空题（每题 3 分，共 15 分）
1. 模具防变形设计的核心目标是保证模具在成型过程中能保持（ ），从而生产出符合尺寸精度要求的产品。
答案：尺寸稳定
解析：只有模具尺寸稳定，才能生产出符合精度要求的产品。

2. 材料的（ ）是影响模具变形的重要因素之一，不同材料在相同条件下变形程度不同。
答案：力学性能
解析：材料的力学性能如强度、韧性等会影响模具在成型时的变形情况。

3. 模具的冷却系统应设计得使模具各部分冷却均匀，避免出现（ ）现象。
答案：温度梯度
解析：温度梯度会导致模具各部分热胀冷缩不一致，从而产生变形。

4. 在模具结构设计中，合理的（ ）设计可以有效分散模具所受的外力，减少变形。
答案：受力分布
解析：合理的受力分布能使外力均匀作用在模具上，降低变形风险。

5. 模具制造完成后，通常需要进行（ ）测试，以检验模具在实际使用中的性能和是否会发生变形。
答案：试模
解析：试模能直观地检验模具的各项性能，包括是否会变形。

四、简答题（每题 10 分，共 20 分）
1. 简述模具防变形设计中如何进行合理的结构设计。
答案：
- 采用对称结构，使模具受力均匀，减少因受力不均导致的变形。
- 设置加强筋，提高模具的强度和刚性，有效防止变形。
- 设计合理的壁厚，壁厚应均匀一致，避免因壁厚差异产生的应力集中和变形。
- 优化分型面设计，确保分型面平整、贴合良好，减少因分型面问题导致的模具变形。
- 合理布置支撑结构，对于大型模具，增加支撑结构可提高模具的稳定性，防止变形。

解析：这些结构设计措施都是基于模具受力原理和变形原因进行的，能从不同方面保证模具在成型过程中的稳定性，防止变形。

2. 说明模具材料选择对防变形的重要性及如何选择合适的模具材料。
答案：
重要性：不同的模具材料具有不同的力学性能、热性能等，这些性能直接影响模具在成型过程中的变形情况。合适的材料能更好地抵抗变形，保证模具的尺寸精度和使用寿命。
选择方法：
- 根据模具的使用要求和成型工艺，确定所需材料的基本性能指标，如强度、硬度、韧性、热膨胀系数等。
- 考虑材料的加工性能，确保材料在加工过程中不会因加工工艺而产生过大变形。
- 参考同类模具的材料使用经验，选择经过实践验证的合适材料。
- 综合考虑材料成本，在满足模具性能要求的前提下，选择性价比高的材料。

解析：模具材料是模具防变形设计的基础，只有选择合适的材料，才能从根本上减少模具变形的可能性，同时兼顾性能和成本。

五、案例分析题（10 分）
某模具厂生产一款塑料外壳模具，在试模过程中发现模具出现了明显的变形，导致产品尺寸不合格。请分析可能导致模具变形的原因，并提出相应的改进措施。
答案：
可能原因：
- 模具结构设计不合理，例如壁厚不均匀，导致成型过程中受力不均。
- 材料选择不当，材料的热膨胀系数较大，在温度变化时容易产生较大变形。
- 冷却系统设计不合理，冷却不均匀，造成模具各部分温度差异大，产生热应力导致变形。
- 成型工艺参数设置不当，如成型压力过大，使模具承受过大外力。

改进措施：
- 重新优化模具结构，使壁厚均匀一致，合理布置加强筋等结构，增强模具刚性。
- 重新评估材料，选择热膨胀系数小、力学性能合适的材料。
- 改进冷却系统，确保冷却水道分布均匀，使模具各部分冷却均匀。
- 调整成型工艺参数，降低成型压力，优化保压时间等参数，减少外力对模具的影响。

解析：通过对案例中模具变形问题的分析，找出可能的原因，并针对性地提出改进措施，以解决模具变形问题，保证产品质量。