2025年大学大四（材料成型及控制工程）模具寿命与失效分析试题及答案.doc

2025年大学大四（材料成型及控制工程）模具寿命与失效分析试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 模具失效的主要形式不包括以下哪种？
A. 磨损
B. 变形
C. 断裂
D. 生锈

2. 影响模具寿命的主要因素不包括？
A. 模具材料性能
B. 模具制造精度
C. 模具使用环境温度
D. 操作人员的经验

3. 以下哪种模具材料的韧性相对较好？
A. Cr12MoV
B. T10A
C. 45钢
D. H13

4. 模具磨损的主要原因是？
A. 模具材料硬度低
B. 模具表面粗糙度大
C. 模具在工作时与工件间的相对运动
D. 模具设计不合理

5. 模具疲劳断裂通常发生在？
A. 模具表面
B. 模具内部应力集中部位
C. 模具边缘
D. 模具中心

6. 防止模具变形的措施不包括？
A. 合理设计模具结构
B. 采用合适的加工工艺
C. 提高模具材料硬度
D. 控制模具的工作温度

7. 模具表面处理技术可以提高模具的？
A. 硬度
B. 韧性
C. 疲劳寿命
D. 以上都是

8. 以下哪种模具失效形式是由于交变载荷引起的？
A. 磨损
B. 疲劳断裂
C. 塑性变形
D. 脆性断裂

9. 模具寿命的定义是？
A. 模具从投入使用到报废的时间
B. 模具正常工作的时间
C. 模具能够生产合格产品的数量
D. 模具维修后的使用时间

10. 分析模具失效原因时，常用的方法不包括？
A. 金相分析
B. 力学性能测试
C. 化学分析
D. 外观检查

第II卷（非选择题 共70分）

（一）填空题（共10分）
答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请将答案填写在相应的横线上。

1. 模具失效是指模具丧失了______________________的能力。

2. 模具磨损可分为______________________磨损、______________________磨损和______________________磨损。

3. 模具材料的选择原则包括______________________、______________________、______________________和______________________。

4. 提高模具寿命的途径有______________________、______________________、______________________和______________________。

5. 模具疲劳失效的过程包括______________________、______________________和______________________三个阶段。

（二）简答题（共20分）
答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。

1. 简述模具磨损的类型及特点。

2. 影响模具疲劳寿命的因素有哪些？

3. 防止模具断裂的措施有哪些？

4. 模具表面处理技术有哪些种类？

（三）材料分析题（共20分）
答题要求：阅读以下材料，回答问题。

材料：某模具在使用过程中出现了早期断裂现象。经过分析，发现模具材料的化学成分符合要求，但硬度偏低，金相组织存在不均匀现象。模具在加工过程中，加工工艺不合理，导致模具内部存在较大的残余应力。在使用时，模具承受较大的冲击载荷。

问题：
1. 请分析该模具断裂的主要原因。（10分）
2. 针对这些原因，提出相应的改进措施。（10分）

（四）案例分析题（共10分）
答题要求：阅读以下案例，回答问题。

案例：某注塑模具在生产过程中，产品出现尺寸精度超差的问题。经过检查，发现模具型腔表面有明显的磨损痕迹。进一步分析发现，模具所使用的材料耐磨性不足，模具的冷却系统设计不合理，导致模具在工作过程中温度过高，从而加剧了模具的磨损。

问题：
1. 请分析该模具磨损导致产品尺寸精度超差的原因。（5分）
2. 如何改进该模具以提高其使用寿命和产品质量？（5分）

（五）设计题（共10分）
答题要求：根据以下要求设计一个模具寿命提高方案。

需要设计一个冲压模具，用于生产汽车零部件。该模具在使用过程中容易出现磨损和断裂现象，请提出一个提高该模具寿命的方案，包括模具材料的选择、表面处理工艺、加工工艺优化以及使用过程中的注意事项等。

答案：
第I卷答案
1. D
2. D
3. C
4. C
5. B
6. C
7. D
8. B
9. C
10. D

第II卷答案
（一）填空题答案
1. 正常工作以完成规定功能
2. 磨粒；粘着；疲劳
3. 使用性能；工艺性能；经济性；可加工性
4. 合理选材；优化设计；提高加工质量；正确使用与维护
5. 裂纹萌生；裂纹扩展；最终断裂

（二）简答题答案
1. 磨粒磨损：由硬颗粒或硬突起物在模具表面滑动或滚动引起，使模具表面产生擦伤和磨损。粘着磨损：两接触表面在相对运动时，由于分子间作用力使材料局部粘着，随后粘着点被剪切而引起的磨损。疲劳磨损：交变载荷作用下，模具表面产生疲劳裂纹并扩展，导致材料剥落形成麻点或凹坑。
2. 材料性能、应力状态、加载频率、表面质量、工作温度等。
3. 合理选材、优化设计、控制加工质量、避免过载、定期检测与维护等。
4. 化学热处理、表面涂层、激光表面处理、电火花表面强化等。

（三）材料分析题答案
1. 主要原因：模具材料硬度偏低，金相组织不均匀，加工工艺不合理导致内部残余应力大，使用时承受较大冲击载荷。
2. 改进措施：更换合适硬度和性能的模具材料，优化加工工艺消除残余应力，对模具进行适当的预处理提高韧性，在使用中避免冲击载荷过大，可对模具进行缓冲设计等。

（四）案例分析题答案
1. 模具磨损导致型腔尺寸变化，影响产品成型尺寸精度。冷却系统不合理使模具温度高，加剧磨损，进一步影响尺寸精度。
2. 更换耐磨性好的模具材料，优化冷却系统，合理设计冷却通道布局和冷却介质参数，定期检查模具磨损情况并及时修复或更换易损部件。

（五）设计题答案
模具材料选择高强度、高韧性、高耐磨性的合金钢。表面处理采用氮化处理提高硬度和耐磨性。加工工艺优化，保证加工精度，减少残余应力。使用中注意控制冲压速度和压力，定期润滑和清理模具，避免模具温度过高，定期检查模具磨损和裂纹情况，及时维修或更换。