2025年鑄造工（中級）鑄造模具設計試題考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（本大題共25小題，每小題4分，滿分100分。在每小題列出的四個選項中，只有一項是最符合題目要求的，請將正確選項的字母填在題后的括號內。）1.鑄造模具設計中，影響模具壽命的關鍵因素不包括以下哪項？（）A.模具材料的選用B.鑄件的冷卻速度C.模具的加工精度D.鑄件的化學成分2.在設計鑄造模具時，以下哪種類型的模具適用于大批量生產(chǎn)？（）A.手動模具B.半自動模具C.自動化模具D.模具車削成型3.鑄造模具的型腔表面粗糙度一般要求控制在多少范圍內？（）A.Ra0.8μmB.Ra1.6μmC.Ra3.2μmD.Ra6.3μm4.在鑄造模具設計中，以下哪種方法可以有效減少模具的變形？（）A.增加模具的壁厚B.優(yōu)化模具的冷卻系統(tǒng)C.減少模具的型腔數(shù)量D.使用低強度材料5.鑄造模具的排氣設計不合理可能導致以下哪種問題？（）A.鑄件表面出現(xiàn)氣孔B.模具磨損加劇C.鑄件尺寸偏差增大D.模具強度降低6.在設計鑄造模具時，以下哪種材料最適合用于高溫鑄造？（）A.HT200B.ZG45C.KTH300-06D.45鋼7.鑄造模具的型腔尺寸設計時，一般需要考慮以下哪個因素？（）A.鑄件的收縮率B.模具的加工成本C.模具的裝配精度D.鑄件的化學成分8.在鑄造模具設計中，以下哪種結構可以有效防止模具的粘?，F(xiàn)象？（）A.增加模具的型腔表面粗糙度B.優(yōu)化模具的涂料選擇C.減少模具的型腔數(shù)量D.使用低強度材料9.鑄造模具的冷卻系統(tǒng)設計不合理可能導致以下哪種問題？（）A.鑄件出現(xiàn)冷隔B.模具變形加劇C.鑄件尺寸偏差增大D.模具強度降低10.在設計鑄造模具時，以下哪種方法可以有效提高模具的耐磨性？（）A.增加模具的壁厚B.優(yōu)化模具的冷卻系統(tǒng)C.減少模具的型腔數(shù)量D.使用高強度材料11.鑄造模具的型腔表面處理一般采用以下哪種方法？（）A.磨削B.拋光C.電鍍D.滲碳12.在鑄造模具設計中，以下哪種材料最適合用于低溫鑄造？（）A.HT200B.ZG45C.KTH300-06D.45鋼13.鑄造模具的型腔尺寸設計時，一般需要考慮以下哪個因素？（）A.鑄件的收縮率B.模具的加工成本C.模具的裝配精度D.鑄件的化學成分14.在鑄造模具設計中，以下哪種結構可以有效防止模具的粘?，F(xiàn)象？（）A.增加模具的型腔表面粗糙度B.優(yōu)化模具的涂料選擇C.減少模具的型腔數(shù)量D.使用低強度材料15.鑄造模具的冷卻系統(tǒng)設計不合理可能導致以下哪種問題？（）A.鑄件出現(xiàn)冷隔B.模具變形加劇C.鑄件尺寸偏差增大D.模具強度降低16.在設計鑄造模具時，以下哪種方法可以有效提高模具的耐磨性？（）A.增加模具的壁厚B.優(yōu)化模具的冷卻系統(tǒng)C.減少模具的型腔數(shù)量D.使用高強度材料17.鑄造模具的型腔表面處理一般采用以下哪種方法？（）A.磨削B.拋光C.電鍍D.滲碳18.在鑄造模具設計中，以下哪種材料最適合用于高溫鑄造？（）A.HT200B.ZG45C.KTH300-06D.45鋼19.鑄造模具的型腔尺寸設計時，一般需要考慮以下哪個因素？（）A.鑄件的收縮率B.模具的加工成本C.模具的裝配精度D.鑄件的化學成分20.在鑄造模具設計中，以下哪種結構可以有效防止模具的粘?，F(xiàn)象？（）A.增加模具的型腔表面粗糙度B.優(yōu)化模具的涂料選擇C.減少模具的型腔數(shù)量D.使用低強度材料21.鑄造模具的冷卻系統(tǒng)設計不合理可能導致以下哪種問題？（）A.鑄件出現(xiàn)冷隔B.模具變形加劇C.鑄件尺寸偏差增大D.模具強度降低22.在設計鑄造模具時，以下哪種方法可以有效提高模具的耐磨性？（）A.增加模具的壁厚B.優(yōu)化模具的冷卻系統(tǒng)C.減少模具的型腔數(shù)量D.使用高強度材料23.鑄造模具的型腔表面處理一般采用以下哪種方法？（）A.磨削B.拋光C.電鍍D.滲碳24.在鑄造模具設計中，以下哪種材料最適合用于低溫鑄造？（）A.HT200B.ZG45C.KTH300-06D.45鋼25.鑄造模具的型腔尺寸設計時，一般需要考慮以下哪個因素？（）A.鑄件的收縮率B.模具的加工成本C.模具的裝配精度D.鑄件的化學成分二、判斷題（本大題共25小題，每小題4分，滿分100分。請判斷下列每小題的敘述是否正確，正確的填“√”，錯誤的填“×”。）1.鑄造模具設計中，模具材料的選用對模具壽命沒有太大影響。（×）2.鑄造模具的型腔表面粗糙度一般要求控制在Ra0.8μm范圍內。（×）3.在鑄造模具設計中，增加模具的壁厚可以有效減少模具的變形。（×）4.鑄造模具的排氣設計不合理可能導致鑄件表面出現(xiàn)氣孔。（√）5.在設計鑄造模具時，45鋼最適合用于高溫鑄造。（×）6.鑄造模具的型腔尺寸設計時，一般需要考慮鑄件的收縮率。（√）7.在鑄造模具設計中，優(yōu)化模具的涂料選擇可以有效防止模具的粘?，F(xiàn)象。（√）8.鑄造模具的冷卻系統(tǒng)設計不合理可能導致模具變形加劇。（√）9.在設計鑄造模具時，使用高強度材料可以有效提高模具的耐磨性。（√）10.鑄造模具的型腔表面處理一般采用磨削方法。（×）11.在鑄造模具設計中，KTH300-06最適合用于低溫鑄造。（×）12.鑄造模具的型腔尺寸設計時，一般需要考慮模具的加工成本。（×）13.在鑄造模具設計中，減少模具的型腔數(shù)量可以有效防止模具的粘?，F(xiàn)象。（×）14.鑄造模具的冷卻系統(tǒng)設計不合理可能導致鑄件出現(xiàn)冷隔。（√）15.在設計鑄造模具時，增加模具的壁厚可以有效提高模具的耐磨性。（×）16.鑄造模具的型腔表面處理一般采用拋光方法。（√）17.在鑄造模具設計中，HT200最適合用于高溫鑄造。（×）18.鑄造模具的型腔尺寸設計時，一般需要考慮鑄件的化學成分。（×）19.在鑄造模具設計中，優(yōu)化模具的涂料選擇可以有效防止模具的粘?，F(xiàn)象。（√）20.鑄造模具的冷卻系統(tǒng)設計不合理可能導致模具強度降低。（×）21.在設計鑄造模具時，使用高強度材料可以有效提高模具的耐磨性。（√）22.鑄造模具的型腔表面處理一般采用電鍍方法。（×）23.在鑄造模具設計中，ZG45最適合用于低溫鑄造。（×）24.鑄造模具的型腔尺寸設計時，一般需要考慮模具的裝配精度。（√）25.在鑄造模具設計中，增加模具的型腔表面粗糙度可以有效防止模具的粘模現(xiàn)象。（×）三、簡答題（本大題共5小題，每小題10分，滿分50分。請根據(jù)題目要求，結合所學知識，簡要回答下列問題。）1.在鑄造模具設計中，如何合理確定模具的型腔尺寸？需要考慮哪些主要因素？在鑄造模具設計中，確定模具的型腔尺寸是一個相當關鍵的步驟，它直接關系到最終的鑄件尺寸精度。你想想看，要是型腔尺寸定得不對，那鑄出來的東西要么太大，要么太小，這可就麻煩了。比如說，我們得考慮到鑄件的收縮率，這玩意兒在不同的合金里，收縮程度都不一樣，必須得查資料，搞清楚。還有，鑄件在冷卻過程中會發(fā)生什么變化，是均勻收縮還是不均勻收縮，這都得考慮到。不然的話，冷卻不均，鑄件內部就容易產(chǎn)生應力，甚至開裂。當然，模具本身的加工精度也是個重要因素，你不能要求模具的精度比它本身能達到的還要高，那不現(xiàn)實。此外，像鑄件的重量分布，如果是偏重的，那模具在設計時也得考慮到，不然受力不均，模具容易變形。所以，綜合這些因素，才能合理地確定模具的型腔尺寸。2.鑄造模具的排氣設計有哪些常見方法？為什么排氣設計很重要？哎，排氣設計這事兒，在鑄造模具里可是個挺頭疼但必須搞好的問題。你想想，金屬液在填充型腔的時候，那速度是很快的，里面的空氣和雜質肯定得找個地方跑，要是跑不出去，那后果嚴重得很。常見的排氣方法有不少。比如說，在模具的分型面上做一些排氣槽，這就像給空氣留了條小路，讓它能順利出來。還有，可以在模具的型腔表面做一些小孔，讓空氣直接從表面逸出。另外，像利用鑄件的本身結構，比如凸臺、加強筋的地方，也可以起到一定的排氣作用。更高級的方法還有，在模具里專門設計排氣通道，或者使用專門的排氣塞。為什么排氣設計很重要呢？你想啊，要是排氣不暢，空氣被金屬液包裹住，在冷卻后就會形成氣孔，這氣孔要是多了，鑄件的強度和致密性就大打折扣，甚至可能影響它的使用性能。輕則表面有缺陷，重則整個零件就廢了。所以，我們設計模具的時候，一定要把排氣給設計好，這直接關系到鑄件的質量。我以前帶的學生，就有因為排氣沒做好，做了好幾百個模具，最后都因為氣孔問題給退回重做，那損失可就大了。3.解釋一下什么是鑄造模具的冷卻系統(tǒng)，為什么冷卻系統(tǒng)設計對模具壽命有重要影響？嗨，說到冷卻系統(tǒng)，這可是模具設計里的一大重點。簡單來說，鑄造模具的冷卻系統(tǒng)，就是指那些用來冷卻模具的通道和裝置，比如水路、油路或者風路。你想想，金屬液的溫度有多高，幾百上千度呢，模具直接接觸金屬液，那溫度也跟著飆升。如果模具的溫度太高，會發(fā)生什么？首先，模具本身容易變形，你想啊，金屬材料冷熱脹縮，溫度太高，脹得厲害，冷卻后收縮不均勻，模具就容易變形，型腔尺寸就不準了。其次，高溫還會加速模具材料的磨損，尤其是型腔表面，那可是直接跟金屬液接觸的地方，磨損會非常快。再者，溫度太高，還可能影響金屬液的流動性，甚至導致金屬液過早凝固，造成填充不足或者冷隔這些缺陷。所以，設計一個合理高效的冷卻系統(tǒng)，就變得至關重要了。一個好的冷卻系統(tǒng)，可以讓模具的型腔表面保持在一個比較低的溫度，這樣就能有效減少變形，降低磨損速度，延長模具的使用壽命。而且，均勻的冷卻還能保證模具溫度場分布均勻，從而提高鑄件的尺寸精度和表面質量。我跟你講，有些復雜的模具，冷卻系統(tǒng)設計得好不好，直接決定了這副模具能用多少次，能做多少個鑄件。所以，在設計中，我們得仔細計算冷卻通道的布局、尺寸，保證冷卻水或者冷卻介質能夠充分流過需要冷卻的部位，這才是關鍵。4.在鑄造模具設計中，如何選擇合適的模具材料？需要考慮哪些因素？選模具材料，這可是個技術活兒，得講究。你不能隨便拿個材料就當模具材料用，那不行。首先得看你要鑄的是什么東西，鑄件的尺寸有多大，形狀多復雜，這都得考慮進去。比如說，要是鑄件尺寸不大，形狀簡單，對精度要求不高，那可能用點普通的鑄鐵，像HT200、HT250啥的就行，成本也低。但要是鑄件尺寸大，形狀復雜，還得保證精度，那可能就得用球墨鑄鐵了，像QT600-2啥的，它韌性更好，強度也高，不容易開裂。要是鑄件要求特別高，還得是高溫合金，那可能就得用一些高性能的合金鋼，像H13、K460啥的，這些材料貴是貴點，但耐用，精度也高，能做出好東西。所以，你看，材料的選擇不是一成不變的，得根據(jù)實際情況來定。除了鑄件本身的要求，還得考慮模具的制造成本，畢竟，模具也不是做一次就扔的，得考慮經(jīng)濟性。還有就是模具的工作條件，比如溫度、壓力、磨損情況啥的，這些都會影響材料的選擇。我給你舉個小例子，以前有個學生設計的模具，本來用HT250就行，他非要上最好的合金鋼，結果制造成本高了一大截，最后做出來也沒必要，太浪費了。所以，選材料得綜合考慮，既要滿足使用要求，也得考慮成本，做到恰到好處。5.鑄造模具的裝配有哪些基本要求？裝配過程中需要注意哪些事項？哎，模具裝好了才算完事兒，這裝配環(huán)節(jié)也挺關鍵的。裝配的基本要求，主要是保證模具的各個部件能夠正確地組裝在一起，位置對準，不能有錯位，也不能有松動。特別是像型腔、型芯這些關鍵部件，它們的配合精度要求很高，必須保證裝配后能夠嚴密貼合，不能有間隙，不然金屬液就容易從縫隙里跑出來，造成飛邊或者錯型這些缺陷。還有就是，所有的緊固件，像螺栓、螺母啥的，都要按規(guī)定力矩擰緊，既要保證緊固可靠，防止松動，也不能過緊，否則可能把零件擰壞或者引起應力集中。在裝配過程中，得特別細心。首先，檢查各個零件是否有損傷或者毛刺，如果有，得先處理干凈。其次，裝配時要用合適的工具，不能硬撬，否則容易損壞零件。還有，對于配合精度要求高的地方，比如型腔和型芯的配合，可以用涂色法來檢查，看看接觸是否均勻，如果不均勻，還得進行修配。裝配完成后，還得進行試模，看看有沒有問題，比如是否漏水漏氣，各個部件是否運動靈活，有沒有干涉等等。我以前教過一個老師傅，經(jīng)驗豐富得很，但有一次裝配一個新模具，因為大意了，沒檢查緊固件力矩，結果生產(chǎn)了一段時間，模具就松了，導致了一系列問題。所以，裝配這事兒，得認真對待，不能有半點馬虎。四、論述題（本大題共3小題，每小題15分，滿分45分。請根據(jù)題目要求，結合所學知識，深入闡述下列問題。）1.詳細論述鑄造模具設計中，如何根據(jù)鑄件的結構特點選擇合適的模具結構類型（如整體模、組合模、分模等）。好家伙，聊到根據(jù)鑄件結構選模具類型，這可是模具設計里的基本功。不同的鑄件，它的結構特點不一樣，我們用的模具結構也得分情況來定。比如說，要是鑄件形狀比較簡單，上下對稱，沒啥復雜的內腔或者側孔，那我們通常可以考慮用整體模。整體模就是整個型腔或者型芯都是一體的，像個小盒子似的。這種模具結構簡單，制造起來方便，成本也低，而且強度高，不容易變形。我以前做過一個簡單的閥體，形狀對稱，就用了整體模，效果挺好，加工快，用著也可靠。但是，要是鑄件形狀復雜，比如有深孔、側孔、內腔啥的，那整體模就搞不定了，你得用組合模。組合模就是把型腔或者型芯分成幾塊，然后拼裝起來。這樣方便加工，也方便修配。比如，有側孔的鑄件，我們就可以用帶抽芯結構的組合模，側面的孔可以做在單獨的抽芯滑塊上，生產(chǎn)的時候再把它抽出來。還有，對于形狀特別復雜的鑄件，甚至可以采用分模的方式，把模具分成幾個大的部分，分別制造，然后組裝起來。分模的好處是，可以大大降低加工難度，提高加工效率。但是，分模的缺點也很明顯，就是模具的配合精度要求高，否則容易產(chǎn)生錯位或者漏料。比如，我見過一個很大的航空發(fā)動機零件，形狀極其復雜，最后就采用了復雜的分模和組合結構，加工難度大，但最終做出來了。所以，你看，選擇模具結構類型，關鍵是要看鑄件的結構特點，還要考慮到加工工藝、成本、生產(chǎn)效率等等多個方面，綜合起來分析，才能選出最合適的方案。不能一概而論，得靈活運用。2.結合實際生產(chǎn)中的常見問題，論述鑄造模具設計中，如何優(yōu)化模具的排氣設計以提高鑄件質量。排氣設計這事兒，我真是說了無數(shù)遍了，但在實際生產(chǎn)中，還是經(jīng)常出問題。為啥呢？因為排氣設計看似簡單，但要做好，得考慮很多細節(jié)。你想想，金屬液填充型腔的速度有多快，那空氣和雜質肯定得趕緊跑路，要是跑不掉，鑄件上就容易出現(xiàn)氣孔、縮孔這些缺陷，嚴重影響質量。所以，優(yōu)化排氣設計太重要了。首先，排氣槽是常用的排氣方式。在設計排氣槽時，不能隨便畫，得根據(jù)金屬液的流動方向和速度來安排。通常，排氣槽要設置在金屬液流動的末端或者轉折處，這些地方容易積氣。排氣槽的尺寸也要合適，不能太大，否則容易把金屬液也吸走，造成飛邊；也不能太小，否則排氣效果不好。而且，排氣槽的布置要均勻，不能只在一個地方排氣，得讓各個角落的空氣都能跑掉。我見過有的模具，排氣槽就設置得不對，結果鑄件上全是氣孔，最后只能報廢。其次，利用鑄件結構排氣也是個好方法。比如，鑄件的凸臺、加強筋等部位，本身就有一定的排氣能力，設計時可以適當利用。另外，對于一些復雜形狀的鑄件，還可以專門設計排氣通道，或者使用排氣塞。排氣塞那玩意兒，生產(chǎn)前塞住，等金屬液填充完成后再拔出來，可以有效地防止金屬液卷入空氣。還有，涂料的選擇也對排氣有影響。好的涂料應該具有一定的排氣能力，能夠幫助金屬液中的氣體逸出。所以，在設計中，我們要綜合考慮各種因素，優(yōu)化排氣設計。比如，可以先進行模擬分析，預測金屬液的流動和氣體排放情況，然后根據(jù)分析結果進行調整。生產(chǎn)過程中，也要密切關注鑄件的質量，如果發(fā)現(xiàn)氣孔等問題，要及時分析原因，是排氣槽設計不合理，還是其他問題，然后進行改進。只有這樣，才能不斷提高鑄件質量。3.論述在現(xiàn)代化鑄造生產(chǎn)中，計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）技術在鑄造模具設計中的應用及其優(yōu)勢。哎，現(xiàn)在搞鑄造模具設計，沒CAD和CAM那可不行了，那都是現(xiàn)代化的標配。以前我們那時候，全靠手繪圖紙，再手工加工，費時費力，還容易出錯?，F(xiàn)在不一樣了，有了CAD和CAM，效率高多了，精度也提高了不少。CAD技術，簡單說，就是計算機輔助設計，就是用電腦軟件來繪制模具圖紙，進行設計計算。這樣一來，設計速度快，修改方便，而且圖紙清晰標準，不容易出錯。你想啊，以前改個圖紙，得重新畫張圖，費半天勁，現(xiàn)在在電腦上點點鼠標，幾分鐘就搞定了。而且，用CAD還可以進行三維建模，可以直觀地看到模具的形狀，檢查各個部件之間有沒有干涉，設計得是不是合理。CAM技術，就是計算機輔助制造，就是根據(jù)CAD生成的圖紙，自動生成數(shù)控加工程序，控制機床進行加工。這樣一來，加工精度高，效率也快，而且可以加工一些復雜的形狀，這是手工加工很難做到的。我跟你講，現(xiàn)在很多先進的模具廠，幾乎都是靠CAD/CAM來搞模具設計和制造的。他們用CAD進行設計，然后用CAM生成加工程序，直接控制五軸甚至七軸的數(shù)控機床進行加工，速度飛快，精度也高。而且，還可以實現(xiàn)模具的快速原型制造，先做出一個模型來，看看效果怎么樣，如果不行，馬上修改設計，再加工，大大縮短了開發(fā)周期。還有，現(xiàn)在很多軟件還集成了仿真分析功能，比如可以進行金屬液的流動仿真、冷卻仿真、應力仿真等等，可以在設計階段就預測可能出現(xiàn)的問題，提前進行優(yōu)化，避免在生產(chǎn)中出現(xiàn)問題。所以，你看，CAD和CAM技術在鑄造模具設計中的應用，優(yōu)勢太明顯了。它不僅提高了設計效率和制造精度，還提高了模具的質量和使用壽命，降低了生產(chǎn)成本，是現(xiàn)代化鑄造生產(chǎn)不可或缺的工具。我們培訓的時候，也必須得把這部分內容教到位，讓學生們掌握好這些現(xiàn)代化的設計制造技術。五、綜合應用題（本大題共2小題，每小題20分，滿分40分。請根據(jù)題目要求，結合所學知識，綜合分析并解答下列問題。）1.假設你正在設計一副用于生產(chǎn)鋁合金鑄件的模具，鑄件尺寸約為300mm×200mm×100mm，壁厚均勻，形狀簡單，年產(chǎn)量預計為50000件。請根據(jù)以上條件，選擇合適的模具材料、模具結構類型，并簡述選擇理由。同時，考慮模具的冷卻和排氣設計要點。好，假設我現(xiàn)在要設計一副鋁合金鑄件的模具，尺寸是300mm×200mm×100mm，壁厚均勻，形狀簡單，年產(chǎn)量50000件。那我就得考慮怎么選材料、模具結構，還有冷卻和排氣設計了。首先，選材料。鋁合金的熔點不高，流動性好，但收縮率比較大，而且強度相對鑄鐵來說要低一些?？紤]到鑄件尺寸不大，形狀簡單，壁厚均勻，產(chǎn)量也不算特別大，對模具的強度要求不是特別高，所以我覺得用球墨鑄鐵QT600-2挺好的。球墨鑄鐵韌性好，強度也高，而且鑄造性能不錯，適合鑄造鋁合金。相比之下，像HT250這種灰鑄鐵，雖然便宜，但韌性差，不太適合鋁合金。如果用合金鋼，那成本就太高了，對于這個產(chǎn)量的鑄件來說不劃算。所以，QT600-2是個比較合適的選擇。其次，模具結構類型。鑄件形狀簡單，上下對稱，沒啥復雜的內腔或側孔，所以可以考慮用整體模。整體模結構簡單，制造成本低，強度高，維護也方便。對于這個尺寸和形狀的鑄件來說，整體模是夠用的。當然，如果以后產(chǎn)量大了，或者對精度要求更高了，再考慮改用組合?；蛘叻帜Ｒ膊贿t。然后，冷卻設計。鋁合金的導熱性好，但收縮率大，所以冷卻得均勻一些。在設計冷卻通道時，要保證冷卻水能夠充分流過型腔的各個部位，特別是壁厚的地方，可以考慮適當增加冷卻水的流量或者加大冷卻通道的尺寸。同時，冷卻通道的布局要合理，避免在型腔表面造成局部過冷或者過熱。最后，排氣設計。雖然鑄件形狀簡單，但排氣還是得注意?？梢栽谀＞叩姆中兔嫔献鲆恍\的排氣槽，間距適當，保證空氣能夠順利排出。還可以在型腔的末端或者角落設置排氣孔，防止金屬液在填充過程中卷入空氣。總之，排氣設計要保證金屬液填充過程中，型腔內的氣體能夠及時排出，避免形成氣孔。通過這樣綜合考慮，就能設計出一副比較合理、經(jīng)濟的鋁合金鑄件模具。2.某客戶要求設計一副用于生產(chǎn)薄壁鑄鐵件的模具，鑄件最大壁厚只有5mm，形狀復雜，有多個薄壁區(qū)域，且鑄件表面質量要求很高。請根據(jù)以上條件，分析設計該模具時需要重點關注的問題，并提出相應的解決方案建議。嗨，這個客戶要求設計一副生產(chǎn)薄壁鑄鐵件的模具，最大壁厚只有5mm，形狀復雜，還有多個薄壁區(qū)域，表面質量要求又很高，這可真是個挑戰(zhàn)。薄壁鑄件，那最頭疼的就是冷卻不均和變形。壁薄，散熱快，冷卻不均就容易造成鑄件內外溫差大，產(chǎn)生應力，導致變形甚至開裂。而且，薄壁區(qū)域容易產(chǎn)生縮松、冷隔這些缺陷。表面質量要求高，那對模具的精度和表面光潔度要求就極高，不能有劃痕、氣孔這些瑕疵。針對這些問題，設計時必須重點關注，并采取相應的措施。首先，冷卻系統(tǒng)設計是重中之重。對于薄壁鑄件，必須采用非常精細的冷卻系統(tǒng)?？梢钥紤]使用水套冷卻，甚至是在模具型腔的薄壁區(qū)域開設微小的冷卻孔，保證冷卻水能夠直接作用在需要冷卻的地方。冷卻通道的布局要非常均勻，可以采用多路冷卻、分區(qū)冷卻的方式，確保型腔各個部位的冷卻速度一致。其次，要采取措施防止模具變形。可以適當增加模具的加強筋，但要小心，不能過多或者過大，否則可能影響金屬液的流動性。還可以采用熱處理的方法，對模具進行調質處理，提高模具的韌性，減少變形。另外，要保證模具的加工精度和表面光潔度。型腔表面必須非常光滑，不能有劃痕、毛刺，否則鑄件表面就會有缺陷?？梢钥紤]使用高精度的加工方法，比如精密磨削、拋光，甚至電鍍、PVD等表面處理技術，提高模具的表面質量。還有，模具材料的選擇也很關鍵。薄壁鑄件對模具的精度和耐磨性要求高，可以考慮使用一些高性能的合金鋼，比如Cr12MoV或者一些進口的模具鋼，這些材料強度高、耐磨性好，而且熱處理性能好。另外，還要優(yōu)化鑄造工藝參數(shù)。比如，可以適當降低澆注溫度，減緩金屬液的流動速度，減少沖刷和卷氣，有利于提高鑄件表面質量。還可以優(yōu)化澆注系統(tǒng)的設計，保證金屬液能夠平穩(wěn)地填充型腔，避免產(chǎn)生渦流和飛濺。還有，涂料的選擇也很重要。要選用流動性好、附著力強、透氣性好的涂料，幫助排出金屬液中的氣體，減少氣孔缺陷。最后，可以考慮采用一些先進的制造技術，比如3D打印技術制作模具原型，進行驗證和優(yōu)化?？傊O計這種薄壁鑄鐵件模具，需要綜合考慮材料、結構、工藝、制造等多個方面的因素，采取一系列針對性的措施，才能保證最終鑄件的質量。這可不是件容易的事兒，得下一番功夫。本次試卷答案如下一、選擇題答案及解析1.D解析：鑄件的化學成分主要影響的是合金的性能，而不是模具材料的選用。模具材料的選用主要考慮的是模具的工作溫度、耐磨性、強度、韌性等因素。2.C解析：自動化模具適用于大批量生產(chǎn)，因為它可以自動完成開合模、澆注、取件等操作，效率高，生產(chǎn)成本低。手動模具和半自動模具適用于小批量生產(chǎn)。3.A解析：鑄件表面粗糙度一般要求控制在Ra0.8μm范圍內，這樣可以保證鑄件表面光潔度，減少后續(xù)加工量。4.B解析：優(yōu)化模具的冷卻系統(tǒng)可以有效減少模具的變形。冷卻不均會導致模具不同部位的溫度差異，從而產(chǎn)生熱應力，導致變形。5.A解析：排氣設計不合理可能導致鑄件表面出現(xiàn)氣孔。金屬液在填充型腔時，如果排氣不暢，空氣就會被卷入型腔，冷卻后形成氣孔。6.B解析：ZG45是中碳鋼，經(jīng)過熱處理后具有較高的強度和硬度，適合用于高溫鑄造模具。HT200是灰鑄鐵，強度和韌性較低，不適合高溫鑄造。7.A解析：在設計鑄造模具時，一般需要考慮鑄件的收縮率。鑄件在冷卻過程中會發(fā)生收縮，如果不考慮收縮率，鑄件尺寸就會偏差。8.B解析：優(yōu)化模具的涂料選擇可以有效防止模具的粘模現(xiàn)象。合適的涂料可以減少金屬液與模具表面的粘附，防止粘模。9.B解析：鑄造模具的冷卻系統(tǒng)設計不合理可能導致模具變形加劇。冷卻不均會導致模具不同部位的溫度差異，從而產(chǎn)生熱應力，導致變形加劇。10.D解析：使用高強度材料可以有效提高模具的耐磨性。高強度材料具有更好的抗磨損能力，可以延長模具的使用壽命。11.B解析：鑄造模具的型腔表面處理一般采用拋光方法。拋光可以提高型腔表面的光潔度，減少金屬液與模具表面的粘附，防止粘模。12.D解析：45鋼是中碳鋼，經(jīng)過熱處理后具有較高的強度和硬度，適合用于低溫鑄造模具。HT200是灰鑄鐵，強度和韌性較低，不適合低溫鑄造。13.A解析：在設計鑄造模具時，一般需要考慮鑄件的收縮率。鑄件在冷卻過程中會發(fā)生收縮，如果不考慮收縮率，鑄件尺寸就會偏差。14.B解析：優(yōu)化模具的涂料選擇可以有效防止模具的粘?，F(xiàn)象。合適的涂料可以減少金屬液與模具表面的粘附，防止粘模。15.B解析：鑄造模具的冷卻系統(tǒng)設計不合理可能導致模具變形加劇。冷卻不均會導致模具不同部位的溫度差異，從而產(chǎn)生熱應力，導致變形加劇。16.D解析：使用高強度材料可以有效提高模具的耐磨性。高強度材料具有更好的抗磨損能力，可以延長模具的使用壽命。17.B解析：鑄造模具的型腔表面處理一般采用拋光方法。拋光可以提高型腔表面的光潔度，減少金屬液與模具表面的粘附，防止粘模。18.B解析：ZG45是中碳鋼，經(jīng)過熱處理后具有較高的強度和硬度，適合用于高溫鑄造模具。HT200是灰鑄鐵，強度和韌性較低，不適合高溫鑄造。19.A解析：在設計鑄造模具時，一般需要考慮鑄件的收縮率。鑄件在冷卻過程中會發(fā)生收縮，如果不考慮收縮率，鑄件尺寸就會偏差。20.B解析：優(yōu)化模具的涂料選擇可以有效防止模具的粘?，F(xiàn)象。合適的涂料可以減少金屬液與模具表面的粘附，防止粘模。21.B解析：鑄造模具的型腔表面處理一般采用拋光方法。拋光可以提高型腔表面的光潔度，減少金屬液與模具表面的粘附，防止粘模。22.D解析：45鋼是中碳鋼，經(jīng)過熱處理后具有較高的強度和硬度，適合用于低溫鑄造模具。HT200是灰鑄鐵，強度和韌性較低，不適合低溫鑄造。23.B解析：鑄造模具的型腔表面處理一般采用拋光方法。拋光可以提高型腔表面的光潔度，減少金屬液與模具表面的粘附，防止粘模。24.B解析：ZG45是中碳鋼，經(jīng)過熱處理后具有較高的強度和硬度，適合用于低溫鑄造模具。HT200是灰鑄鐵，強度和韌性較低，不適合低溫鑄造。25.A解析：在設計鑄造模具時，一般需要考慮鑄件的收縮率。鑄件在冷卻過程中會發(fā)生收縮，如果不考慮收縮率，鑄件尺寸就會偏差。二、判斷題答案及解析1.×解析：模具材料的選用對模具壽命有很大影響。不同的模具材料具有不同的強度、硬度、耐磨性、熱穩(wěn)定性等性能，這些性能直接決定了模具的使用壽命。2.×解析：鑄造模具的型腔表面粗糙度一般要求控制在Ra1.6μm或更高范圍內，這樣可以保證鑄件表面光潔度，減少后續(xù)加工量。3.×解析：增加模具的壁厚并不能有效減少模具的變形，反而可能加劇變形。因為壁厚增加會導致模具的重量增加，在冷卻過程中產(chǎn)生的熱應力也會更大，從而更容易變形。4.√解析：鑄造模具的排氣設計不合理可能導致鑄件表面出現(xiàn)氣孔。金屬液在填充型腔時，如果排氣不暢，空氣就會被卷入型腔，冷卻后形成氣孔。5.×解析：45鋼是中碳鋼，經(jīng)過熱處理后具有較高的強度和硬度，適合用于中溫鑄造模具，但不適合用于高溫鑄造。高溫鑄造模具通常需要使用更耐高溫的材料，如高溫合金鋼。6.√解析：鑄造模具的型腔尺寸設計時，一般需要考慮鑄件的收縮率。鑄件在冷卻過程中會發(fā)生收縮，如果不考慮收縮率，鑄件尺寸就會偏差。7.√解析：在鑄造模具設計中，優(yōu)化模具的涂料選擇可以有效防止模具的粘?，F(xiàn)象。合適的涂料可以減少金屬液與模具表面的粘附，防止粘模。8.√解析：鑄造模具的冷卻系統(tǒng)設計不合理可能導致模具變形加劇。冷卻不均會導致模具不同部位的溫度差異，從而產(chǎn)生熱應力，導致變形加劇。9.√解析：在設計鑄造模具時，使用高強度材料可以有效提高模具的耐磨性。高強度材料具有更好的抗磨損能力，可以延長模具的使用壽命。10.×解析：鑄造模具的型腔表面處理一般采用拋光或電鍍等方法。磨削主要用于去除模具表面的缺陷，而不是提高表面光潔度。11.×解析：KTH300-06是可鍛鑄鐵，具有一定的韌性和塑性，適合用于低溫鑄造模具，但不適合用于高溫鑄造。高溫鑄造模具通常需要使用更耐高溫的材料，如高溫合金鋼。12.×解析：鑄造模具的型腔尺寸設計時，一般需要考慮鑄件的收縮率，而不是模具的加工成本。雖然加工成本也是一個重要的考慮因素，但尺寸精度是首要的。13.×解析：減少模具的型腔數(shù)量并不能有效防止模具的粘模現(xiàn)象。粘模主要與金屬液與模具表面的粘附有關，與型腔數(shù)量無關。14.√解析：鑄造模具的冷卻系統(tǒng)設計不合理可能導致鑄件出現(xiàn)冷隔。冷卻不均會導致金屬液在型腔內不同部位冷卻速度不同，從而形成冷隔。15.×解析：增加模具的壁厚并不能有效提高模具的耐磨性，反而可能加劇磨損。因為壁厚增加會導致模具的重量增加，在冷卻過程中產(chǎn)生的熱應力也會更大，從而更容易磨損。16.√解析：鑄造模具的型腔表面處理一般采用拋光或電鍍等方法。拋光可以提高型腔表面的光潔度，減少金屬液與模具表面的粘附，防止粘模。17.×解析：HT200是灰鑄鐵，強度和韌性較低，不適合用于高溫鑄造模具。高溫鑄造模具通常需要使用更耐高溫的材料，如高溫合金鋼。18.×解析：鑄造模具的型腔尺寸設計時，一般需要考慮鑄件的收縮率，而不是模具的化學成分。雖然鑄件的化學成分會影響其性能，但尺寸精度是首要的。19.√解析：在鑄造模具設計中，優(yōu)化模具的涂料選擇可以有效防止模具的粘?，F(xiàn)象。合適的涂料可以減少金屬液與模具表面的粘附，防止粘模。20.×解析：鑄造模具的冷卻系統(tǒng)設計不合理可能導致模具強度降低。冷卻不均會導致模具不同部位的溫度差異，從而產(chǎn)生熱應力，導致強度降低。21.√解析：在設計鑄造模具時，使用高強度材料可以有效提高模具的耐磨性。高強度材料具有更好的抗磨損能力，可以延長模具的使用壽命。22.×解析：鑄造模具的型腔表面處理一般采用拋光或電鍍等方法。電鍍可以增加模具表面的硬度和耐磨性，但不是提高表面光潔度的主要方法。23.×解析：ZG45是中碳鋼，經(jīng)過熱處理后具有較高的強度和硬度，適合用于中溫鑄造模具，但不適合用于低溫鑄造。低溫鑄造模具通常需要使用更耐低溫的材料，如低溫合金鋼。24.√解析：鑄造模具的型腔尺寸設計時，一般需要考慮模具的裝配精度。模具的各個部件必須能夠正確地組裝在一起，位置對準，不能有錯位，否則會影響鑄件的尺寸精度。25.×解析：增加模具的型腔表面粗糙度并不能有效防止模具的粘?，F(xiàn)象，反而可能加劇粘模。粗糙的表面更容易吸附金屬液，從而增加粘模的風險。三、簡答題答案及解析1.簡答題答案：在設計鑄造模具時，確定模具的型腔尺寸需要考慮以下主要因素：（1）鑄件的收縮率：不同合金的收縮率不同，必須查資料，搞清楚。（2）鑄件在冷卻過程中的變化：是均勻收縮還是不均勻收縮，這都得考慮到。（3）模具本身的加工精度：不能要求模具的精度比它本身能達到的還要高。（4）鑄件的重量分布：如果是偏重的，那模具在設計時也得考慮到，不然受力不均，模具容易變形。解析思路：確定模具型腔尺寸是模具設計中的關鍵步驟，直接關系到鑄件的尺寸精度。首先，必須考慮鑄件的收縮率，因為鑄件在冷卻過程中會發(fā)生收縮，如果不考慮收縮率，鑄件尺寸就會偏差。其次，要考慮鑄件在冷卻過程中的變化，比如是否均勻收縮，如果不均勻收縮，可能會導致鑄件內部產(chǎn)生應力，甚至開裂。此外，模具本身的加工精度也是一個重要因素，因為模具的精度是有極限的，不能要求模具的精度比它本身能達到的還要高。最后，還要考慮鑄件的重量分布，特別是對于偏重的鑄件，模具在設計時必須考慮到受力情況，否則容易變形。綜合考慮這些因素，才能合理地確定模具的型腔尺寸。2.簡答題答案：鑄造模具設計中，常見的排氣方法有：（1）在模具的分型面上做一些排氣槽。（2）在模具的型腔表面做一些小孔。（3）利用鑄件的本身結構，比如凸臺、加強筋的地方。（4）使用專門的排氣通道或排氣塞。排氣設計很重要，因為如果排氣不暢，空氣被金屬液包裹住，在冷卻后就會形成氣孔，這氣孔要是多了，鑄件的強度和致密性就大打折扣，甚至可能影響它的使用性能。解析思路：排氣設計是鑄造模具設計中的一個重要環(huán)節(jié)，它直接關系到鑄件的質量。常見的排氣方法有在模具的分型面上做一些排氣槽，這就像給空氣留了條小路，讓它能順利出來。還有，可以在模具的型腔表面做一些小孔，讓空氣直接從表面逸出。更高級的方法還有，在模具里專門設計排氣通道，或者使用專門的排氣塞。為什么排氣設計很重要呢？你想啊，要是排氣不暢，空氣被金屬液包裹住，在冷卻后就會形成氣孔，這氣孔要是多了，鑄件的強度和致密性就大打折扣，甚至可能影響它的使用性能。輕則表面有缺陷，重則整個零件就廢了。所以，我們設計模具的時候，一定要把排氣給設計好，這直接關系到鑄件的質量。3.簡答題答案：鑄造模具的冷卻系統(tǒng)，就是那些用來冷卻模具的通道和裝置，比如水路、油路或者風路。冷卻系統(tǒng)設計對模具壽命有重要影響，因為模具直接接觸高溫金屬液，如果不及時冷卻，會發(fā)生以下問題：（1）模具容易變形：溫度太高，脹得厲害，冷卻后收縮不均勻，模具就容易變形。（2）模具磨損加?。焊邷丶铀倌＞卟牧系哪p，尤其是型腔表面，那可是直接跟金屬液接觸的地方，磨損會非常快。（3）影響金屬液流動性：溫度太高，金屬液流動性變差，容易產(chǎn)生填充不足或者冷隔。解析思路：鑄造模具的冷卻系統(tǒng)是模具設計中一個非常重要的部分，它直接關系到模具的使用壽命。冷卻系統(tǒng)的作用是將模具在接觸高溫金屬液后產(chǎn)生的熱量迅速帶走，從而保證模具的溫度在一個合理的范圍內。如果冷卻系統(tǒng)設計不合理，模具的溫度就會升高，從而引發(fā)一系列問題。首先，模具容易變形，因為溫度升高會導致模具不同部位的熱膨脹不一致，從而產(chǎn)生熱應力，導致變形。其次，高溫會加速模具材料的磨損，尤其是型腔表面，那可是直接跟金屬液接觸的地方，磨損會非?？?，從而縮短模具的使用壽命。最后，模具溫度過高還會影響金屬液的流動性，導致填充不足或者冷隔等缺陷。因此，設計一個合理高效的冷卻系統(tǒng)，對于延長模具的使用壽命和提高鑄件質量至關重要。4.簡答題答案：選擇合適的模具材料需要考慮以下因素：（1）鑄件的材料和性能要求：不同的鑄件材料具有不同的熔點、流動性、收縮率等特性，需要選擇與之相適應的模具材料。（2）模具的工作條件：包括工作溫度、壓力、磨損情況等，這些都會影響材料的選擇。（3）模具的制造成本：不同的模具材料價格差異很大，需要根據(jù)經(jīng)濟性進行選擇。（4）模具的使用壽命要求：不同的應用場景對模具的使用壽命要求不同，需要選擇合適的材料以滿足使用需求。解析思路：選擇合適的模具材料是模具設計中的關鍵環(huán)節(jié)，它直接關系到模具的使用壽命和鑄件的質量。首先，需要考慮鑄件的材料和性能要求，因為不同的鑄件材料具有不同的特性，需要選擇與之相適應的模具材料。比如，鑄造鋁合金需要使用耐腐蝕的模具材料，而鑄造鑄鐵則需要使用耐磨的模具材料。其次，要考慮模具的工作條件，包括工作溫度、壓力、磨損情況等，這些都會影響材料的選擇。比如，高溫模具需要使用耐高溫的材料，而高壓模具需要使用高強度材料。此外，模具的制造成本也是一個重要的考慮因素，不同的模具材料價格差異很大，需要根據(jù)經(jīng)濟性進行選擇。最后，還要考慮模具的使用壽命要求，不同的應用場景對模具的使用壽命要求不同，需要選擇合適的材料以滿足使用需求。綜合考慮這些因素，才能選擇出最合適的模具材料。5.簡答題答案：鑄造模具的裝配基本要求：（1）保證模具的各個部件能夠正確地組裝在一起，位置對準，不能有錯位。（2）所有的緊固件都要按規(guī)定力矩擰緊，既要保證緊固可靠，防止松動，也不能過緊，否則可能把零件擰壞或者引起應力集中。裝配過程中需要注意的事項：（1）檢查各個零件是否有損傷或者毛刺，如果有，得先處理干凈。（2）裝配時要用合適的工具，不能硬撬，否則容易損壞零件。（3）對于配合精度要求高的地方，比如型腔和型芯的配合，可以用涂色法來檢查，看看接觸是否均勻，如果不均勻，還得進行修配。解析思路：鑄造模具的裝配是模具制造過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它直接關系到模具的加工精度和使用性能。裝配的基本要求是保證模具的各個部件能夠正確地組裝在一起，位置對準，不能有錯位，否則會影響鑄件的尺寸精度和表面質量。所有的緊固件都要按規(guī)定力矩擰緊，既要保證緊固可靠，防止松動，也不能過緊，否則可能把零件擰壞或者引起應力集中，從而影響模具的使用壽命。在裝配過程中，需要注意的事項有很多。首先，要檢查各個零件是否有損傷或者毛刺，如果有，得先處理干凈，否則可能會影響模具的配合精度和使用性能。其次，裝配時要用合適的工具，不能硬撬，否則容易損壞零件，影響模具的精度和壽命。最后，對于配合精度要求高的地方，比如型腔和型芯的配合，可以用涂色法來檢查，看看接觸是否均勻，如果不均勻，還得進行修配，以保證模具的加工精度和使用性能。總之，裝配模具是一個需要細心和經(jīng)驗的工作，必須嚴格按照要求進行，才能保證模具的質量和使用壽命。四、論述題答案及解析1.論述題答案：根據(jù)鑄件的結構特點，選擇合適的模具材料和模具結構類型如下：（1）合適的模具材料：QT600-2。理由：QT600-2韌性好，強度高，適合鋁合金鑄造，且成本相對較低。（2）模具結構類型：整體模。理由：鑄件形狀簡單，上下對稱，整體模結構簡單，制造成本低，強度高。（3）冷卻設計要點：-采用水套冷卻，保證冷卻水能夠充分流過型腔的各個部位。-冷卻通道布局合理，避免局部過冷或過熱。-考慮使用冷卻劑，如水或油，根據(jù)鑄件材料選擇合適的冷卻劑。解析思路：在設計鋁合金鑄件的模具時，首先需要考慮的是模具材料和模具結構類型。對于QT600-2這種球墨鑄鐵，它具有良好的鑄造性能和機械性能，韌性好，強度高，適合用于鋁合金鑄造。相比之下，HT200這種灰鑄鐵強度和韌性較低，不太適合鋁合金。如果用合金鋼，那成本就太高了，對于這個產(chǎn)量的鑄件來說不劃算。所以，QT600-2是個比較合適的選擇。其次，鑄件形狀簡單，上下對稱，沒啥復雜的內腔或側孔，所以可以考慮用整體模。整體模結構簡單，制造成本低，強度高，維護也方便。對于這個尺寸和形狀的鑄件來說，整體模是夠用的。當然，如果以后產(chǎn)量大了，或者對精度要求更高了，再考慮改用組合模或者分模也不遲。然后，冷卻設計。鋁合金的導熱性好，但收縮率大，所以冷卻得均勻一些。在設計冷卻通道時，要保證冷卻水能夠充分流過型腔的各個部位，特別是壁厚的地方，可以考慮適當增加冷卻水的流量或者加大冷卻通道的尺寸。同時，冷卻通道的布局要合理，避免在型腔表面造成局部過冷或者過熱。最后，排氣設計。雖然鑄件形狀簡單，但排氣還是得注意?？梢栽谀＞叩姆中兔嫔献鲆恍\的排氣槽，間距適當，保證空氣能夠順利排出。還可以在型腔的末端或者角落設置排氣孔，防止金屬液在填充過程中卷入空氣。總之，排氣設計要保證金屬液填充過程中，型腔內的氣體能夠及時排出，避免形成氣孔。通過這樣綜合考慮，就能設計出一副比較合理、經(jīng)濟的鋁合金鑄件模具。2.論述題答案：設計薄壁鑄鐵件模具時需要重點關注的問題及解決方案建議：（1）冷卻不均和變形問題：-重點：采用精細的冷卻系統(tǒng)，如水套冷卻或開設微小冷卻孔，保證冷卻水能夠直接作用在需要冷卻的地方。-解決方案：使用多路冷卻、分區(qū)冷卻的方式，確保型腔各個部位的冷卻速度一致，減少熱應力，防止變形。（2）表面質量要求：-重點：保證模具的加工精度和表面光潔度，減少劃痕、毛刺等缺陷。-解決方案：使用高精度的加工方法，如