第四屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽決賽-裝配鉗工（智能制造單元安裝與調(diào)試）、電工（智能制造單元生產(chǎn)與管控）賽項競賽平臺主要設(shè)備技術(shù)標準

附件7

2021年全國行業(yè)職業(yè)技能競賽

——第四屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽

裝配鉗工（智能制造單元安裝與調(diào)試）

電工（智能制造單元生產(chǎn)與管控）

賽項競賽平臺主要設(shè)備技術(shù)標準

全國組委會技術(shù)工作委員會

二零二一年九月

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2021年全國行業(yè)職業(yè)技能競賽

——第四屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽

裝配鉗工（智能制造單元安裝與調(diào)試）

電工（智能制造單元生產(chǎn)與管控）

賽項競賽平臺主要設(shè)備技術(shù)標準

一、技術(shù)平臺簡介

以智能制造技術(shù)推廣應(yīng)用實際發(fā)展需求為設(shè)計依據(jù)，按照“設(shè)備自

動化+生產(chǎn)柔性化+信息數(shù)字化+管理信息化”的構(gòu)建理念，將數(shù)控加工

設(shè)備、工業(yè)機器人、檢測設(shè)備、數(shù)據(jù)信息采集管控設(shè)備等典型加工制造

設(shè)備，集成為智能制造單元“硬件”系統(tǒng)，結(jié)合數(shù)字化設(shè)計技術(shù)、智能

化控制技術(shù)、高效加工技術(shù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、RFID數(shù)字信息技術(shù)等“軟

件”的綜合運用，構(gòu)成大賽技術(shù)平臺。技術(shù)平臺具備零件數(shù)字化設(shè)計和

工藝規(guī)劃、加工過程實時制造數(shù)據(jù)采集、加工過程自動化、基于RFID

加工狀態(tài)可追溯以及加工柔性化等功能。

二、技術(shù)平臺結(jié)構(gòu)圖

智能制造單元技術(shù)平臺總布局示意圖見圖1，包含數(shù)控車床、加工

中心、在線檢測單元、六軸多關(guān)節(jié)機器人、立體倉庫、中央控制系統(tǒng)、

MES管控軟件和電子看板等。

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圖1智能制造單元技術(shù)平臺總布局示意圖

三、技術(shù)平臺主要設(shè)備配置

智能制造單元技術(shù)平臺主要配置清單見表1。

表1智能制造單元主要配置清單

序號設(shè)備名稱數(shù)量單位備注

1數(shù)控車床1臺參考具體技術(shù)參數(shù)

2加工中心（三軸）1臺參考具體技術(shù)參數(shù)

3在線測量裝置（用于加工中心）1套參考具體技術(shù)參數(shù)

4氣動精密平口鉗（用于加工中心）1個參考具體技術(shù)參數(shù)

5工業(yè)機器人1臺參考具體技術(shù)參數(shù)

6零點快換裝置1套參考具體技術(shù)參數(shù)

7工業(yè)機器人導(dǎo)軌1套參考具體技術(shù)參數(shù)

8工業(yè)機器人快換夾持系統(tǒng)1套參考具體技術(shù)參數(shù)

9工業(yè)機器人快換工作臺1套參考具體技術(shù)參數(shù)

10立體倉庫1套參考具體技術(shù)參數(shù)

11可視化系統(tǒng)及顯示終端3臺參考具體技術(shù)參數(shù)

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12中央電氣控制系統(tǒng)1套參考具體技術(shù)參數(shù)

13MES管控軟件（含部署計算機）1套參考具體技術(shù)參數(shù)

14安全防護系統(tǒng)1套參考具體技術(shù)參數(shù)

15RFID讀寫器及RFID標簽1套參考具體技術(shù)參數(shù)

16智能制造仿真軟件1套參考具體技術(shù)參數(shù)

17CAD/CAM軟件1套參考具體技術(shù)參數(shù)

18編程和設(shè)計工位計算機2臺參考具體技術(shù)參數(shù)

四、技術(shù)平臺主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)

智能制造單元技術(shù)平臺主要設(shè)備的技術(shù)參數(shù)如下：

（一）數(shù)控車床及數(shù)控系統(tǒng)

1.數(shù)控車床技術(shù)參數(shù)

（1）最大回轉(zhuǎn)直徑：500mm；

（2）頂尖距：0-350mm；

（3）主軸轉(zhuǎn)速：3000-6000rpm；

（4）主軸頭型式：A2-4、A2-5、A2-6；

（5）液壓三爪卡盤：5吋、6吋、8吋，均配軟爪；

（6）主軸通孔直徑：Φ55-Φ63mm；

（7）交流伺服主電機：3.7-5.5kW；

（8）進給軸快移速度：12-24m/min；

（9）刀架：臥式，8-12工位，液壓或者電動；

（10）刀柄：方20-25mm，孔Φ25-Φ40mm；

（11）斜床身結(jié)構(gòu)；

（12）正面氣動門；

（13）自動冷卻、集中潤滑、鏈板排屑（或者水箱式直排）；

（14）外形尺寸：長寬高≤4350mm（含排屑器）×2250mm×2000mm。

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2.數(shù)控車床其他要求

（1）數(shù)控車床有以太網(wǎng)接口；

（2）數(shù)控車床的內(nèi)存容量大于5kB，且有數(shù)據(jù)磁盤；

（3）提供自動化接口，能實現(xiàn)數(shù)控車床的遠程啟動、程序可上傳

到車床內(nèi)存，能獲取車床的狀態(tài)信息、機床的模式、主軸的位置信息；

（4）數(shù)控車床自動化夾具和自動門的控制與反饋信號可以直接接

入機床自身的I/O模塊，并且由機床自身來控制，其狀態(tài)可以通過網(wǎng)絡(luò)

反饋給工控機；

（5）數(shù)控車床能夠停在原點位置并把原點狀態(tài)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給工

控機;

（6）機床內(nèi)置攝像頭，鏡頭前裝有氣動清潔噴嘴（由集成廠家安

裝、調(diào)試）。

3.數(shù)控系統(tǒng)配置

國內(nèi)企業(yè)常用數(shù)控系統(tǒng)，主軸、進給均為交流伺服電機。

（二）加工中心及數(shù)控系統(tǒng)

1.加工中心技術(shù)參數(shù)

（1）工作臺尺寸：長寬≥650×400mm；

（2）三軸行程：XYZ≥600×400×450mm；

（3）工作臺帶有多條連接T型槽；

（4）工作臺最大負載：≥350kg；

（5）主軸轉(zhuǎn)速：8000-10000rpm；

（6）刀柄型式：BT40；

（7）交流伺服主電機：額定功率5.5-7.5kW；

（8）進給軸快移速度：12-48m/min；

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（9）刀庫：凸輪機械手（刀臂式），≥20工位；

（10）最大刀具重量：8kg；

（11）最大刀具尺寸：Φ80×250mm；

（12）氣源流量：280L/min；

（13）氣源壓力：0.5-0.7MPa；

（14）正面氣動門；

（15）留有安裝在線測頭的接口；

（16）留有氣動平口鉗和零點快換裝置的氣源和控制接口；

（17）自動冷卻、集中潤滑、螺桿（或鏈板）排屑；

（18）外形尺寸：長寬高（含排屑器）≤3300mm×3100mm×2700mm。

2.加工中心其他要求

（1）加工中心有以太網(wǎng)接口；

（2）加工中心的內(nèi)存容量大于5kB，且有數(shù)據(jù)磁盤；

（3）提供自動化接口，能實現(xiàn)加工中心的遠程啟動、程序可上傳

到機床內(nèi)存，能獲取機床的狀態(tài)信息、機床的模式、主軸的位置信息；

（4）加工中心自動化夾具和自動門的控制與反饋信號可以直接接

入機床自身的I/O模塊，并且由機床自身來控制，其狀態(tài)可以通過網(wǎng)絡(luò)

反饋給工控機；

（5）加工中心能夠停在原點位置并把原點狀態(tài)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給工

控機;

（6）機床內(nèi)置攝像頭，鏡頭前裝有氣動清潔噴嘴（由集成廠家安

裝、調(diào)試）；

（7）安裝品牌廠商的零點快換裝置和氣動平口鉗，要求定位精度

高，可靠性好；

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（8）配置標準BT40主軸檢測芯棒，BT40刀柄安裝臺，方便選手進

行精度檢查及刀具安裝。

3.數(shù)控系統(tǒng)配置

國內(nèi)企業(yè)常用數(shù)控系統(tǒng)，主軸、進給均為交流伺服電機。為與MES

管控軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合，通過在線檢測數(shù)據(jù)進行尺寸修正，要求開放動

態(tài)鏈接庫。

（三）在線測量裝置

1.集成在加工中心上，然后直接通過以太網(wǎng)獲取檢測數(shù)據(jù)。

2.基本技術(shù)參數(shù)如下：

（1）測針（見圖2）觸發(fā)方向：±X,±Y,+Z；

圖2測針

（2）測針各向觸發(fā)保護行程：XY±15°,Z+5mm；

（3）測針各向觸發(fā)力（出廠設(shè)置）：XY=1.0N,Z=8.0N；

（4）測針任意單向觸發(fā)重復(fù)（2σ）精度：≤1μm；

（5）無線電信號傳輸范圍：≤10M；

（6）新電池(單班5%使用率)的工作天數(shù)：150天；

（7）防護等級：IP67。

（四）氣動精密平口鉗

1.規(guī)格：5吋或6吋。

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2.工作原理：氣液增壓。

3.氣源壓力：0.7MPa。

4.最大夾緊力：5000kg（可調(diào)）。

5.兼容Φ35和Φ68兩款產(chǎn)品。

6.鉗口型式：圓型,夾持直徑范圍Φ20-Φ40mm、Φ60-Φ80mm見

圖3。

圖3氣動精密平口鉗

（五）工業(yè)機器人

1.機器人負載10-20kg以上、臂展1700mm左右。

2.機器人支持以太網(wǎng)接口。

3.機器人控制系統(tǒng)具有不小于16個I/O點。

（六）零點快換裝置

根據(jù)競賽加工產(chǎn)品要求，優(yōu)先選擇品牌、精度高、安全可靠產(chǎn)品。

（七）工業(yè)機器人導(dǎo)軌

1.結(jié)構(gòu)配備以下組成部分

（1）伺服動力源：工業(yè)機器人自帶第七軸電機和高精密行星減速

機用以提供驅(qū)動，由工業(yè)機器人控制系統(tǒng)聯(lián)動控制；

（2）齒輪-齒條：高強度傳動，為工業(yè)機器人的滑動提供更精密的

定位；

（3）直線導(dǎo)軌組：重載型導(dǎo)軌副，可使行走精度得到更有效的控

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制；

（4）坦克鏈：將工業(yè)機器人動力線、編碼器線、信號線等集中保

護；

（5）防護罩：工業(yè)機器人安裝滑板或風(fēng)琴罩等，保護導(dǎo)軌。

2.導(dǎo)軌總長度：≤5m。

3.最快行走速度：>1.5m/min。

4.機器人滑板承重：>500kg。

5.重復(fù)定位精度：優(yōu)于±0.2mm。

6.導(dǎo)軌有效行程：范圍覆蓋加工單元設(shè)備，約3800mm。

（八）工業(yè)機器人快換夾持系統(tǒng)

1.工業(yè)機器人快換夾持系統(tǒng)，由1套機器人側(cè)快換裝置（見圖4）

和3套（見圖5、圖6）工具側(cè)快換手爪組成，實現(xiàn)三種機器人手爪的

快速更換。兩個棒料手爪夾持范圍分別是：Φ20-Φ40mm、Φ60-Φ80mm。

圖4機器人快換手爪機器人側(cè)示意圖

9

圖5方料機器人快換工具側(cè)手爪示意圖

圖6棒料機器人快工具側(cè)手爪示意圖

2.機器人側(cè)快換裝置具備握緊、松開、有無料檢測功能，并具備良

好的氣密性。

3.每套工具側(cè)快換手爪配置有無料傳感器。

（九）機器人快換工作臺

機器人快換手爪放置臺置于機器人第七軸側(cè)面端，示意圖見圖7所

示。

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圖7機器人快換夾具工作臺位置示意圖

1.快換夾具工作臺安裝靠近料倉側(cè)并與行走軸本體端固定。

2.快換夾具工作臺滿足3款手爪的放置功能，每個位置配置手爪放

置到位檢測傳感器。

3.快換夾具工作臺配置大底板和支撐腿立于地面上，不與地面固

定。機器人快換夾具工作臺示意圖見圖8。

圖8機器人快換夾具工作臺示意圖

（十）立體倉庫

1.帶有安全防護外罩及安全門，安全門設(shè)置工業(yè)標準的安全電磁

鎖。

2.立體倉庫的操作面板配備急停開關(guān)、解鎖許可（綠色燈）、門鎖

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解除（綠色按鈕）、運行（綠色按鈕燈）。

3.立體倉庫工位設(shè)置30個，每層6個倉位，共5層，每個倉位或

標準托盤配置RFID標簽，其中RFID讀寫頭安裝在工業(yè)機器人夾具上。

4.立體倉庫每個倉位需要設(shè)置傳感器和狀態(tài)指示燈，傳感器用于檢

測該位置是否有工件，狀態(tài)指示燈分別用不同的顏色指示毛坯、車床加

工完成、加工中心加工完成、合格、不合格五種狀態(tài)；與主控采用通訊。

5.見圖9示意圖，底層放置方料，中間兩層放置φ68圓料，上面兩

層放置φ35圓料。

圖9料倉示意圖

（十一）可視化系統(tǒng)及顯示終端

1.功能要求：實時呈現(xiàn)加工中心、數(shù)控車床的運行狀態(tài)，工件加工

情況（加工前、加工中、加工后）、加工效果（合格、不合格），加工日

志，數(shù)據(jù)統(tǒng)計等。

2.顯示終端參數(shù)要求

（1）總終端顯示采用1臺55英寸；

（2）庫位終端、加工過程顯示終端采用2臺40英寸顯示器。顯示

終端為國產(chǎn)知名品牌。

（十二）中央電氣控制系統(tǒng)

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1.中央控制系統(tǒng)包含PLC電氣控制及I/O通訊系統(tǒng)，主要負責(zé)周邊

設(shè)備及機器人控制，實現(xiàn)智能制造單元的流程和邏輯總控。

2.元件配置要求

（1）主控PLC采用西門子S7-1200的CPU1215CDC/DC/DC，配有

ModbusTCP/IP通信模塊，并配置16路輸入和16路輸出模塊；

（2）配有16口工業(yè)交換機；

（3）外部配線接口必須采用航空插頭，方便設(shè)備拆裝移動；

（十三）MES管控軟件系統(tǒng)

1.MES管控軟件系統(tǒng)具有如下功能

（1）加工任務(wù)創(chuàng)建、加工任務(wù)管理。

（2）立體倉庫管理和監(jiān)控。

（3）機床啟停、初始化和管理。

（4）加工程序管理和上傳。

（5）在線檢測實時顯示和刀具補償修正。

（6）智能看板功能：實時監(jiān)控設(shè)備、立體倉庫信息以及機床刀具

監(jiān)控等。

（7）工單下達、排程、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、報表管理等。

注：MES管控軟件系統(tǒng)功能及表現(xiàn)模式詳見《智能制造單元管控軟

件技術(shù)規(guī)范》（附件4）。

2.MES管控軟件系統(tǒng)部署計算機要求如下

（1）處理器：Inteli7同等以上處理器；

（2）內(nèi)存：≥8GB；

（3）硬盤：≥500GB可用空間；

（4）顯卡：獨立顯卡，顯存≥2GB；

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（5）系統(tǒng)為windows7或者windows10，64位版本。

（十四）安全防護系統(tǒng)

1.配置安全圍欄及帶工業(yè)標準安全插銷的安全門，防止出現(xiàn)工業(yè)機

器人在自動運動過程中由于人員意外闖入而造成的安全事故。

2.自動線外圍防護設(shè)計參賽選手出入的安全門，配備安全開關(guān)，安

全門打開時，除CNC外的所有設(shè)備處于暫停狀態(tài)。

3.高度為1.2m，顏色為黃色。

4.防護欄兩端均應(yīng)設(shè)置活動門，活動門應(yīng)設(shè)置門安全開關(guān)。

（十五）RFID讀寫器及RFID標簽

RFID讀寫器及RFID標簽滿足如下要求：

1.適應(yīng)于惡劣環(huán)境使用。

2.使用壽命長，數(shù)據(jù)性能穩(wěn)定。

3.對離散型制造業(yè)而言，要求RFIDTAG具備高安全性。

4.高壽命和高可靠性，壽命長達10年以上。

5.RFID標簽共30個，其中24個放置在倉位上（4×6），6個放置

在方料托盤上便于信息跟蹤及追溯，示意圖見圖10。

圖10方料托盤RFID標簽示意圖

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