第四屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽決賽-模具工（精密模具智能制造系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)）賽項競賽平臺主要設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

附件9

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

模具工（精密模具智能制造系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)）

賽項競賽平臺主要設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

全國組委會技術(shù)工作委員會

二零二一年九月

1

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

模具工(精密模具智能制造系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù))

賽項競賽平臺主要設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

一、技術(shù)平臺簡介

以高檔數(shù)控機床、電火花成型機、工業(yè)機器人、在線檢測、三坐標(biāo)

測量機、智能夾具等關(guān)鍵技術(shù)裝備為基礎(chǔ)，運用智能制造基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)，

輔以數(shù)字化設(shè)備、設(shè)備互聯(lián)互通系統(tǒng)和生產(chǎn)管控系統(tǒng)構(gòu)建精密模具智能

制造單元綜合應(yīng)用競賽平臺，為模具智能制造技術(shù)應(yīng)用提供了展示場

景，集中展現(xiàn)精密成形、模具智能制造和測量自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、

智能化的管理與控制。平臺包括模具CAD/CAE/CAPP/CAM、模具智能制造

系統(tǒng)調(diào)試、工業(yè)機器人編程與操作、模具零件智能加工與生產(chǎn)管控、模

具裝配與智能成型、生產(chǎn)組織管理與團隊協(xié)作、產(chǎn)品質(zhì)量保證等技術(shù)運

用能力，并涵蓋了模具智能制造的所需元素，為模具方向?qū)I(yè)核心課程

的整合和擴展提供了樣板和技術(shù)支撐。

二、技術(shù)平臺結(jié)構(gòu)圖

精密模具智能制造單元技術(shù)平臺結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，包含電火花成

型機、加工中心、數(shù)控液壓沖床、數(shù)控注塑機、三坐標(biāo)量測機、鉗工裝

配臺及工具包、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系統(tǒng)管理軟件和電子看板等。

2

圖1精密模具智能制造單元技術(shù)平臺總布局簡圖

3

三、技術(shù)平臺主要設(shè)備配置

精密模具智能制造單元技術(shù)平臺主要配置清單如表1所示。

表1精密模具智能制造單元技術(shù)平臺主要配置清單

序號設(shè)備名稱數(shù)量單位備注

第一階段比賽

集中實操計算機參考具體技術(shù)參數(shù)

1300臺

（第一階段實操比賽）（承辦地準(zhǔn)備）

CAD/CAE/CAPP/CAM軟件

21套參考具體技術(shù)參數(shù)

（第一階段實操比賽）

智能制造仿真軟件

31套參考具體技術(shù)參數(shù)

（第一階段實操比賽）

第二階段比賽

4數(shù)控電火花成型機1臺參考具體技術(shù)參數(shù)

5加工中心（三軸）1臺參考具體技術(shù)參數(shù)

6數(shù)控立式液壓沖床1臺參考具體技術(shù)參數(shù)

7數(shù)控立式注塑機1臺參考具體技術(shù)參數(shù)

8三坐標(biāo)測量機1臺參考具體技術(shù)參數(shù)

9在線測量裝置（用于加工中心）1套參考具體技術(shù)參數(shù)

10工業(yè)機器人1臺參考具體技術(shù)參數(shù)

11工業(yè)機器人導(dǎo)軌1套參考具體技術(shù)參數(shù)

12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)

13工業(yè)機器人快換工作臺1套參考具體技術(shù)參數(shù)

14立體倉庫+倉位柔性快換模塊組各1套參考具體技術(shù)參數(shù)

15可視化系統(tǒng)及顯示終端3臺參考具體技術(shù)參數(shù)

16中央電氣控制系統(tǒng)1套參考具體技術(shù)參數(shù)

17MES系統(tǒng)（含部署計算機）1套參考具體技術(shù)參數(shù)

18安全防護系統(tǒng)1套參考具體技術(shù)參數(shù)

19RFID讀寫器及RFID芯片1套參考具體技術(shù)參數(shù)

20編程和設(shè)計工位計算機3臺參考具體技術(shù)參數(shù)

21CAD/CAM軟件1套參考具體技術(shù)參數(shù)

22鉗工工作臺1套參考具體技術(shù)參數(shù)

4

四、技術(shù)平臺主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)

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

第一階段：

（一）集中實操計算機

序號名稱電腦配置

1處理器IntelXeonE5-2600系列或更高配置

2內(nèi)存32GB或更高配置

3顯卡獨立顯卡4GB或更高

4硬盤500GB或更高

5操作系統(tǒng)Windows10x64

（二）CAD/CAE/CAPP/CAM軟件

模具行業(yè)專業(yè)應(yīng)用的正版CAD/CAE/CAPP/CAM軟件，優(yōu)先選用模具

CAD（3D/2D）、沖壓/注塑成形/成型CAE、CAM、CAPP一體化平臺。

（三）智能制造仿真軟件

1.支持國內(nèi)外大多數(shù)機器人品牌的機器人模型。支持串聯(lián)機器人、

DELTA、SCARA、直角坐標(biāo)等不同類型的機器人模型，同時也支持機器人

外部軸，包括直線滑軌和旋轉(zhuǎn)變位機。支持根據(jù)自定義的機器人參數(shù)創(chuàng)

建相應(yīng)的機器人模型。

2.支持多種格式的CAD模型，可導(dǎo)入擴展名為stp、igs、stl、3ds、

wrml等格式的CAD模型，來構(gòu)建機器人系統(tǒng)以及智能制造仿真模型。

3.具有豐富的運動機構(gòu)模型庫，如數(shù)控加工中心、電火花、數(shù)控油

壓機、AGV、倉庫碼垛機、傳送帶、導(dǎo)軌等機構(gòu)，同時也支持用戶根據(jù)

三維模型創(chuàng)建相應(yīng)的運動機構(gòu)。

4.支持機器人多種編程模式，包括機器人手持工具和機器人手持工

件等，為智能制造生產(chǎn)線仿真提供更多的可選性。

5.提供豐富的軌跡調(diào)整優(yōu)化工具包，如碰撞檢測、機器人可達性檢

測、機器人奇異位置檢測、節(jié)拍估算、軌跡自動調(diào)整優(yōu)化等功能，同時

5

能夠?qū)崿F(xiàn)機器人無碰撞軌跡的機器人安全軌跡自動生成。

6.支持機器人上下料、機器人打磨、機器人焊接、機器人雕刻、機

器人3D打印等應(yīng)用的離線編程，支持國內(nèi)外大多數(shù)機器人品牌的離線

編程，能夠直接生成該品牌的機器人離線程序。同時也支持用戶定制機

器人品牌的后處理程序，實現(xiàn)機器人離線編程的定制化。

7.提供強大的基于Python、C++、C#等的API功能，支持基于Python、

C++、C#等的API的仿真編程，可完成基于機器人的智能制造系統(tǒng)復(fù)雜

應(yīng)用的仿真編程，且可以實現(xiàn)軟件功能的定制化擴展，并能夠?qū)崿F(xiàn)與其

他系統(tǒng)的對接擴展。

8.運用PLC編程軟件或PLC設(shè)備控制虛擬仿真布局，能夠?qū)崿F(xiàn)PLC

程序功能和設(shè)計功能的仿真驗證，支持的PLC包括西門子、三菱、歐姆

龍等。

第二階段：

（四）電火花成型機及數(shù)控系統(tǒng)

1.電火花成型機技術(shù)參數(shù)

（1）沉降式工作槽；

（2）行程：X×Y×Z（≥300mm×≥250mm×≥250mm）；

（3）工作槽內(nèi)尺寸：≥650mm×≥450mm×≥300mm；

（4）工作臺面積：（600≥L≥500）mm×（400≥H≥350）mm；

（5）最大電極重量：≥25kg；

（6）最大工件重量：550kg；

（7）加工槽開閉方式：充滿加工槽自動上下；

（8）自動潤滑裝置&自動滅火裝置；

（9）電火花配套自動化門及工裝，配置DNC功能，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的

6

控制功能；

（10）加工液箱容量(L)：260升；

（11）過濾方式：紙芯過濾器。

2.電火花成型機其他要求

（1）電火花成型機有以太網(wǎng)接口；

（2）提供自動化接口，能實現(xiàn)電火花成型機的遠(yuǎn)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；

（3）電火花成型機的自動化夾具和升降油槽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；

（4）電火花成型機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;

（5）電極夾頭（如圖2所示）及EDM氣動卡盤（如圖3所示）。

圖2電極夾頭

7

圖3EDM氣動卡盤

（五）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≥650mm×400mm；

（2）三軸行程：X×Y×Z≥600mm×400mm×450mm；

（3）T型槽：18mm×130mm×3；

（4）工作臺最大負(fù)載：≥500kg；

（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；

（9）刀庫：凸輪機械手（刀臂式），24工位；

（10）最大刀具重量：8kg；

（11）最大刀具尺寸：Φ80×250mm；

（12）氣源流量：250L/min；

（13）氣源壓力：0.5-0.7MPa；

（14）正面和側(cè)面氣動門；

（15）留有安裝在線測頭的接口；

8

（16）自動冷卻、集中潤滑、螺桿（或鏈板）排屑；

（17）外形尺寸：長×寬×高≤3300mm（含排屑器）×2400mm×

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；

（3）提供自動化接口，能實現(xiàn)加工中心的遠(yuǎn)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）零點夾具及拉釘。

零點夾具和拉釘具體見圖4和圖5。

圖4CNC氣動卡盤

9

圖5方料治具定位片與拉釘

（8）氣動精密平口鉗參數(shù)要求：

規(guī)格：5吋；工作原理：氣液增壓；氣源壓力：6～8bar；最大夾

緊力：6000kgf（可調(diào)）。

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。能與MES

實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合，并要求開放動態(tài)鏈接庫。

（六）數(shù)控液壓沖床

1.數(shù)控液壓沖床技術(shù)參數(shù)

（1）公稱壓力400KN；

（2）系統(tǒng)壓力最大20MPa；

（3）油缸行程300mm；

（4）最大開口420mm；

（5）有效面積800mm×600mm；

10

（6）下降速度可控、最大160mm/s；

（7）設(shè)備重量2000kg以內(nèi)；

（8）設(shè)備尺寸2000mm×1200mm×1900mm（含油箱）；

（9）壓力調(diào)節(jié)范圍10MPa-20MPa；

（10）控制噪音和振動在（50分貝-80分貝）；

（11）具有手動和自動模式切換功能。

2.數(shù)控液壓沖床其他要求

（1）數(shù)控液壓沖床有以太網(wǎng)接口；

（2）提供自動化接口，能實現(xiàn)數(shù)控液壓沖床的遠(yuǎn)程啟動，能獲取

機床的狀態(tài)信息、機床的模式；

（3）數(shù)控液壓沖床的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。并且沖床

預(yù)留控制信號和I/O接口，總控PLC可以通過該預(yù)留接口控制沖床的啟

動、停止和急停；

（4）數(shù)控沖床能夠停在最高點位置并把狀態(tài)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給工控

機；

（5）數(shù)控沖床配備安全光柵，保障設(shè)備操作的安全性。

（七）數(shù)控立式注塑機

1.主要技術(shù)參數(shù)

（1）螺桿直徑：≥35mm；

（2）理論注塑量：≥170cm2；

（3）注塑質(zhì)量：≥125g；

（4）最大注塑力：220MPa；

（5）射出速率：≥95cm2/s；

11

（6）射出速度：≥90mm/s；

（7）螺桿轉(zhuǎn)速：0-160r/min；

（8）合模力：≥600KN；

（9）合模行程：200-250mm；

（10）最小模厚：200-250mm；

（11）最大開距：380mm；

（12）柱間距：420×280mm；

（13）最大模尺寸：380×380mm；

（14）模板尺寸：580×45mm；

（15）成品定出距離：40mm；

（16）頂出力：27KN；

（17）系統(tǒng)壓力：≥13.7MPa；

（18）油箱容量：≥180L；

（19）電機功率：7.5KW；

（20）電熱功率：5.2KW；

（21）機械尺寸：1800×1000×3100mm；

（22）機械重量：2.1t；

（23）分貝：50-80dB；

（24）操作模式：手動/自動。

2.數(shù)控注塑機其他要求

（1）注塑機本身擁有以太網(wǎng)接口；

（2）提供自動化接口，能實現(xiàn)注塑機的遠(yuǎn)程啟動，能獲取設(shè)備自

身的狀態(tài)信息、設(shè)備自身的模式；

（3）注塑機的反饋信號可以直接接入設(shè)備自身的I/O模塊，并且

12

由設(shè)備自身來控制，其狀態(tài)可以通過網(wǎng)絡(luò)反饋給工控機。并且預(yù)留控制

信號和I/O接口，總控PLC可以通過該預(yù)留接口控制注塑機的啟動、停

止和急停；

（4）注塑機能夠停在最高點位置并把狀態(tài)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給工控機；

（5）注塑機配備安全光柵，保障設(shè)備操作的安全性。

（八）三坐標(biāo)測量儀

1.三坐標(biāo)測量儀技術(shù)參數(shù)

（1）測量范圍：400~600mm×470~500mm×360~500mm；

（2）示值誤差：MPEE≤4.5＋L/200m；

（3）最大載荷：大于等于200kg；

（4）外形尺寸：小于等于2100mm×1650mm×2350mm；

（5）測頭部分：雙旋轉(zhuǎn)可分度測頭系統(tǒng)；

（6）測頭感應(yīng)方向：±X±Y±Z；

（7）分辨率：0.1um；

（8）環(huán)境溫度要求：10-30℃。

2.三坐標(biāo)測量儀其他要求

（1）三坐標(biāo)測量儀有以太網(wǎng)接口；

（2）三坐標(biāo)測量儀的內(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)三坐標(biāo)測量機的遠(yuǎn)程啟動、可以遠(yuǎn)

程采集量測數(shù)據(jù)，能獲取測量儀的狀態(tài)信息、主軸的位置信息；

（4）測量儀自動化夾具的控制與反饋信號可以直接接入PLC工控

機的I/O模塊，并且由PLC工控機自身或者由三坐標(biāo)自身來控制，其狀

態(tài)可以通過網(wǎng)絡(luò)反饋給工控機；

（5）測量儀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

13

機。

（九）在線檢測裝置

1.可集成在加工中心上，直接通過網(wǎng)絡(luò)獲取檢測數(shù)據(jù)。

2.基本技術(shù)參數(shù)如下

（1）測針觸發(fā)方向：±X,±Y,+Z；

（2）測針各向觸發(fā)保護行程：XY±10°,Z+4mm；

（3）測針各向觸發(fā)力（帶30mm長的測針）：XY=8-12g,Z=35g；

（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。

（十）工業(yè)機器人

1.機器人負(fù)載大于等于20kg、臂展1700mm以上；

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。

（十一）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

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

14

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：小于等于5m。

3.最快行走速度：大于1.5m/min。

4.機器人滑板承重：大于500kg。

5.重復(fù)定位精度：高于±0.2mm。

6.導(dǎo)軌有效行程約：3800mm。

（十二）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（如圖6）

和3套（如圖7、圖8、圖9）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。

圖6機器人快換手爪機器人側(cè)示意圖

圖7電極與托盤機器人手爪

15

圖8產(chǎn)品機器人手爪

圖9產(chǎn)品機器人吸盤（根據(jù)賽題會有所變化）

2.手爪采用零點快換夾持系統(tǒng)，由1套握手爪和3套握手柄組成，

實現(xiàn)三種機器人手爪的快速更換。

3.手爪具備松開、快換鎖緊功能，并配置2個檢測傳感器。

4.工具側(cè)快換手爪具體包括：電極與托盤機器人手爪、產(chǎn)品機器人

手爪以及產(chǎn)品機器人吸盤。

（十三）機器人快換夾具工作臺

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如圖10所示。

16

圖10機器人快換夾具工作臺示意圖

（十四）立體倉庫+倉位柔性快換模塊組

1.帶有安全防護外罩及安全門，安全門設(shè)置工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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

解除（綠色按鈕）、運行（綠色按鈕燈）。

3.立體倉庫工位設(shè)置5層，每層共6個可快換倉位柔性快換模塊組

工位（具有互換性，根據(jù)樣題和可變范圍自主設(shè)計），每個倉位標(biāo)準(zhǔn)托

盤配置RFID芯片，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出包括無料、

待加工、加工中、加工完成和不合格五種狀態(tài)；與主控采用通訊。

料倉參考示意圖見圖11。

17

圖11料倉示意圖（根據(jù)賽題會有所變化，需滿足互換和柔性需求）

（十五）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。

（十六）中央電氣控制系統(tǒng)

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(fù)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CPU1215C/DC/DC/DC，配有

ModbusTC/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。

18

（十七）MES軟件系統(tǒng)

1.MES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）三坐標(biāo)測量結(jié)果和加工中心刀具補償修正等參數(shù)實時顯示；

（6）智能看板功能：實時監(jiān)控設(shè)備、立體倉庫信息以及加工中心

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系統(tǒng)功能及表現(xiàn)模式詳見《智能制造單元管控軟件技