2023年全国职业院校技能大赛

一、项目名称：机电一体化技术

二、任务情境：组装、编程、调试一条小型自动化生产线。

三、项目任务及时间安排

机电一体化技术设备说明

一、竞赛设备说明

二、工作过程概述

模块一工作单元的机械拆装与电气接线

任务1 单元的机械安装与调试

任务2 单元的电气接线与调试

任务3 单元的零件结构设计与仿真

选手须知：

1.任务书共7页，附图纸册1 套，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。

2.竞赛任务完成过程配有两台编程计算机，参考资料（竞赛平台相关的器件手册等）放置在“D:\参考资料”文件夹下。

3.参赛团队应在4小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:\技能竞赛\竞赛编号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。

4.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。

5.由于错误接线、操作不当等原因引起PLC、触摸屏、变频器、工业机器人控制器及I/O组件、伺服放大器的损坏，将依据大赛规程进行处理。

6.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。

2023年全国职业院校技能大赛

一、项目名称：机电一体化技术

二、任务情境：组装、编程、调试一条小型自动化生产线。

现有一条小型自动化生产线，需要按客户要求进行组装、编程、调试。其中包括设计、安装、调试机械部件和电气系统，并能完成设备控制系统和人机界面编程，对自动化生产线进行维护、维修、系统集成与设计仿真等工作。

三、项目任务及时间安排

机电一体化技术试题主要考核选手组装、编程、调试一条小型自动化生产线的能力，该生产线由颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、机器人搬运包装单元、智能仓储单元5个单元组成。大赛为期2天，完成7个工作任务，并实现生产过程自动化，累计完成时间为8小时，由2位选手以团队方式进行完成。

本届全国职业院校技能大赛机电一体化技术赛项的工作任务、内容及时间分配如下表：

场次	模块名称	工作任务	完成时间	任务类型
上午	模块一：工作单元的机械拆装、电气接线与设计仿真	任务1 单元的机械安装与调试	4小时	机械装调
		任务2 单元的电气接线与调试		电气接线
		任务3 单元的零件结构设计与仿真		设计仿真
下午	模块二：工作单元的编程调试、故障检修与系统优化	任务4 单元的编程与调试	4小时	编程调试
		任务5 单元的故障检修		设备维护
		任务6 自动线系统程序优化与调试		联机调试
上/下午	模块三：职业素养	任务7 职业素养	全程参与

机电一体化技术设备说明

一、竞赛设备说明

竞赛平台主要由颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、机器人搬运包装单元、智能仓储单元等组成，实现空瓶上料、颗粒物料上料、物料分拣、颗粒填装、加盖、拧盖、物料检测、瓶盖检测、成品分拣、机器人抓取入盒、盒盖包装、贴标、入库等智能生产全过程。

特别提示：本赛题涉及模块功能、布局描述均为参考，不具有指向性，以大赛执委会最终确定实际竞赛设备功能、布局为准。

二、工作过程概述

本系统工作过程概述如下：

（一）颗粒上料单元输送机构将空瓶输送到上料输送带上，空瓶到位检测传感器检测到空瓶，输送机构停止。上料输送带将空瓶输送到主输送带，当空瓶到达填装位后，填装定位机构将空瓶固定，主输送带停止；同时根据任务要求供料机构推出对应颜色物料；填装机构将到位的颗粒物料吸取放到空物料瓶内；物料瓶内填装物料到达设定的颗粒数量后，填装定位气缸松开，主输送带启动，将物料瓶输送到下一个工位。

（二）物料瓶被输送到加盖拧盖单元的加盖机构下，加盖定位机构将物料瓶固定，加盖机构启动加盖流程，将盖子（白色或蓝色）加到物料瓶上；加上盖子的物料瓶继续被送往拧盖机构，到拧盖机构下方，拧盖定位机构将物料瓶固定，拧盖机构启动，将瓶盖拧紧。

（三）拧盖完成的物料瓶经过检测分拣单元进行检测：进料检测传感器检测拧盖完成的物料瓶是否到位，回归反射传感器检测瓶盖是否拧紧；检测机构检测物料瓶内部颗粒是否符合要求；对拧盖与颗粒均合格的物料瓶进行瓶盖颜色判别区分；拧盖或颗粒不合格的物料瓶被分拣机构分别推送到不同废品存放区上；拧盖与颗粒均合格的物料瓶被输送到主输送带末端，等待机器人搬运。

（四）机器人搬运包装单元两个升降台机构存储包装盒和包装盒盖；升降台A将包装盒推向物料台上；6轴机器人将物料瓶抓取放入物料台上的包装盒内；包装盒4个工位放满物料瓶后，6轴机器人从升降台B上吸取盒盖，盖在包装盒上；6轴机器人根据瓶盖的颜色分别贴标，贴完4个标签后通知智能仓储单元入库。

（五）智能仓储单元堆垛机构可移动和旋转，把机器人单元物料台上的包装盒体取出来，然后按要求依次放入仓储相应仓位。

模块一工作单元的机械拆装与电气接线

任务情境：

工作任务	分值	竞赛时间	信息资料
任务1 单元的机械安装与调试	25	4小时	详见计算机/D盘/竞赛素材资料
任务2 单元的电气接线与调试	10
任务3 单元的零件结构设计与仿真	10

公司接到某客户一个定制设备任务，需要在规定的时间内交付一套自动化生产线设备，公司项目组对设备进行了整体规划设计，你作为机电一体化技术人员，需要利用客户采购的器件及材料，请在规定的时间内完成任务1、任务2、任务3，以便生产线后期能够实现生产过程自动化，系统符合专业技术规范。当选手完成或交卷后，不得进行任何修改操作，评分阶段出现的任何硬件问题，可以在后续的工作任务中进行解决。

任务1 单元的机械安装与调试

（一）任务概要

工作任务：

利用客户采购回来的器件及材料，团队负责完成颗粒上料单元、加盖拧盖单元的模型机构组装，并安装机构模块、连接气管，保证能够正确运行，以便生产线后期能够实现生产过程自动化。系统符合专业技术规范。

设备状态：

工作单元已完成挂板的电气安装接线，尚未开展模块的机械零部件组装与机构安装。

（二）任务内容

你的任务是根据赛场竞赛素材（机械装配图、电气接线图、专业机械安装与接线技术规范等），需要完成颗粒上料单元、加盖拧盖单元的机械零件组装、机构安装与气管连接，并进行调试。

1.颗粒上料单元机构装调

（1）各机构初始状态

上料输送带模块	主输送带模块	颗粒上料模块	颗粒填装模块
①上料输送带停止	①主输送带停止	①颗粒上料输送带停止	①升降气缸上升
②气压0.4～0.5Mpa	②填装定位气缸缩回	②推料气缸A缩回	②旋转气缸向右
		③推料气缸B缩回	③吸盘关闭

以上各机构初始状态根据设备实际平台进行调整。

（2）机械部分——总体布局

①上料输送带机构模块；

②主输送带机构模块；

③颗粒上料机构模块；

④颗粒填装机构模块。

以上模块详细布局图根据大赛执委会确定平台后，按照实际设备提供。

（3）机械部分——尺寸安装图

详细尺寸安装图根据大赛执委会确定平台后，按照实际设备提供。

（4）机械部分——安装任务

请根据以下图纸资料完成颗粒上料单元的药瓶上料机构、上料输送带、主输送带机构、颗粒上料机构、颗粒填装机构的部件安装和气路连接，并根据各机构间的相对位置将其安装在本单元的工作台上。

①药瓶上料机构的装配图见附页图；

②上料输送带的装配图见附页图；

③主输送带机构的装配图见附页图；

④颗粒上料机构的装配图见附页图；

⑤颗粒填装机构的装配图见附页图；

⑥颗粒上料单元的气路图见附页图；

⑦颗粒上料单元的总装图见附页图。

按照图中的相对位置，完成各个机构的定位，并完成安装和调整。

详细装配图根据大赛执委会确定平台后，按照实际设备提供。

2.加盖拧盖单元机构装调

（1）各机构初始状态

气源件模块	主输送带模块	加盖模块	拧盖模块
①工气压0.4Mpa～0.5Mpa	①主输送带停止	①加盖伸缩气缸缩回	①拧盖电机停止
	②加盖定位气缸缩回	②加盖升降气缸上升	②拧盖升降气缸上升
	③拧盖定位气缸缩回	③推料气缸缩回
		④升降底座气缸上升

以上各机构初始状态根据设备实际平台进行调整。

（2）机械部分——总体布局

①加盖机构模块；

②主输送带机构模块；

③装配机构模块；

以上模块详细布局图根据大赛执委会确定平台后，根据实际设备提供。

（3）机械部分——尺寸安装图

详细尺寸安装图根据大赛执委会确定平台后，根据实际设备提供。

（4）机械部分——安装任务

请根据以下图纸资料完成加盖拧盖单元的主输送带模块、加盖机构模块、拧盖机构模块等部件安装和气路连接，并根据各机构间的相对位置将其安装在本单元的工作台上。

①主输送带模块的装配图见附页图；

②加盖机构模块的装配图见附页图；

③拧盖机构模块的装配图见附页图；

④加盖拧盖单元的气路图件见附页图；

⑤加盖拧盖单元的总装图见附页图；

按照图中的相对位置，在单元台面上完成各个机构的定位，并完成安装和调整。

详细装配图根据大赛执委会确定平台后，按照实际设备提供。

任务2 单元的电气接线与调试

（一）任务概要

工作任务：

在完成任务机械安装基础上，还需完成颗粒上料单元、加盖拧盖单元的电气接线、电路测试，并符合专业技术规范，保证能够进行正确运行，以便生产线后期能够实现生产过程自动化。

设备状态：

工作单元已完成初步安装，但上述两个单元未开展电气接线与调试。

（二）任务内容

依据两个单元的控制功能要求、机械机构图纸、电气接线图纸规定的1/O分配表安装要求等，对颗粒上料单元、加盖拧盖单元的电气线路完成接线，接线完成后进行线路检查与调试，确保设备通电后无接线故障。

1.颗粒上料单元模型接线

完成颗粒上料单元上的输送带模块端子板、填装颗粒模块端子板、选料模块端子板、桌面端子板、上料皮带电机端子板、主皮带电机端子板和端子接线工作，连接线需自行压接端子、套号码管。

（1）输送带模块端子板引脚分配

（2）填装颗粒模块端子板引脚分配

（3）选料模块端子板引脚分配

（4）桌面端子板引脚分配

（5）上料皮带电机端子板引脚分配

（6）主皮带电机端子板引脚分配

（7）端子板引脚分配

以上模块详细引脚分配图根据大赛执委会确定平台后，按照实际设备提供。

2.加盖拧盖单元模型接线

完成加盖拧盖单元的加盖模块端子板、输送带模块端子板、拧盖模块端子板、桌面端子板、输送带电机端子板、拧盖电机端子板和端子接线工作。

（1）加盖模块端子板引脚分配

（2）输送带模块端子板引脚分配

（3）拧盖模块端子板引脚分配

（4）桌面端子板引脚分配

（5）输送带电机端子板引脚分配

（6）拧盖电机端子板引脚分配

（7）端子板引脚分配

以上模块详细引脚分配图根据大赛执委会确定平台后，按照实际设备提供。

任务3 单元的零件结构设计与仿真

（一）任务概要

工作任务：

加盖拧盖单元因长期运行导致固定夹具机械零件损坏，且设备机械图纸丢失，请根据现有损坏的零件进行测绘，在三维设计软件中绘制零件的三维模型和零件加工图纸，并在给定的数字孪生系统实现工作站的仿真运行，验证设计的零件。

设备状态：

因定夹具机械零件损坏，无法固定物料瓶。

（二）任务内容

1.零件的机械结构设计

请根据现有损坏的零件进行测绘，在三维设计软件中绘制零件的三维模型和零件加工图纸，零件三维模型保存格式为“竞赛编号.Step”，并导出3D pdf格式的文件“竞赛编号.pdf”，零件加工图纸保存为“竞赛编号.dwg”,以上三个文件都保存到“D:\技能竞赛\竞赛编号”文件夹下。

2.数字孪生仿真与验证

利用设计的零件模型和提供的加盖拧盖单元三维模型导入给定的数字孪生系统，完成加盖拧盖单元的物理建模，根据孪生设备的功能添加相应的属性和动作，实现加盖拧盖单元的仿真运行，验证设计的零件。相关虚拟设备信号名称和功能按虚拟设备信号功能分配表配置，表中未涉及的信号名称自行规划，要求与模块二中的加盖拧盖单元实现虚实联动。仿真文档保存到“D:\技能竞赛\竞赛编号”文件夹下。

以上虚拟设备信号功能分配表根据大赛执委会确定平台后，按照实际设备提供。