第五屆全國智能制造應用技術技能大賽決賽-模具工（智能制造加工技術方向）賽項實操樣題

2023年全國行業(yè)職業(yè)技能競賽

——第五屆全國智能制造應用技術技能大賽

模具工（智能制造加工技術方向）賽項

（職工組/學生組）

實操題

（樣題）

大賽組委會技術工作委員會

二〇二三年十月

2023年全國行業(yè)職業(yè)技能競賽——第五屆全國智能制造應用技術技能大賽

重要說明

1.比賽時間240分鐘。90分鐘后，選手可以棄賽，但不可提前離開賽

位場地，需要在賽位指定位置，與比賽設備隔離。

2.本賽項比賽共包括6個任務，總分100分，見表1。

表1：任務配分表

序號名稱配分備注

1任務1：典型模具數(shù)字化設計20

2任務2：模具智能生產(chǎn)系統(tǒng)裝調20

3任務3;模具零件智能加工與裝配20

4任務4:模具產(chǎn)品沖壓成形和注塑成型25任務1、2、3

5任務5：模具零件智能檢測與質量分析10評判完成后方

6安全生產(chǎn)與職業(yè)規(guī)范5可評判此項

合計100

3.限制各任務評判順序，選手在實際比賽過程中要根據(jù)賽題情況進

行操作，所有評判必須在選手舉手要求后評判。

4.需要裁判驗收的各項任務，任務完成后裁判只驗收1次，請根據(jù)賽

題說明，確認完成后再提請裁判驗收。

5.選手在比賽開始前，認真對照工具清單檢查工位設備，并確認后

開始比賽；比賽過程中，若發(fā)生危及設備或人身安全事故，立即停止比

賽，將取消其參賽資格。

6.競賽平臺系統(tǒng)中立體倉庫行列定義如下圖1所示。

圖1立體倉庫行列定義

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7.參賽選手應在規(guī)定時間內完成。比賽時間到，比賽結束，選手應

立即停止操作，根據(jù)裁判要求離開比賽場地，不得延誤。

8.選手在競賽過程中應該遵守相關的規(guī)章制度和安全守則，如有違

反，則按照相關規(guī)定在競賽的總成績中扣除相應分值。

9.選手必須及時保存自己編寫的程序及材料，防止意外斷電及其它

情況造成程序或資料的丟失。

10.比賽過程中，若發(fā)生危及設備或人身安全事故，立即停止比賽，

將取消其參賽資格。

11.選手對比賽過程中需裁判確認部分，應當先舉手示意，等待裁判

人員前來處理。

12.參賽隊的任務書用比賽場次、賽位號標識，不得寫上姓名或與身

份有關的信息，也不得在任務書做任何標識，否則成績無效。

13.選手嚴禁攜帶任何通訊、存儲設備及技術資料，如有發(fā)現(xiàn)將取消

其競賽資格。選手擅自離開本參賽隊賽位或者與其他賽位的選手交流或

者在賽場大聲喧嘩，嚴重影響賽場秩序，如有發(fā)生，將取消其參賽資格。

14.賽場提供的任何物品，不得帶離賽場。

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一、競賽項目任務書

任務1：典型模具數(shù)字化設計

選手根據(jù)給定的沖壓產(chǎn)品二維圖、半成品模具和模具零件毛坯圖，

在已確定用拉深、切邊、翻邊三副沖壓模具，即本次比賽將設計制造三

副模具前提下，完成設計沖壓件三維圖、設計拉深模凸模和凹模，應用

CAD/CAM/CAPP軟件，對模具中待加工零件進行BOM構建、設計模具待加工

零件的加工工藝并編制其加工程序，并將相應的文件保存在MES要求的指

定文件夾或路徑中。

（一）沖壓件和注塑件三維圖設計

根據(jù)附件1、2沖壓件、注塑件產(chǎn)品二維圖，設計沖壓產(chǎn)品三維圖、

注塑產(chǎn)品三維圖。

（二）沖壓拉深模具凸模和凹模設計

根據(jù)已確定成形工藝方案和半成品模架二維圖、坯料清單，應用

CAD/CAM/CAPP軟件，進行凸模和凹模、凹模圓角電加工電極零部件3D設

計。

（三）注塑模具型腔和型芯設計

根據(jù)已確定成形工藝方案和半成品模架二維圖、坯料清單，應用

CAD/CAM/CAPP軟件，進行注塑模具型腔和型芯零件3D設計。

（四）模具零件數(shù)控加工程序編寫與仿真

選手根據(jù)零件加工工藝要求，對沖壓拉深模具凸模和凹模、電極、

注塑模具型腔和型芯進行CAM編程，并對加工程序進行仿真驗證；生成數(shù)

控加工NC加工程序并存放指定目錄下。

完成任務1中(一)—（四）后，舉手示意裁判進行評判！

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任務2：模具智能生產(chǎn)系統(tǒng)裝調

選手對模具智能制造系統(tǒng)各基本單元進行功能測試，設計模具智能

制造控制系統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡架構拓撲圖，以給定的S7-1200型PLC的IP地址

為基礎,定義其他相關設備的合理IP地址并進行設置，完成模具智能制

造系統(tǒng)各智能設備的網(wǎng)絡通訊連接，運行已安裝在平臺電腦中的需要使

用的大賽相關工業(yè)軟件。

選手通過示教器完成工業(yè)機器人示教編程。實現(xiàn)機器人自動到指定

的倉位抓取工件（含不同加工工件快換夾具的更換），并放置到加工中心

的卡盤上及取回放回倉位，實現(xiàn)機器人自動到倉位抓取成形板料，并放

置安裝在數(shù)控成形壓力機上的模具工位上及取回放回倉位。

（一）智能制造系統(tǒng)基本單元檢測

任務描述：選手對智能制造系統(tǒng)各基本單元進行功能檢測，確認設

備是否能夠正常運行。功能檢測包括：

（1）操作并檢查加工中心、數(shù)控電火花機、三坐標測量機和數(shù)控成

形機是否能夠正常運行，包括主軸、運動軸、氣動門以及氣動夾具、零

點定位夾具等；

（2）檢查設備參數(shù)設置，實現(xiàn)加工中心回零功能。

（3）檢測攝像頭的安裝與電氣連接，MES系統(tǒng)界面上要顯示數(shù)控沖

壓機工作臺和加工中心定位夾具圖像；

（4）檢查機器人單元是否能夠正常運行，包括操作機器人抓取手爪，

機器人快換夾具工作臺有無手爪檢測，傳感器開關正常。

完成任務2中(一)后，舉手示意裁判進行評判！

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（二）正確設置IP,調試網(wǎng)絡

任務描述：選手根據(jù)主控系統(tǒng)PLC的IP，定義其他相關設備的合理

IP地址，并分別設置相關設備IP，組成通信網(wǎng)絡，IP地址分配表見表1。

表1：IP地址分配表

序號名稱IP地址分配和預設備注

1主控系統(tǒng)PLC192.168.8.10

如果HMI不采用以太網(wǎng)，則

2主控HMI觸摸屏192.168.8.11

保留該IP地址

如果RFID模塊不采用以太

3RFID模塊192.16.88.12

網(wǎng)，則保留該IP地址

4工業(yè)機器人192.168.8.103

5MES部署計算機192.168.8.99

6數(shù)控電火花192.168.8.15

7數(shù)控加工中心192.168.8.16

8數(shù)控成形機192.168.8.17

如果模塊不采用以太網(wǎng)，則

9立體倉庫LED模塊192.168.8.20

保留該IP地址

10編程計算機1192.168.8.97

11編程計算機2192.168.8.98

（1）以S7-1200型PLC的IP地址為：192.168.8.10,定義其他相關

設備的合理IP地址；

（2）設置IP地址，完成組網(wǎng)、接通；

（3）設置計算機間網(wǎng)絡文件共享；

（4）測試MES下載第一階段競賽資料、圖紙、上傳競賽成果功能。

完成任務2中(二)后，舉手示意裁判進行評判！

（三）測試智能制造控制系統(tǒng)網(wǎng)絡架構通訊

任務描述：選手根據(jù)比賽現(xiàn)場硬件單元系統(tǒng)配置，操作MES智能制

造控制系統(tǒng)網(wǎng)絡架構拓撲圖。

（1）檢查MES控制軟件上布置硬件單元模塊架構；

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（2）連接網(wǎng)絡各個單元，進行網(wǎng)絡通訊測試、確認；

（3）拔掉加工中心或數(shù)控電火花的網(wǎng)口，通過MES網(wǎng)絡設置進行容

錯性測試。

完成任務2中(三)后，舉手示意裁判進行評判！

（四）運行檢查測試大賽需使用的工業(yè)軟件

任務描述：選手根據(jù)競賽需要，檢查、測試工業(yè)軟件，確認正常。

（1）檢查大賽指定工業(yè)軟件是否安裝到位；

（2）操作、測試，確認正常。

完成任務2中(四)后，舉手示意裁判進行評判！

（五）快換手爪示教編程與自動調試

任務描述：選手通過工業(yè)機器人示教編程，完成工業(yè)機器人快換裝

置的調試。

（1）完成機器人側快換裝置、工具側快換手爪調試，示教機器人換

手爪；

（2）能夠通過示教器實現(xiàn)3個工具側快換手爪的張開和關閉控制以

及手爪上有無料的檢測功能。

（六）加工中心與立體倉庫之間上下料示教編程與自動調試

任務描述：選手通過工業(yè)機器人示教編程，完成工業(yè)機器人與加工

中心和立體倉庫之間上下料示教編程與自動調試。

（1）示教編程工業(yè)機器人與加工中心和立體倉庫的取放程序；

（2）在PLC端HMI上選取立體倉庫中（1，4）倉位的毛坯，通過倉

庫取料按鈕和加工中心放料按鈕，機器人能夠從立體倉庫正確取出工件，

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放置到加工中心卡盤位置，并能夾緊；

（3）通過在PLC端HMI上加工中心取料按鈕和立體倉庫放料按鈕，

機器人能夠正確從加工中心取出工件，放回到立體倉庫中原位置。

（七）數(shù)控電火花與立體倉庫之間上下料示教編程與自動調試

任務描述：選手通過工業(yè)機器人示教編程，完成工業(yè)機器人與數(shù)控

電火花和立體倉庫之間上下料示教編程與自動調試。

（1）示教編程工業(yè)機器人與數(shù)控電火花和立體倉庫的取放程序；

（2）在PLC端HMI上選取立體倉庫中（1，2）倉位的電極毛坯，通

過倉庫取料按鈕和數(shù)控電火花放料按鈕，機器人能夠從立體倉庫正確取

出電極毛坯，放置到數(shù)控電火花電極卡盤位置，并能夾緊；

（3）通過在PLC端HMI上數(shù)控電火花取料按鈕和立體倉庫放料按鈕，

機器人能夠正確從數(shù)控電火花取出電極毛坯，放回到立體倉庫中原位置；

（4）在PLC端HMI上選取立體倉庫中（3，6）倉位的拉深凹模坯料，

通過倉庫取料按鈕和數(shù)控電火花放料按鈕，機器人能夠從立體倉庫正確

取出拉深凹模坯料，放置到數(shù)控電火花卡盤位置，并能夾緊；

（5）通過在PLC端HMI上數(shù)控電火花取料按鈕和立體倉庫放料按鈕，

機器人能夠正確從數(shù)控電火花取出拉深凹模坯料，放回到立體倉庫中原

位置。

（八）數(shù)控沖壓機與立體倉庫之間上下料示教編程與自動調試

任務描述：選手通過工業(yè)機器人示教編程，完成工業(yè)機器人與數(shù)控

沖壓機和立體倉庫之間上下料示教編程與自動調試。

（1）示教編程工業(yè)機器人與數(shù)控沖壓機和立體倉庫的取放程序；

（2）在PLC端HMI上選取立體倉庫中（5，4）倉位的沖壓板料，通

過倉庫取料按鈕和數(shù)控沖壓機放料按鈕，機器人能夠從立體倉庫正確取

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出板料，放置到數(shù)控沖壓機拉深模位置；

（3）通過在PLC端HMI上數(shù)控沖壓機取料按鈕和立體倉庫放料按鈕，

機器人能夠正確從數(shù)控沖壓機取出工件，放回到立體倉庫中原位置。

完成任務2中(五)—（八）后，舉手示意裁判進行評判！

任務3：模具零件智能加工與裝配

任務描述;選手依據(jù)BOM中的數(shù)據(jù)在MES中對現(xiàn)場模具加工任務進行

排產(chǎn)和工單下達，完成規(guī)定零部件的加工與生產(chǎn)、質量檢測、刀具補償

等功能。通過MES管控軟件能夠實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、報表管理、智能看

板管理等任務；能夠實時對加工中心、工業(yè)機器人、數(shù)控成形機、檢測

裝置、RFID系統(tǒng)、立體倉庫、可視化系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)采集；能夠完整自

動地通過機器人取放料、數(shù)控設備自動加工、RFID自動讀寫等流程和控

制要求，完成拉深凸模和凹模零件自動加工和測量。

料庫RFID標簽信息編碼規(guī)則如下：

A.場次定義：A、B、C、D、E；

B.零件種類指選手需要加工的零件，為加工圖紙零件圖號的最后兩

位:10，12，14、17；

C.零件材料定義：0:鋁材，1:45鋼；

D.最后兩位零件狀態(tài)定義如下：00：空，01：毛坯，02：正在加工，

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03：合格品，04：不合格品,05：數(shù)控成形（中間狀態(tài)），06：加工中心

加工完成（中間狀態(tài)）。

（一）操作MES管控軟件，實現(xiàn)規(guī)定流程空運行（中間不得人為干

預）

任務描述：根據(jù)任務書要求，選手在經(jīng)過任務2完成HMI機器人點

位控制后，操作MES實現(xiàn)機器人點位控制，測試管控安全性和可靠性。

（1）通過MES，根據(jù)RFID規(guī)定的編碼規(guī)則，以及倉位情況，通過

機器人對規(guī)定倉位的RFID標簽按照倉庫狀態(tài)進行初始化操作；

（2）MES發(fā)出指令，機器人實現(xiàn)如下順序動作，到料倉（1，6）取

電極坯料、送入加工中心，退出，加工中心啟動，空運行加工（主軸轉

動）和在線檢測、機器人取出電極送回料倉；

（3）MES發(fā)出指令，機器人實現(xiàn)如下順序動作，到料倉（3，4）取

拉深凹模零件、送入電火花機床，退出，機器人到料倉（1，6）取標準

電極、送入電火花機床，退出，電火花機啟動，空運行加工（油槽升降、

電火花放電）、機器人取出電極送回料倉，機器人取出拉深凹模零件送回

料倉；

（4）MES發(fā)出指令，機器人實現(xiàn)如下順序動作，到料倉（2，6）取

拉深凸模坯料、送入加工中心，退出，加工中心啟動，空運行加工和在

線檢測、進行刀補，再空運行加工和在線檢測，機器人取出拉深凸模坯

料送回料倉；

（5）MES發(fā)出指令，機器人實現(xiàn)如下順序動作，到料倉（3，3）取

拉深凹模坯料、送入加工中心，退出，加工中心啟動，空運行加工和在

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線檢測、進行刀補，再空運行加工和在線檢測，機器人取出拉深凹模坯

料送回料倉。

完成任務3中(一）后，舉手示意裁判進行評判！

（二）操作管控軟件排產(chǎn)、工單下發(fā)、加工拉深凹模零件。（中間不

得人為干預）

任務描述：選手根據(jù)任務書要求和給定半成品坯料，完成拉深凹模

零件手動排產(chǎn)，工單下發(fā)，MES啟動加工，在線檢測。

（1）手動排產(chǎn),在MES系統(tǒng)中下發(fā)工單；

（2）MES啟動加工，實現(xiàn)智能制造單元對指定的倉位毛坯按照設計

圖紙進行自動加工；

（3）對拉深凹模中的成形尺寸在線檢測，并在MES上顯示；

完成任務3中(二）后，舉手示意裁判進行評判！

（三）操作管控軟件排產(chǎn)、工單下發(fā)、加工拉深凸模零件。（中間不

得人為干預）

任務描述：選手根據(jù)任務書要求和給定半成品坯料，完成拉深凸模

零件手動排產(chǎn)，工單下發(fā)，MES啟動加工，在線檢測。

（1）手動排產(chǎn),在MES系統(tǒng)中下發(fā)工單；

（2）MES啟動加工，實現(xiàn)智能制造單元對指定的倉位毛坯按照設計

圖紙進行自動加工；

（3）對切邊凹模中的成形尺寸在線檢測，并在MES上顯示；

完成任務3中(三）后，舉手示意裁判進行評判！

（四）操作管控軟件實現(xiàn)可視化管理

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任務描述：選手通過MES看板實現(xiàn)加工過程的機床數(shù)據(jù)采集、機器

人數(shù)據(jù)采集、質量追朔、加工過程的料倉管理、生產(chǎn)狀態(tài)統(tǒng)計。

（1）看板顯示機床數(shù)據(jù)

1）看板顯示離線、在線、加工、空閑、報警等；

2）看板顯示工作模式、進給倍率、軸位置、主軸速度等；

3）看板顯示機床正在執(zhí)行的加工程序名稱；

4）看板顯示機床的刀具、刀補信息。

（2）看板顯示機器人數(shù)據(jù)

1）看板顯示機器人軸位置信息，包括關節(jié)1、關節(jié)2、關節(jié)3、關

節(jié)4、關節(jié)5、關節(jié)6和第七軸；

2）看板顯示機器人工作狀態(tài)信息；

3）看板顯示機器人通信狀態(tài)信息。

（3）看板顯示料倉管理狀態(tài)

1）看板顯示物料類型、場次；

2）看板顯示物料信息跟蹤，實時跟蹤物料狀態(tài)信息，包括無料，待

加工，加工中，加工異常，加工完成，不合格狀態(tài)。

（4）生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計

1）單個零件的生產(chǎn)件數(shù)統(tǒng)計，零件的合格、不合格、異常個數(shù)占比

統(tǒng)計等；

2）多個零件綜合生產(chǎn)件數(shù)統(tǒng)計，零件的合格、不合格、異常個數(shù)占

比統(tǒng)計等。

（5）質量追溯

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對拉深凹模零件的加工過程進行追溯，追溯的內容包括零件的加工

工序、測量數(shù)據(jù)、測量結果等信息。

完成任務3中(四）后，舉手示意裁判進行評判！

任務4：模具產(chǎn)品沖壓成形和注塑成型

任務描述：選手組裝模具，合模測試；將模具安裝在數(shù)控沖壓成形

機上，合模試壓。

根據(jù)任務書給定要求，通過MES管控軟件，自動排產(chǎn)實現(xiàn)機器手從

料庫抓取板料，送入模具，機器手退出，沖壓成形，分模，機器手取出

產(chǎn)品放回倉位；機器手從料庫抓取半成品沖壓件，送入模具，機器手退

出，沖壓成形，分模，機器手取出產(chǎn)品放回倉位。

（一）沖壓模具裝配，調模

任務描述：選手根據(jù)給定成品拉深模具（缺凸模和凹模）、成品切邊

模具（缺凸模和凹模），完成該拉深模具、切邊模具的裝配、試模任務。

（1）采用數(shù)控加工設備或鉗工裝備，完成拉深凸模和凹模零件加工；

（2）熟練使用工具，保證裝配精度，不損傷模具刃口，各零件位置

準確、連接牢固，各運動裝置靈活,合理使用調整間隙的方法，得到均勻

間隙,螺釘和銷釘無缺少,完成拉深模具的裝配，合模成功。（不得對提

供模具進行加工和修整）；

（3）正確將三套模具安裝到數(shù)控成形機上，成形拉深件、成形切邊

沖孔件、成形彎曲件。

完成任務4中(一）后，舉手示意裁判進行評判！

（二）MES管控智能沖壓成形

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任務描述：選手正確機器人示教并手動控制成形，智能成形，啟動

MES管控工業(yè)機器人與數(shù)控成形機和立體倉庫的取放程序；利用數(shù)控成

形機上的三套模具來進行板料拉深、切邊、翻邊，實現(xiàn)零件自動生產(chǎn)，

完成MES管控智能成形任務。

（1）機器人從料庫取板料送拉深工位成形，并取回放入中轉工位1，

機器人從中轉1工位取拉深件送切邊工位成形，并取回放入中轉工位2、

機器人從中轉2工位取切邊件送彎曲工位成形，并取回，放入成品位。

（2）啟動MES，智能成形（中間不得人為干預）

1）MES系統(tǒng)中下發(fā)工單、啟動，機器人從立體倉庫取成形板料，送

進數(shù)控成形機拉深工位，機器人手爪退出，數(shù)控成形機成形，機器人取

拉深件，放回立體倉庫中轉位1；

2）機器人從立體倉庫取成形板料，送進數(shù)控成形機拉深工位，機器

人從立體倉庫中轉位1取拉深件，送進數(shù)控成形機切邊工位，機器人手

爪退出，數(shù)控成形機成形，機器人先取拉深件，放回立體倉庫中轉位3，

后取切邊件，放回立體倉庫中轉位2；

3）機器人從立體倉庫取成形板料，送進數(shù)控成形機拉深工位，機器

人從立體倉庫取拉深件，送進數(shù)控成形機切邊工位，機器人從立體倉庫

取切邊件，送進數(shù)控成形機翻邊工位，機器人手爪退出，數(shù)控成形機成

形，機器人先取拉深件，放回立體倉庫中轉位，之后取切邊件，放回立

體倉庫中轉位，最后取出翻邊件，放回立體倉庫成品工位；

4）連續(xù)完成沖壓成品3件。

完成任務4中(二）后，舉手示意裁判進行評判！

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（三）注塑模具裝配，調模

任務描述：選手根據(jù)設計的模具裝配圖要求，完成該零件模具的裝

配、試模任務。

（1）采用數(shù)控加工設備或鉗工裝備，完成型腔和型芯零件加工