全国职业院校技能大赛竞赛基于工业的模具智能制造技术项目方案申报书.docx
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2016年全国职业院校技能大赛
竞赛项目方案申报书
赛项名称：
基于工业4.0的模具智能制造技术
赛项组别：
中职组□高职组■
专业大类：
制造大类
方案设计专家组组长：
成亚飞
专家组组长手机：
18507556987
方案申报单位（盖章）：
全国机械职业教育教学指导委员会
方案申报负责人：
吕冬明
联系手机：
13146600325
邮箱号码：
chanyebu5050@
通讯地址：
北京市西城区三里河路46号
邮政编码：
100823
申报日期：
2014-8-25
2016年全国职业院校技能大赛
竞赛项目方案
一、赛项名称
（一）赛项名称:
基于工业4.0的模具智能制造技术
（二）压题彩照
该平台围绕“中国制造2025”战略，是现代IT技术、机器人自动化技术、物联网的技术、云计算大数据技术、模具智能加工技术综合应用的体现，是信息化和自动化无缝融合的智能制造平台。
（三）赛项归属产业类型：
制造大类
（四）赛项归属专业大类：
本赛项归属于现行高职专业目录中以下三个专业：
专业类别
专业名称
专业代码
制造大类——机械设计制造类
模具设计与制造
580106
制造大类——机械设计制造类
计算机辅助设计与制造
580110
制造大类——自动化类
机电一体化技术
580201
二、赛项申报专家组
姓名
单位
专业
职务/职称
年龄
手机号码
邮箱
陈晓明
机械工业教育发展中心
机械
主任
高级工程师
51
13801122133
cz9404@
成亚飞
深圳模德宝科技有限公司
机械工程与自动化
总经理
高级工程师
36
18507556987
jacky.chan@
李晓五
珠海汉迪自动化设备有限公司
材料科学与工程
董事长
高级工程师
38
13923371941
handi_lxw@
付宏生
北京电子科技职业学院/天津职业技术师范大学
模具设计与制造
教授
硕士生导师
高级技师
60
13681116357
Fhs-2000@
吴春明
广州毅昌科技股份有限公司
机械工程与自动化
博士
高级工程师
36
13600492269
wuchunming@
李军利
珠海城市职业技术学院
模具设计与制造
分院院长
博士副教授
45
15919142816
ljltyut@
樊业鹏
大连机床集团有限责任公司
机械工程与自动化
应用所主任工程师
35
13478639923
fangyepeng@
蔡玉俊
天津职业技术师范大学机械工程学院
模具设计与制造
院长/教授博士生导师
45
18722605899
Cyjal@
左晶
清华大学
机械制造
模具智能加工项目组长
48
18610158484
Zj.joe@
王长民
广州中望龙腾软件股份有限司
机械工程与自动化
教育发展部副总经理/工程师
42
18618288805
wangchangmin@
杨荣祥
上海第二工业大学/全国机械职业模具专业教育教学指导委员会
模具设计与制造
模具教研室主任/委员高级讲师
高级技师
48
18121255088
yangrongx@
三、赛项目的
1.核心技能与核心知识考核
借助的工业化信息技术、机器人自动化技术与模具设计制造无缝整合的系统化平台，考核参赛选手模具设计、CAE分析、加工工艺设计、CAM程序设计、机器人程序调试、数控机床加工操作的全方位技能，展现参赛队的先进技术应用水平、模具工艺性分析与实践、跨专业团队协作、现场问题的分析与处理、安全及文明生产等方面的能力和职业素养。
2.对专业建设和教学改革的促进作用
本赛项采用先进的模具设计及制造平台，与世界模具制造技术接轨，向大众呈现了工业4.0时代模具制造的新模式，体现了现代模具行业技术发展趋势。
通过本赛事的举办，可提高高职院校对工业4.0时代模具制造技术的认知水平，了解工业4.0时代模具制造高技能人才的规格，同时本赛项组委会制定了工业4.0模具制造赛项教学资源转化方案，这些都对各大中专学校模具设计与制造等机械制类专业的教学改革起到巨大促进作用，加快现代数字制造环境下、“机器换人”的背景下模具行业高技能人才的培养进度，最终起到优化职业院校模具设计与制造专业建设效果。
四、赛项设计原则
1.公开、公平、公正的原则
赛前公布竞赛平台及设备，组织培训班，让每个人都有机会提前熟悉竞赛平台；赛前公布样题，让每个人了解竞赛要求；赛前公布评分细则和技术规范，让每个人都清晰竞赛标准和规范；大赛实施过程公平、公开，每一位大赛观摩者都是竞赛的监督者；大赛专家组、裁判组由多方权威人士组成，保证赛果评比的公平、公正。
2.前瞻性的原则
本赛项与世界模具制造技术接轨，采用先进的模具设计及制造平台，体现了现代模具行业技术发展趋势，采用的平台综合了工业化信息技术、机器人应用技术与模具设计制造技术，具有非常强的前瞻性，对工业4.0时代的模具智能制造高技能人才培养起着引领的作用。
3.以考核选手综合职业能力为本，竞赛内容对接工作内容的原则
本赛项要求参赛选手从模具设计、到CAE分析、到加工工艺设计、到CAM程序设计、到机器人程序调试、到数控机床加工操作，经历完整的模具设计与制造过程，考核内容除了涉及模具设计师、工艺分析员、计算机辅助制造师、工业机器人技术员、机加工技术院等多个岗位工作内容，还兼顾了考核参赛选手团队协作、现场问题的分析与处理等的社会能力和方法能力。
4.竞赛平台坚持成熟优先原则。
本赛项采用的平台以企业模具设计与制造系统为原型进行设计；这些系统已经在富士康集团、珠海智迪科技有限公司、珠海格力电器有限公司、南兴木工机械有限公司等大型企业获得应用，设备制造技术已经十分成熟。
五、赛项方案的特色与创新点
1.与机器人应用接轨，顺应“机器换人”发展大势，体现行业发展新特点。
本赛项竞赛设备与“注塑模具CAD/CAE与主要零件加工”相比，采用了机器人自动化工作站。
该站采用机器人对待加工的工件进行上下料，结合智能仓库管理系统，展现一个无人化加工站的模型。
参赛选手在熟悉模具的设计制造技术基础上，还需进一步掌握机器人的应用与操作，顺应了当前“机器换人”背景下模具行业发展对人才的需求。
2.引进CAD、CAE、CAPP、CAM、CMM模德宝模具智能制造平台，推广先进模具设计与制造新模式。
模德宝智能制造平台创新点：
CAE：
自主开发的智能分析系统，提前做好模具结构分析，自动生成浇口、水路等，注塑参数库能够优化注塑条件，预防开模风险。
CAD：
全3D设计，提供强大的标准化库，实现模具设计“组装化”。
CAPP：
标准化工艺库，加工颜色管理，JT可视化标准，车间无纸化。
CAM：
电极智能设计，放电程式自动产生，标准化刀具参数库，电极刀具自动产生；现场加工：
通过机器网络连接，加工程式自动上传至机台，避免人为操作；开始及完工时间系统自动记录。
CMM检测：
检测程式编程自动化，现场CMM检测自动化，无需人为干预。
本智能平台在职业院校正在逐渐普及，在企业里面已经得到成熟的应用。
组织本次比赛，旨在引导职业院校了解模具制造行业的新技术，帮助其在未来的教学改革中找对正确的方向。
为了弥补普及率不足的问题，在比赛前组织对准备参赛的职业院校进行专项培训。
具体请参看附件3：
赛前培训方案。
3.采用物联网技术，布局模具智能制造人才培养
系统用RFID芯片把待加工的产品信息连入智能制造系统，让系统远程调用机床程序，跟踪产品的整个加工过程及后续工艺的加工。
4.采用标准托盘夹具
在工业4.0模具制造中，相对于传统的模具制造，很关键一个要素是：
夹具标准化。
这里可以引领参与竞赛的团队了解什么是夹具的标准化，夹具的标准化有什么意义。
六、竞赛内容简介
已知条件：
零件的二维图及三维造型图，模具设计与制造要求，赛场软硬件设备等，根据已知条件完成以下工作内容：
Knownconditions:
thetwo-dimensionaldrawingsandthree-dimensionalmodelingofparts,molddesignandmanufacturingrequirements,softwareandhardwareequipmentofthefield,etc.,accordingtotheknownconditionstocompletethework:
1.工业电脑、数控机床、机器人、RFID系统进行网络参数设置及联网，并检验各设备是否顺利接入系统；
2.机器人在本系统中是取代人完成RFID芯片数据读取动作及机床工件上下料任务。
比赛中需要完成机器人程序点位示教（程序逻辑已经编好），示教好后进行慢速试运行测试，然后把机器人参数设置到可以自动运行的状态；
3.利用CAE智能分析专家系统对零件的三维模型进行成形工艺性检查，并生成分析报告；
1.工业电脑、数控机床、机器人、RFID系统进行网络参数设置及联网，并检验各设备是否顺利接入系统；
SetupthenetworkparametersofIndustrialcomputer,CNC,robot,RFIDsystem,andtestwhetheriftheyareconnected;
2.机器人在本系统中是取代人完成RFID芯片数据读取动作及机床工件上下料任务。
比赛中需要完成机器人程序点位示教（程序逻辑已经编好），示教好后进行慢速试运行测试，然后把机器人参数设置到可以自动运行的状态；
RobotinthissystemistoreplacethepersontoreaddataoftheRFIDchip,andthatloadorunloadpartsontheCNC.Itneedstocompletethejobofrobotpositionsteachingintheprogram（programlogichasbeencompiled）,thenmakeaslowtestrunning,andthensetupparametersoftherobottomakeitinautomaticallyrunstate;
3.利用CAE智能分析专家系统对零件的三维模型进行成形工艺性检查，并生成分析报告；
UsetheCAEintelligentanalysisexpertsystemtomakeformingprocesscheckingofthethree-dimensionalmodelofparts,andgenerateanalysisreport4.
4.模具方案设计（包括型腔布局、分型面、浇注系统、冷却系统）在CAD软件中完成，并将模具BOM导入智能制造系统；
Molddesign（includingcavitylayout,partingsurface,pouringsystem,coolingsystem）intheCAD,andloadthemoldBOMintotheintelligentmanufacturingsystem.
5.根据优化的设计方案细化模具部件档案，在智能制造系统内利用CAPP进行工艺设计；
Accordingtotheoptimizeddesignschemetorefinethearchivesofthemoldparts,thenusetheCAPPintheintelligentmanufacturingsystemtodesign.
6.进行模具成型零件的CAM编程，并将CAM信息导入智能制造系统；
TomakeCAMprogrammingofthemoldformingparts,andloadtheCAMinformationintotheintelligentmanufacturingsystem;
7.利用智能制造系统，完成型芯、型腔零件的数控铣床加工，其中机器人完成对标准托盘夹具在安装站、料架和机床的上下料工作。
ProducethecoreandcavitypartswithCNC.Therobotisusedtoloadorunloadthepartontheinstallationstation,warehouseandCNC.
七、竞赛方式
本赛项为团体赛，3名选手为一队，在连续6小时竞赛时间内，3人分工合作，共同完成从模具设计、CAE分析、加工工艺设计、CAM程序设计、机器人程序调试、数控机床操作加工零件等工作任务，比赛总成绩满分100分。
根据《2015年全国职业院校技能大赛参赛报名办法》：
1.组织单位
全国职业院校技能大赛以省、自治区、直辖市以下简称省）为单位组织报名参赛。
报名通过全国职业院校技能大赛网络报名系统统一进行。
2.预报名
根据年度大赛拟设赛项预报名通知要求，由省级教育行政部门提出预报名参加各拟设赛项竞赛的团队数（团体赛）或选手数（个人赛）。
预报名少于10个省的拟办赛项原则上予以缓办。
3.参赛名额
每省参赛队原则上不超过2支。
鼓励各省组织省赛，组织有本赛项省级选拔赛的省份，经大赛执行委员会审查备案，视赛项特点及承办单位实际承接能力，在条件许可的情况下相应赛项可增加1支参赛队。
4.报名资格
（1）参赛选手须为高等学校全日制在籍学生。
五年制高职的四、五年级学生。
参赛选手年龄须不超过25周岁（即1990年7月1日及以后出生）。
参赛选手专业可以在模具、机电一体化、数控专业中挑选人员参加。
（2）各地区的省内参赛选拔、名额分配和参赛师生资格审查工作主要由省级教育行政部门负责。
大赛执委会办公室有对参赛人员资格进行抽查的权利。
5.组队要求：
（1）根据预报名的名额确定正式参赛的名额，每省参赛队不超过2支，同一学校报名参赛队不超过1支。
（2）参赛队可配指导教师，每支队伍指导教师人数不超过2名指导教师。
指导教师须为本校专、兼职教师。
八、竞赛时间安排与流程
日期
时间
内容
第一天
8:
00—12:
00
各参赛队办理报到手续
13:
00-13:
45
领队、指导教师会议
14:
00-14:
45
熟悉比赛场地
15:
00-16:
00
开幕式暨抽签仪式
第二天
7:
00—7:
30
第一场选手候考
7:
30—13:
30
正式比赛（第一场）
13:
30—14:
30
第二场选手候考
14:
30—20:
30
正式比赛（第二场）
第三天
7:
00—7:
30
第三场选手候考
7:
30—13:
30
正式比赛（第三场）
13:
30—14:
30
第四场选手候考
14:
30—20:
30
正式比赛（第四场）
第四天
09：
30-10：
30
讲座1
10：
45-11：
45
讲座2
14:
00-15：
00
颁奖暨闭幕式
说明：
1.进入工位后，确认赛场提供的模具CAD/CAE/CAPP/CAM软件、文字表格处理软件、机床、刀具、夹具、工具等。
2.参赛队开始比赛，竞赛时间连续6小时，各参赛选手限定在自己的工作区域内完成比赛任务。
3.比赛结束后，智能系统自动记录比赛数据和结束时间。
九、竞赛试题
专家组在正式比赛前一个月在大赛官网上公开赛题。
竞赛样题见附件一。
十、评分标准制定原则、评分方法、评分细则
根据《2015年全国职业院校技能大赛成绩管理办法》：
（一）评分标准的制定原则
参照大赛组委会技术文件要求，按照技能大赛技术裁判组制定的考核标准进行评分。
评价方式采用过程评价与结果评价相结合，工艺评价与功能评价相结合，能力评价与职业素养评价相结合，满分为100分
（二）评分方法
1.过程评分
参赛队伍（选手）在分步操作过程中的规范性、合理性以及完成质量等，评分裁判依据评分标准按步给分并加权汇总流程如下：
（1）参赛队伍按比赛要求进行操作，评分裁判对照评分表即时判分，评分裁判不得少于2人；
（2）两名记分员在监督人员的现场监督下，对参赛队伍的评分结果进行分步汇总并计算平均分，所有步骤成绩的加权汇总值作为该参赛队伍的最后得分；
（3）裁判长当天提交赛位号评分结果，经复核无误，由裁判长、监督人员和仲裁人员签字确认后公布；
（4）在竞赛时段，参赛选手有不服从裁判及监考、扰乱赛场秩序等行为情节严重的，取消参赛队综合奖评奖资格；有作弊行为的，取消参赛队综合奖评奖资格；裁判宣布竞赛时间到，选手仍强行操作的，取消参赛队奖项评比资格。
2．结果评分
评分裁判对参赛队伍提交的竞赛作品，依据赛项评价标准判分的评分方法。
流程如下：
（1）至少由5名主观裁判和2名客观裁判针对竞赛作品独立评分；
（2）两名记分员在监督人员的现场监督下负责计分，去掉一个最高分和一个最低分，其余得分的算术平均值作为参赛队伍的最后得分；
（3）裁判长在竞赛结束18小时内提交赛位号（竞赛作品号）评分结果，经复核无误，由裁判长、监督人员和仲裁人员签字确认后公布。
（三）评分细则：
在大赛执委会的领导下，根据各个工种在实际模具企业中的权重比例，专家组制定评分体系，裁判组成员确定评分细则，本赛项分数配比如下：
一级指标
比例
二级指标
比例
网络通讯连接部分
10%
网络连接与设置
10%
机器人调试部分
10%
机器人点位示教
5%
机器人参数设置
5%
CAE部分
20%
冷却翘曲分析
10%
CAE其余分析报告
10%
CAD部分
15%
3D模具设计
15%
CAPP部分
15%
工艺智能设计
15%
CAM部分
20%
CAM编程
15%
工单文件
5%
现场生产
10%
安全文明生产
5%
比赛提前完成
5%
十一、奖项设置
根据《2015年全国职业院校技能大赛奖惩办法》的有关规定，本赛项奖项设置如下：
1.参赛选手奖励
赛项设团体奖，设一、二、三等奖。
以实际参赛队总数为基数，一、二、三等奖获奖比例分别为10%、20%、30%（小数点后四舍五入）。
2.指导教师奖励
获得一等奖的参赛队指导教师获“优秀指导教师奖”。
十二、技术规范
该赛项技术规范参照国家人力资源社会保障部“模具设计师”、“数控铣床高级工”职业技能标准、《工业机器人_安全规范》、《工业机器人_安全实施规范》。
十三、建议使用的比赛器材、技术平台和场地要求
（一）比赛器材要求
序号
器材名称
数量
规格/技术参数
1
计算机
3台
基本配置处理器≥IntelCorei54460（3.2GHz/L36M）
内存≥4G，硬盘≥100G，独立显卡，17寸及以上显示器。
2
数控铣床
1台
①X、Y、Z轴运动定位精度：
0.02/300mm；
②X、Y、Z轴重复定位精度：
0.012mm；
③X、Y、Z轴工作行程：
≥600*420*520mm；
④最小工作负重：
100kg，刀柄规格BT40，刀库容量≥12;
⑤工作台承压变形量：
<0.02mm（100kg）；
⑥主轴转速：
8000rpm；工作电压：
三相380v/50HZ;
⑦快速移动速度：
20m/min；
⑧最高切削进给速度：
6m/min;
▲⑨带侧门自动门系统，由机床自己控制并检测开关状态；
▲⑩带标准EROWA托盘夹具系统，带气密检测，夹紧松开检测，由机床自己控制松开合紧并检测状态；
▲⑪数控系统：
FANUC0iMD或FANUC0imateMD，支持DNC在线加工，带以太网卡。
通讯协议及接口需确认。
3
机器人
1台
①动作类型：
多关节型；
▲②控制轴数6轴；
▲③机器人结构：
6轴全齿轮结构。
④放置方式：
地装；
▲⑤最大活动半径：
≥1811mm；
▲⑥手部最大负载（第6轴）：
≥20KG
⑦驱动方式：
AC伺服马达；
▲⑧自带防碰撞检测，无需外配
⑨重复定位精度：
不低于±0.08mm；
⑩机器人本体重量：
≤250kg；
⑪环境温度要求：
0℃~45℃；
⑫环境湿度要求：
MAX：
95%RH；
⑬防尘防水标准：
不低于IP54；
⑭振动要求：
0.5G。
⑮电源输入：
3*380v；
⑯连接电缆：
≥7m；
⑰IO通讯方式：
点对点通讯，自带以太网卡。
4
机器人底座
1个
高度适合抓取所有位置工件，安装尺寸与机器人匹配。
5
机器人握手
1个
采用EROWA标准握手，带合紧松开检测。
6
物料仓库
1个
6个料位，对标准托盘的定位精度≤±0.2mm
7
标准托盘夹具
2个
采用EROWA标准托盘连接块和拉钉
8
产品安装站
1个
带双工位，带光栅防护功能
9
钳工工作台
1个
配备台虎钳、数控加工用刀架、锁刀器
10
系统主控系统
1个
智能控制系统符合工业4.0标准，能实现工作站全自动化作业，实现数据流的无障碍传输处理。
11
场地
每套
6M×7M，地基要求负重每平方5吨以上，混凝土厚度大于0.5m，单工作站电源负载≥40KVA，气压≥0.7MPa。
（二）主要软件
序号
软件名称
用途
提供商
1
Moldbao智能制造系统
模具智能制造平台
深圳模德宝公司
2
MS-Windows7操作系统
计算机操作系统
美国微软公司
3
Moldflow2015
模流分析
Autodesk公司
4
中望3D2015教育版
模具设计及CAM加工
广州中望公司
5
UGNX7.5
模具设计及CAM设计
Siemens公司
6
MS-Office2000及以上版本
文字、表格处等
美国微软公司
（三）场地要求
比赛场地需要大约800-1000平方米空间，需要提供足够的的灯光设备以及380V的三相四线电源，电源功率要求不低于1000千瓦。
比赛场地布置10套比赛平台。
比赛场地设置有比赛观众观摩通道，专家室、裁判室、材料仓、工具仓等。
十四、安全保障
为了确保本次大赛的顺利进行，承办学院建立大赛期间相应的安全保障制度，同时由安全保卫、校园环境及卫生医疗保障组执行：
1.比赛期间所有进入赛区车辆、人员需凭证入内，并主动向工作人员出示；
2.在比赛开始前，选手要认真阅读场地内张贴的《入场须知》和应急疏散图；
3.各类人员须严格遵守赛场规则，严禁携带比赛严令禁止的物品入内；
4.严禁携带易燃易爆
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