机械设备装调与控制技术赛项样题.docx
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机械设备装调与控制技术赛项样题
“2014年全国职业院校技能大赛”高职组
“机械设备装调与控制技术”赛项样题
（总时间：
240分钟）
任
务
书
参赛证号码：
场次：
工位号：
一、注意事项
1.选手应将设计的触摸屏工程和PLC程序分别保存在计算机“E:
\2014机械设备装调与控制技术\工位号\触摸屏工程”和E:
\2014机械设备装调与控制技术\工位号\PLC程序”文件夹下。
2.选手的试卷用工位号标识，不得写上姓名或与身份有关的信息，否则成绩无效。
3.不准携带移动存储器材，不准携带手机等通讯工具，违者取消竞赛资格。
4.比赛中如出现下列情况时另行扣分：
（1）调试过程中设备各部件之间发生严重撞击，影响运行，扣10分。
（2）选手认定器件有故障可提出更换，经裁判测定器件完好时每次扣5分，器件确实损坏由裁判按实际情况处理。
（3）由于错误接线等原因引起PLC、伺服电机及驱动器、变频器和直流电源等损坏，取消竞赛资格。
5.任务书中需裁判确认的部分，在任务书中已明确标出，参赛选手须先举手示意，由选手和裁判签字确认后有效，选手举手示意裁判后数据不得再做修改；其他评分由裁判独立评定！
6.记录附表中数据用黑色水笔填写，表中数据文字涂改后无效。
二、需要完成的工作任务（请在240分钟内完成如下工作任务）
1.根据赛场提供的总装图（附图一）和各部装图，完成送料装置（二维工作台）、机械式冲裁机构、转塔部件和模具的装配与调整，并保证装配精度；
2.根据提供的电气控制原理图（PLC的I/O连接图、PLC外围电气图等），完成电路连接；
3.根据控制要求，设计相关PLC程序，设计触摸屏工程，调整传感器、变频器及各驱动器（步进电机驱动器、伺服电机驱动器）的参数；
4.调试运行机械设备，故障检测及排除，达到规定的工作要求和技术要求。
三、具体任务及要求
任务1、送料装置（二维工作台）装配与调整
根据送料装置（二维工作台）部装图（附图三）和赛场提供的零部件，完成送料装置（二维工作台）的装配与调整，使送料装置（二维工作台）的导轨、丝杠等达到一定的技术要求。
1.粗调靠近中立板基准面B（47）侧（磨削面）直线导轨2（39）与中立板基准面B（47）的平行度。
2.细调直线导轨2（39）与中立板基准面B（47）的平行度允差≤0.02mm。
自检合格后，把检测数据填写在评分记录表中。
3.以“要求2”中的直线导轨2（39）为基准，粗调另一根直线导轨2（39）与“要求2”中的直线导轨2（39）的平行度，再细调两根直线导轨的平行度，使两根直线导轨的平行度允差≤0.02mm，自检合格后，把检测数据填写在评分记录表中。
4.调整中立板上直线导轨2（39）与底板上直线导轨1（5）的垂直度允差≤0.03mm。
自检合格后，把检测数据填写在评分记录表中。
5.调整轴承座调整垫片（62）及轴承座1（27）使丝杠2（40）两端等高，要求丝杆2（40）两端的等高允差≤0.05mm，调整丝杠2（40）轴线位于两直线导轨2（39）的对称中心≤0.04mm，并测量与其中一根直线导轨的平行度误差，要求在≤0.03mm。
自检合格后，把检测数据填写在评分记录表。
6.调整螺母支座与上滑板之间的垫片，用手轮转动丝杠，上滑板移动平稳灵活。
7.按送料装置（二维工作台）部装图（附图三）及赛场提供的部件、零件等，把送料装置（二维工作台）装配完全。
8.根据机械装配要求，正确使用螺丝、垫片（弹垫、平垫）、工具、量具等。
项目
序号
内容
要求
数值记录
举手
裁判确认
送料装置装配与调整
1
基准面位置B
参照图纸
2
导轨与基准面平行度
≤0.02mm
3
两根导轨的平行度
≤0.02mm
4
中立板上导轨与底板上直线导轨的垂直度
≤0.03mm
5
丝杆两端的等高
≤0.05mm
6
丝杠轴线与两导轨的对称中心
≤0.04mm
7
丝杠轴线与导轨侧母线平行度
≤0.03mm
8
二维工作台丝杆固定端角接触球轴承装配方法
参照图纸
任务2、机械式冲料机构和转塔部件装配与调整
根据机械式冲料机构和转塔部件部装图（附图二）和赛场提供的零部件，完成机械式冲料机构和转塔部件未装配好部分的装配与调整，使机械式冲料机构和转塔部件达到正常运转的功能。
1.调整下模盘（132）的径向跳动，用百分表检测下模盘（132）径向跳动，使下模盘的径向跳动在≤0.05mm以内，把检测数据填写在评分记录表中。
2.装配好下模盘后，调整上、下模盘同轴度允差≤0.04mm，把检测数据填写在评分记录表中。
3.装配好上、下模盘后，调整气缸的上下位置和固定气缸侧支架的左右位置使上、下模盘的定位销定位准确，插拔自如。
4.完成上、下模盘2根传动链条（73）长度的截取和张紧度的调整工作，无松动、无跳动等现象，手动转动链轮轴使上、下模盘转动灵活。
5.按机械式冲料机构和转塔部件部装图（附图二），把机械式冲料机构和转塔部件装配完全，使机械式冲料机构和转塔部件运行平稳。
6.根据机械装配要求，正确使用螺丝、垫片（弹垫、平垫）、工具、量具等。
项目
序号
内容
要求
数值记录
举手
裁判确认
机械式冲裁机构和转塔部件的装配与调整
1
下模盘的径向跳动
≤0.05mm
2
上、下模盘同轴度
≤0.04mm
任务3、模具装配与调整
根据模具装配图（附图四）和赛场提供的零部件完成3把模具的装配与调整，使模具能正常工作。
1.上、下模盘共六个模具工位，每个模具工位有编号对应，1号工位装圆孔模具，3号工位装方孔模具，5号工位装腰孔模具。
2.装配调整好模具后，测量下模盘下料孔（128）与下模盘（132）之间的间隙，并选择相应的铜垫片垫在下模盘下料孔（128）与铸件底板之间，调整好后使下模盘下料孔与下模盘之间的距离为0.02＜δ＜0.08mm之间。
把检测数据填写在评分记录表中。
3.完成装配后，调整原点接近开关的位置及上、下模盘的原点位置，使上、下模盘在原点位置时，1号工位在冲头的下方，且上、下模具定位销同时使上、下模具定位。
4.装配、调整完成后，（需完成任务4后）把“二维平台控制模式”开关打到手动状态，“手动调试模式”开关打到开的状态，手动检验模具是否装配、调整对中。
5.按模具装配图（附图四），把模具装配完全，使模具工作平稳、灵活，上、下模具对中，不允许有卡阻现象。
注意：
手动调试模具时不允许打开交流电机开关。
项目
序号
内容
要求
数值记录
举手
裁判确认
模具的装配与调整
1
下模盘下料孔与下模盘之间的间隙
0.02＜δ＜0.08
2
手动检测3把模具调整对中
对中
任务4、电气控制电路连接
根据赛场提供的电气原理图、PLC的I/O分配图及接线图，完成控制柜未完成的线路连接工作，使设备的传感器、透明继电器、电磁铁、电磁阀、伺服驱动器、步进驱动器、变频器能正常工作，达到设备正常运转的通电要求。
1.接线符合工艺要求：
接线时除了连接到三菱PLC和继电器端子上的线用U型插片焊接或压接，其他均用黑色管型端子压接；接线时需套上相应的号码管，号码管上的号码用记号笔编写，号码管编号必须和接线图编号一致且字迹要求工整清晰。
2.设备上信号线与强电线应分开走线，以防止干扰，且必须放入线槽内，接好线后需盖好线槽盖。
3.窝在线槽内的导线长度不超过10cm，地上剪下的线头长度不超过10cm。
4.接线工作完毕参赛选手应盖好线槽盖，整理好工作现场后举手示意裁判检查评分确认。
注意：
接线不涉及AC220V和AC380线路。
项目
序号
内容
要求
数值记录
举手
裁判确认
电气控制电路连接
1
电路连接
参照图纸连接正确
2
压接或焊接的接线端子
压接或焊接的接线端子牢靠
3
号码管
实物号码管编号与接线图编号对应，只能用记号笔标记号且字迹工整清晰
任务5、变频器、伺服电机驱动器、步进驱动器参数设置
根据赛场提供的资料《FR-E700使用手册》、《东元伺服手册》、《M542步进驱动器使用手册》，完成变频器、伺服电机驱动器相关参数的设定工作，使设备能正常运转。
1.赛场提供的资料《FR-E700使用手册》、《东元伺服手册》、《M542步进驱动器使用手册》在计算机E盘下的“机械设备装调与控制技术参考资料”文件夹下。
2.变频器参数设置要求：
（1）变频器以“外部／PU组合运行模式1”方式运行；
（2）根据电机实际参数设置变频器的上限频率和额定频率；（3）变频器运行加、减速斜坡时间为1S；（4）通过变频器STF、RM端子组合启动变频器正转、中速运行，通过变频器STR、RL端子组合启动变频器反转低速运行，其中中速要求为20Hz，低速要求为10Hz。
3.伺服驱动器参数设置要求：
（1）伺服驱动器控制模式为位置控制模式；
（2）伺服驱动器上电后马上激磁，忽略CCW和CW驱动禁止机能；（3）伺服驱动器脉冲命令控制形式：
脉冲+方向，脉冲命令逻辑为正逻辑；（4）电子齿轮比设为2:
1。
4.步进驱动器参数设置要求：
（1）驱动器输出的RMS电流为2.69A；
（2）步进电机静止时，驱动器为半流工作模式；
（2）三菱系统：
电机运行一圈需4000个脉冲（单指电机），西门子系统：
电机运行一圈需8000个脉冲（单指电机）。
项目
序号
内容
要求
数值记录
举手
裁判确认
变频器、伺服电机驱动器、步进驱动器参数设置
1
变频器参数设置
外部/PU组合运行模式1
2
变频器的上限频率和额定频率
3
变频器运行加、减速斜坡时间为1S
4
中速运行频率20HZ
5
低速运行频率10HZ
6
伺服驱动器参数设置
驱动器为位置控制模式
7
驱动器上电马上激磁，忽略CCW和CW驱动禁止机能
8
脉冲命令形式：
脉冲+方向；脉冲命令逻辑：
正逻辑
9
电子齿轮比设置为2:
1
10
步进驱动器参数设置
RMS电流为2.69A，步进电机静止时，驱动器为半流工作模式
11
三菱系统：
细分设置为4000
西门子系统：
细分设置为8000
任务6、触摸屏工程设计
根据赛场提供的设备照片和《Smart_Panel手册》资料，创建系统工程，并建立与PLC通讯连接和组态“待机显示界面”、“控制显示界面”、“电机状态显示界面”的相应功能，将组态好的触摸屏工程保存至“E:
\2014机械设备装调与控制技术\工位号\触摸屏工程”文件夹下，触摸屏变量见下表。
触摸屏变量表
三菱系统
西门子系统
名称
地址
名称
地址
开始指示灯
M0
开始指示灯
M0.0
停止指示灯
M1
停止指示灯
M0.1
复位指示灯
M2
复位指示灯
M0.2
开始按钮
M80
开始按钮
M10.0
停止按钮
M81
停止按钮
M10.1
复位按钮
M82
复位按钮
M10.2
工位
C-16-Bit-2
工位
VW0
物料到位检测
X17
物料到位检测
I1.7
X轴电机方向
Y16
X轴电机方向
Q0.2
Y轴电机方向
Y17
Y轴电机方向
Q0.7
交流电机正转
Y4
交流电机正转
Q0.4
交流电机低速
Y5
交流电机低速
Q0.5
交流电机中速
Y6
交流电机中速
Q0.6
交流电机反转
Y7
交流电机反转
Q1.6
界面组态及功能要求：
1.“开机显示界面”的组态及功能要求，具体如下：
（1）触摸屏上电进入的第一界面为“开机显示界面”；
（2）触摸屏幕任意位置均可切换到“控制显示界面”；
（3）“开机显示界面”的内容如图1所示。
图1开机显示界面
2.“控制显示界面”的组态及功能要求，具体如下：
（1）按下“退出系统”按钮能使本界面退出本系统工程界面；
（2）按下“电机状态显示界面”按钮能使本界面切换到电机状态界面；
（3）按下“返回”按钮能使本界面返回到开机显示界面；
（4）按下“开始”、“停止”、“复位”三个按钮可以控制实训对象的开始、停止、复位操作，且对应的指示灯均有相应变换；
（5）物料检测到位：
有物料时指示灯变为绿色；无物料时指示灯变为红色；
（6）工位：
实时显示加工孔位；
（7）根据表2给指示灯、按钮等添加相应的控制变量，以实现上述功能要求；
（8）“控制显示界面”的内容如图2所示。
图2控制显示界面
3.在“电机状态显示界面”的组态及功能要求，具体如下：
（1）按下“退出系统”按钮能使本界面退出本系统工程界面；
（2）按下“控制显示界面”按钮能使本界面切换到控制显示界面；
（3）按下“返回”按钮能使本界面返回到开机显示界面；
（4）交流电机和伺服电机运行状态指示灯，实时显示电机的运行状态。
（5）根据表2给指示灯添加相应的控制变量，以实现上述功能要求；
（6）“电机状态显示界面”的内容如图3所示。
图3电机状态显示界面
注意：
组态好的触摸屏工程不仅要保存在指定的计算机文件夹下，还需将其下载到触摸屏中。
任务7、PLC程序设计
根据机械设备的工作原理及以下具体要求、加工图纸（附图五）和赛场提供的资料，设计PLC控制程序，并保存在电脑的“E:
\2014机械设备装调与控制技术赛项\工位号\PLC程序”文件夹下。
通过设备送料装置（二维工作台）、机械式冲裁机构和转塔部件等的运行来验证PLC程序,并举手示意裁判验证结果。
1.技术要求：
加工图纸（附图五）上共9个孔，分别对应1、2、3.......9九个数字，要按照图纸上的尺寸、孔型、冲孔轨迹，设计PLC控制设备程序。
2.PLC程序的控制要求：
（1）任务6完成的触摸屏工程可以控制设备的开始、停止、复位和显示相应的状态。
（2）设计的PLC程序可通过“二维平台控制模式”旋钮切换手动和自动控制模式。
（3）按下触摸屏开始按钮后交流电机运行；按下实训台操作面板上的“原点”按钮原点电磁铁升起；按下实训台操作面板上的“启动”按钮固定夹电磁铁吸合夹紧工件，二维工作台开始送料冲孔运行。
（4）二维工作台在自动或手动控制模式下，X轴、Y轴伺服电机均有超行程保护。
（5）在手动模式下，只有二维工作台通过操作X轴+、X轴-、Y轴+、Y轴-按钮，可使X轴和Y轴做正方向和负方向移动（远离原点方向的运动为正方向运动，靠近原点方向运动为负方向运动）。
（6）在自动模式下，X轴+、X轴-、Y轴+、Y轴-按钮不起作用。
（7）只有在自动模式下，设备做冲孔运动。
（8）只有在定位气缸1和定位气缸2检测到位2S后，方可做冲孔运动。
（9）待定位气缸缩回1.5S后，步进电机运行转塔部件转动换模。
（10）冲孔时交流电机以中速20HZ运行，复位时交流电机以低速10HZ运行。
注意：
（1）设计的程序不仅要保存在指定的计算机文件夹下，还需将程序下载到PLC中。
（2）联机调试程序时，需取下上模盘模具。
（3）选手自认为程序已设计调试好，可举手示意裁判并运行演示，以便裁判评分工作。
任务8、设备联机总调试，并进行故障排除
根据机械设备的工作原理及电气控制要求结束以上7个任务后，将任务6和任务7完成的触摸屏工程和PLC控制程序分别下载到触摸屏和PLC中进行联机调试，并排除所有故障，保证设备能正常运转，达到机械设备的预期效果。
1.调试皮带张紧度，其下垂量≤15mm。
2.装好X轴电机、交流电机、链条、齿轮防护罩。
3.在上模盘无上模的情况下试运行设备，保证设备能正常运转且工作流程正确。
4.在试运行设备无误且工作流程正确后，装好上模盘模具，在无毛坯的情况下运行设备试加工，保证模具冲孔顺畅无卡死现象。
5.试加工无误后，放上毛坯运行加工，加工出的零件尺寸、孔型、加工孔的顺序与图纸（附图五）一致。
6.排除故障（共三个故障）：
序号
故障现象
解决方法
裁判确认
举手
1
2
3
选手签字
注：
1．在竟赛过程中，备注项中有“
”标记的，表示选手已完成该项目内容，示意裁判，在裁判的监督下测量出数值并记录或电气测试结果，该数值只有一次测量机会，一经确定不得修改；电气测试结果不合格也不得修改，并作为该项目的评分依据。
2．试车时必须得到裁判的允许后，才能通电试运行；若装配不完整，则不允许试运行，试车项不得分。
3．在测量过程中，如裁判发现选手测量方法或选用工具不合理、不正确，可判定该项目未完成并不得分。
4．所有项目的监督检测时间都纳入竞赛时间，不另行增加时间。
5．未经裁判签名核实的数据都是无效数值，该项目不得分。
6．考试结束时应在选手签字一栏中签上选手工位号，以确认自己的竞赛过程。
附图五送料装置（二维工作台）冲孔轨迹图
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