2025年制造业技术员设备升级诊断考核卷及答案

2025年制造业技术员设备升级诊断考核卷及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.在数控机床主轴温升异常诊断中，最优先排查的传感器信号是A.主轴电机电流波形 B.主轴轴承振动频谱 C.主轴冷却液流量 D.主轴编码器零位脉冲答案：B2.某条柔性产线升级后频繁出现“伺服驱动器过载报警”，下列措施中最能根治问题的是A.降低伺服增益 B.更换更大功率伺服电机 C.重新校核负载惯量比并优化减速机速比 D.增加散热风扇答案：C3.使用激光干涉仪进行线性轴定位精度补偿时，环境温度从20℃升至22℃，若丝杠热伸长系数为12μm/(m·℃)，则每米长度产生的定位误差约为A.12μm B.24μm C.36μm D.48μm答案：B4.在工业现场采用OPCUA进行设备互联时，下列描述正确的是A.OPCUA仅支持Windows平台 B.采用JSON二进制编码 C.支持发布-订阅与请求-响应两种模式 D.必须使用固定端口4840且不可修改答案：C5.对一台服役8年的加工中心进行能效诊断，发现主轴空载功率占比高达35%，首要改进方向应为A.更换主轴轴承 B.升级伺服驱动器为能量回馈型 C.采用电主轴替代机械主轴 D.优化PLC待机逻辑与液压卸荷答案：D6.某台机器人末端重复定位精度突然由±0.05mm恶化至±0.25mm，最不可能的原因是A.减速机背隙增大 B.工具坐标系标定错误 C.基座地脚螺栓松动 D.控制柜内24V开关电源电压跌落答案：D7.采用振动加速度包络技术诊断轴承故障时，包络带宽一般设置为A.1kHz～5kHz B.5kHz～10kHz C.10kHz～20kHz D.20kHz～40kHz答案：C8.在升级老旧PLC系统时，若新CPU扫描周期缩短为原来的1/4，则对模拟量采样抗干扰最合理的做法是A.提高模块滤波阶数 B.降低传感器供电电压 C.缩短屏蔽层接地距离 D.增加模块数量并行采样答案：A9.某工厂部署5G专网用于AGV调度，若要求空口时延<10ms，则核心网UPF下沉位置应选在A.运营商大区核心 B.省公司核心 C.园区边缘机房 D.基站侧射频单元答案：C10.使用红外热像仪检测电气柜时，发现接触器接线端子温升55K，依据IEC60947-1，其状态属于A.正常 B.注意 C.异常 D.危险答案：C11.在数字孪生模型校准过程中，若实测切削力与仿真偏差>15%，应优先调整的参数是A.刀具前角 B.工件材料本构模型系数 C.主轴转速 D.进给轴摩擦系数答案：B12.某伺服电机采用17位绝对值编码器，其单圈分辨率为A.131072ppr B.262144ppr C.524288ppr D.1048576ppr答案：A13.采用超声波测厚仪检测管道壁厚时，若声速设置误差+2%，则测得厚度值将A.偏大2% B.偏小2% C.偏大4% D.不受影响答案：A14.在升级液压系统时，将齿轮泵更换为叶片泵后系统噪声下降3dB(A)，则声功率约降低A.30% B.50% C.70% D.90%答案：B15.某台激光切割机使用氮气作为辅助气体，若将气体纯度从99.9%提升至99.99%，则切割不锈钢厚度极限可提升约A.5% B.10% C.15% D.20%答案：B二、多项选择题（每题3分，共30分，每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）16.关于机床几何误差补偿，下列说法正确的有A.螺距补偿属于一维误差补偿 B.交叉误差补偿需依赖激光tracker C.体积误差补偿需21项误差参数 D.热误差补偿需实时温度场数据 E.球杆仪可识别反向间隙答案：ACDE17.在部署工业物联网IIoT时，以下哪些技术可有效降低网络功耗A.eDRX B.PSM C.TSN D.LPWAN E.MIMO答案：ABD18.对一台变频器进行EMC整改，可采取的措施包括A.增加输出du/dt滤波器 B.缩短电机电缆屏蔽层接地 C.将载波频率降至2kHz D.在直流母线加薄膜电容 E.采用屏蔽控制电缆双端接地答案：ABE19.下列哪些信号适合作为数字孪生模型的边界条件输入A.实时电流 B.实时切削力 C.刀具磨损VB值 D.环境温度 E.操作工经验答案：ABCD20.在升级安全PLC时，满足SIL3要求的必要措施有A.双通道冗余输入 B.双MCU相互校验 C.输出强制导向继电器 D.每通道独立电源 E.采用CRC校验通信答案：ABCD21.关于协作机器人碰撞检测，下列说法正确的有A.基于关节电流突变 B.基于六维力传感器 C.基于皮肤电容传感 D.基于关节编码器差分 E.基于视觉伺服答案：ABC22.采用油液颗粒计数器监测液压油清洁度时，下列哪些因素会导致计数结果偏高A.水含量>500ppm B.气泡>1% C.油温>60℃ D.传感器窗口划伤 E.采用LED光源答案：ABD23.在升级老旧配电系统时，以下哪些改造可有效降低谐波畸变率THDA.有源滤波器APF B.无源滤波器PPF C.增加隔离变压器 D.采用12脉整流 E.提升变压器容量答案：ABD24.关于增材制造残余应力，下列说法正确的有A.与扫描速度正相关 B.与层厚负相关 C.基板预热可降低应力 D.岛状扫描优于单向扫描 E.后热处理温度需高于材料再结晶温度答案：BCDE25.在升级压缩空气系统时，下列哪些措施可降低泄漏量A.采用聚合物管件替代镀锌管 B.安装超声波泄漏仪巡检 C.将压力降至0.5MPa D.采用螺纹密封胶 E.增加储气罐容积答案：ABD三、判断题（每题1分，共15分，正确打“√”，错误打“×”）26.采用磁悬浮轴承的主轴无需再安装振动传感器。答案：×27.在EtherCAT网络中，分布式时钟抖动小于1μs。答案：√28.数字孪生模型精度越高，则实时性必然越差。答案：×29.使用红外热像仪检测低压柜时，发射率设置错误会导致温度测量误差。答案：√30.对于同一轴承，加速度包络值与轴承寿命呈线性反比关系。答案：×31.在5GNR中，采用30kHz子载波间隔时，理论空口时延可低于1ms。答案：√32.采用氮化硅陶瓷球的轴承可在无润滑条件下长期运行。答案：×33.伺服电机惯量匹配比最佳区间为1:1～3:1。答案：√34.采用激光熔覆修复轴类零件时，熔覆层硬度越高则结合强度越高。答案：×35.在ISO230-2标准中，线性轴定位精度以A值表示，重复定位精度以R值表示。答案：√36.采用变频螺杆空压机比定频螺杆机节能主要因消除了卸载损耗。答案：√37.采用MQL微量润滑时，切削液流量一般<50mL/h。答案：√38.在升级AGV调度系统时，采用QR码导航比激光SLAM导航抗粉尘能力更强。答案：×39.采用碳化钨涂层刀具加工钛合金时，涂层厚度越厚越有利于降低切削温度。答案：×40.在数字孪生模型中，采用降阶模型ROM可在保证精度前提下提升计算速度。答案：√四、填空题（每空2分，共30分）41.某伺服系统速度环带宽为80Hz，则其上升时间约为________ms。答案：5.542.采用激光干涉仪进行螺距补偿时，若测量长度500mm，温度传感器分辨率为0.1℃，则温度误差引入的长度不确定度为________μm。答案：1.243.某台电机额定功率15kW，额定效率94%，则满载损耗为________kW。答案：0.9644.某轴承内径60mm，转速3000r/min，若采用油雾润滑，则dn值约为________×10⁴。答案：1845.某台压缩机排气量10m³/min，排气压力0.7MPa，则其比功率为________kW/(m³·min⁻¹)。答案：5.546.在TSN网络中，IEEE802.1Qbv定义的时间门控机制可将时延抖动降低至________μs以内。答案：147.某台激光器波长1070nm，光纤芯径50μm，则单模条件对应的数值孔径NA上限约为________。答案：0.0848.某台机器人重复定位精度±0.02mm，若采用6σ统计，其标准差σ为________mm。答案：0.006749.某台变压器容量1000kVA，短路阻抗6%，则其短路损耗约为________kW。答案：6050.某条产线OEE为85%，其中性能效率为90%，则其净利用率为________%。答案：94.451.采用磁粉检测时，若裂纹深度1mm，则推荐磁化电流值为________A（工件直径20mm）。答案：60052.某台数控机床主轴轴承采用7014C，其接触角为________°。答案：1553.某台变频器载波频率8kHz，则其输出电压du/dt典型值为________kV/μs。答案：354.某台AGV采用磷酸铁锂电池，容量100Ah，标称电压48V，则其电量为________kWh。答案：4.855.某台3D打印设备层厚0.1mm，若打印高度100mm，则理论层数为________层。答案：1000五、简答题（每题10分，共40分）56.某企业计划将一条传统刚性加工线升级为柔性制造单元，需新增五轴加工中心、AGV物流及MES系统。请阐述设备升级诊断的完整流程，并给出关键风险点及应对措施。答案：流程：①需求分析与瓶颈识别→②方案设计与仿真验证→③设备选型与接口测试→④安装调试与精度验收→⑤试运行与产能爬坡→⑥持续优化与知识固化。关键风险：1.五轴精度不达标→采用R-test球杆仪联合S形试件切削验证；2.AGV与机床对接失败→提前进行EOAT与VDA5050协议一致性测试；3.MES与PLC通信延迟→部署TSN交换机并采用MQTTSparkplugB规范；4.员工技能缺口→建立数字孪生培训台并实施VR岗前考核；5.产能波动→引入数字影子产线实时滚动排产。57.某台服役10年的数控车床主轴轴承出现早期剥落，振动加速度包络值达50m/s²。请给出故障根因分析步骤及升级方案。答案：步骤：①采集振动频谱→发现外圈故障频率BPFO及其谐波；②拆解检查→发现外圈滚道疲劳剥落面积3mm²；③油液分析→ISO440619/17/14，含铜颗粒；④追溯润滑记录→发现连续18个月未补脂；⑤核算载荷谱→实际切削力超载15%。根因：润滑失效+载荷超载。升级：1.轴承由钢球升级为陶瓷混合轴承；2.润滑方式由脂润滑改为油气润滑；3.增加在线振动监测与自动补脂系统；4.主轴电机功率由11kW升级为15kW并重新校核热平衡；5.NC参数优化降低最大切削深度10%。58.某工厂空压机站年耗电1200万kWh，经能效诊断发现卸载损耗占25%、泄漏占15%、压力带过宽占10%。请给出系统级节能升级方案并计算年节电量。答案：方案：1.采用双级压缩变频螺杆机替代定频机，消除卸载损耗，节电25%即300万kWh；2.部署超声波泄漏监测+RFID标签，修复泄漏点，节电15%即180万kWh；3.采用中央控制器将压力带由0.8-1.0MPa缩窄至0.75-0.85MPa，节电10%即120万kWh；4.增加余热回收系统，回收热能折合电量150万kWh；5.采用高效冷冻式干燥机及压降优化，节电5%即60万kWh。总节电量：300+180+120+150+60=810万kWh，节能率67.5%，年省电费约648万元（按0.8元/kWh）。59.某企业拟对一条冲压线实施数字孪生升级，需实现设备状态实时映射、模具寿命预测及能耗优化。请给出技术架构、数据采集清单及关键算法。答案：架构：感知层→边缘层→平台层→应用层。感知层：伺服压力机内置扭矩、位置、温度、电流；模具安装MEMS加速度计、应变片、热电偶；电网侧安装智能电表与谐波表；环境温湿度、粉尘传感器。边缘层：采用5G边缘网关，协议转换Modbus-TCP、EtherCAT、OPCUA，时序数据库InfluxDB，本地运行Docker容器。平台层：数字孪生引擎采用Unity3D+PhysX，实时数据通过MQTT进入Kafka，模型训练基于PyTorch，部署在Kubernetes。算法：1.模具寿命预测→采用LSTM+注意力机制，输入为冲次、冲压力、温度、振动RMS，输出为剩余寿命百分比，MAPE<8%；2.能耗优化→采用强化学习DDPG，状态空间为压力、速度、行程，动作空间为伺服转速曲线，奖励函数为能耗倒数，训练200episode后单件能耗下降12%。应用层：WebGL可视化、AR眼镜巡检、MES反馈模具更换计划。六、计算题（每题15分，共45分）60.某台五轴加工中心升级后，X轴采用直线电机直接驱动，质量m=800kg，峰值推力F=4000N，要求定位精度±1μm，整定时间<30ms。请计算：(1)理论最大加速度a；(2)若采用PID+前馈控制，速度前馈系数Kv=0.95，位置环增益Kp=200s⁻¹，求阶跃响应上升时间tr（按一阶模型估算）；(3)若光栅尺分辨率为0.5μm，系统允许最大跟随误差emax；(4)是否满足精度要求并给出改进措施。答案：(1)a=F/m=4000/800=5m/s²；(2)闭环带宽≈Kp=200rad/s，tr≈2.2/Kp=11ms；(3)emax=速度max/Kp，设最大速度v=1m/s，则emax=1/200=5μm；(4)5μm>1μm，不满足。改进：1.提高光栅分辨率至0.1μm；2.将Kp提升至1000s⁻¹并采用速度前馈+加速度前馈；3.增加电流环带宽至2kHz以上；4.采用重复控制抑制周期性误差。61.某条产线有6台机器人，每台额定功率5kW，负载率60%，年运行6000h。现计划将传统齿轮减速机升级为谐波减速机，效率由85%提升至95%，并增加能量回馈单元，制动能量回收率30%。已知电价0.8元/kWh，设备改造总成本18万元，请计算：(1)年节电量；(2)年省电费；(3)投资回收期；(4)十年净收益（折现率6%）。答案：(1)原耗电：6×5×0.6×6000=108000kWh；减速机损耗：108000×(1-0.85)=16200kWh；升级后损耗：108000×(1-0.95)=5400kWh；节能量：16200-5400=10800kWh；制动回收：108000×