2026年机械设计制造自动化专业设计题目

2026年机械设计制造自动化专业设计题目一、机械系统设计题（共3题，每题20分）1.题1（15分）：智能仓储分拣机器人设计背景：某物流公司位于长三角地区，计划采用机械设计制造自动化技术设计一款智能仓储分拣机器人，用于自动化分拣不同规格的包裹（尺寸范围：100mm×100mm～300mm×300mm，重量范围：0.5kg～5kg）。要求机器人需具备自主导航、抓取和放置功能，并能在复杂环境下稳定运行。任务：（1）设计机器人的总体结构，包括机械臂、移动平台和控制系统布局；（2）选择合适的传感器（如激光雷达、视觉传感器等）并说明其作用；（3）绘制机器人运动简图，并简述其工作流程。2.题2（20分）：新能源汽车电池包搬运设备设计背景：某新能源汽车电池制造企业位于珠三角地区，需设计一台自动化电池包搬运设备，用于将重量为100kg的方形电池包从生产线搬运至测试台。搬运路径需避开高温区域，并确保电池包平稳传输。任务：（1）设计搬运设备的机械结构，包括动力源、传动系统和支撑装置；（2）说明设备的安全防护措施，如防碰撞、过载保护等；（3）计算搬运设备的关键参数（如承载能力、传输速度等），并绘制结构示意图。3.题3（25分）：工业机器人打磨工艺优化设计背景：某汽车零部件制造企业位于中西部地区，计划使用工业机器人进行曲面零件的自动化打磨。工件材料为铝合金，表面粗糙度要求达到Ra6.3μm。任务：（1）设计机器人打磨系统的机械臂及末端执行器（如砂轮安装装置）；（2）分析打磨工艺参数（如砂轮转速、进给速度）对加工质量的影响；（3）提出优化方案，以提高打磨效率和表面质量，并绘制系统示意图。二、机械制造工艺题（共2题，每题25分）4.题4（制造工艺设计）背景：某企业需大批量生产一种尺寸为200mm×200mm×50mm的薄壁塑料结构件，用于智能设备外壳。材料为ABS工程塑料，要求表面光滑且无毛刺。任务：（1）设计结构件的注塑工艺参数（如模温、保压压力、冷却时间）；（2）说明模具设计的关键点，并绘制模具结构简图；（3）提出减少翘曲变形的工艺措施。5.题5（数控加工工艺设计）背景：某航空航天企业需加工一种钛合金航空结构件，材料为TC4，形状复杂（包含多个内腔和曲面），尺寸精度要求高（IT6级）。任务：（1）设计零件的数控加工工艺路线，包括粗加工、半精加工和精加工；（2）选择合适的刀具材料及切削参数；（3）说明加工过程中需注意的问题（如热处理、防振等），并绘制加工示意图。三、自动化控制系统设计题（共2题，每题25分）6.题6（PLC控制系统设计）背景：某食品包装厂需设计一套自动化包装生产线，包括物料输送、称重、封口和计数功能。要求系统具备故障检测和紧急停机功能。任务：（1）设计PLC控制系统的硬件架构，包括输入输出模块和传感器选择；（2）编写关键控制流程的梯形图逻辑（如称重过载报警）；（3）说明系统的安全联锁设计。7.题7（机器视觉检测系统设计）背景：某电子产品制造企业需设计一套机器视觉检测系统，用于检测电路板上的焊点缺陷（如虚焊、漏焊）。检测精度要求达到0.1mm。任务：（1）设计视觉检测系统的硬件配置（包括相机、光源和图像采集卡）；（2）说明图像处理算法（如边缘检测、阈值分割）的应用；（3）绘制系统工作流程图。答案与解析1.题1答案与解析（1）总体结构设计：采用六轴机械臂+履带式移动平台，控制系统采用工业PC+运动控制卡。机械臂选用国产FANUC流派机器人，移动平台采用液压驱动，传感器包括激光雷达（导航）和力传感器（抓取防坠）。（2）传感器选择：激光雷达用于SLAM导航，视觉传感器用于识别包裹位置和抓取姿态。（3）运动简图及流程：简图需标注机械臂关节、移动平台及传感器位置；流程包括：机器人启动→激光雷达扫描环境→路径规划→移动至包裹处→视觉识别抓取→放置至目标位置。2.题2答案与解析（1）机械结构设计：采用液压缸驱动，皮带传动，防静电导轨支撑电池包。（2）安全防护措施：安装光电传感器防碰撞，设置急停按钮，过载时液压缸自动回缩。（3）关键参数计算：承载能力需大于120kg，传输速度0.5m/s，简图需标注动力源、传动轴和支撑结构。3.题3答案与解析（1）机械臂及末端执行器：选用ABB四轴机器人，末端安装柔性夹爪+砂轮主轴。（2）工艺参数分析：砂轮转速影响表面光洁度，进给速度影响效率，需通过实验优化。（3）优化方案：采用自适应控制调节进给速度，简图需标注传感器反馈和参数调整模块。4.题4答案与解析（1）注塑工艺参数：模温60℃，保压压力10MPa，冷却时间15s。（2）模具设计：采用双分型面，防止溢料；简图需标注浇口位置和排气槽。（3）减少翘曲措施：分阶段冷却，添加嵌件平衡收缩。5.题5答案与解析（1）加工工艺路线：粗加工→淬火→半精加工→精加工（电解抛光）。（2）刀具选择：PCD刀具，切削速度50m/min。（3）注意事项：热处理前去除毛刺，精加工时防振。6.题6答案与解析（1）PLC硬件架构：西门子S7-1200，输入模块接传感器，输出模块接电机。（2）梯形图逻辑：称重模块超限触发报警信号。（3）安全联锁：急停按钮断开所有输出，防止意外运行。7.题7答案与解析（1）硬件配