高职组 工业产品数字化设计与制造赛项赛题 第6套.docx
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高职组工业产品数字化设计与制造赛项赛题第6套
“2019年全国职业院校技能大赛”高职组
工业产品数字化设计与制造赛项赛题
(第六套)
工业产品数字化设计与制造赛项专家组
二〇一九年四月二十日
注意事项
1.参赛选手在比赛过程中应该遵守相关的规章制度和安全守则,如有违反,则按照相关规定在考试的总成绩中扣除相应分值。
2.参赛选手的比赛任务书用参赛证号、组别、场次、工位号标识,不得写有姓名或与身份有关的信息,否则视为作弊,成绩无效。
3.比赛任务书当场启封、当场有效。
比赛任务书按一队一份分发,竞赛结束后当场收回,不允许参赛选手带离赛场,也不允许参赛选手摘录有关内容,否则按违纪处理。
4.各参赛队注意合理分工,选手应相互配合,在规定的比赛时间内完成全部任务,比赛结束时,各选手必须停止操作计算机。
5.请在比赛过程中注意实时保存文件,由于参赛选手操作不当而造成计算机“死机”、“重新启动”、“关闭”等一切问题,责任自负。
6.在提交的电子文档上不得出现与选手有关的任何信息或特别记号,否则将视为作弊。
7.若出现恶意破坏赛场比赛用具或影响他人比赛的情况,取消全队竞赛资格。
8.请参赛选手仔细阅读任务书内容和要求,竞赛过程中如有异议,可向现场裁判人员反映,不得扰乱赛场秩序。
9.遵守赛场纪律,尊重考评人员,服从安排。
10.所有电子文件保存在一个文件夹中,命名为“工位号-上”,文件夹复制到赛场提供的两个U盘移动存储器之一中,装入信封封好,选手和裁判共同签字确认。
注意:
选手的加工程序要另存到两个U盘移动存储器另一个中的一个文件夹中,命名为“工位号-下”。
一、任务名称与时间
1.任务名称:
某型快速夹具数据采集与再设计。
2.竞赛时间:
3.5小时。
二、已知条件
手动夹钳是一种手动进行操作,对物件进行加紧的机械装置。
也称为快速夹钳,是一种夹紧部件。
被广泛的应用在焊装,弯曲、打磨、检具,模具等工作场合。
按照形式分为水平夹钳,垂直夹钳,推拉式门拴式夹钳,直线运动夹钳,精密夹钳,重型自锁夹钳,挤压夹钳等。
现有某型水平夹钳,部分零件有实物。
原有压杆不符合人体工程学,需要将其改进,在压杆上端增加符合人体工程学的手柄。
从外观看,手柄曲面复杂需要用到逆向建模技术。
技术人员在复制过程中,采用了三维扫描、逆向建模技术,复制并制造出原型。
经力学、寿命和可靠性验证。
为验证需要按照快速夹具的原理设计必要零件,技术人员对该关键件原型进行创新设计并制造出样件,然后装机验证后。
本次竞赛模拟该零件的复制、创新过程。
制造材料选用铝合金材质,利用数控加工和简单钳加工完成样件制造
1.某型手动夹钳说明
图1是常见的快速夹具产品的图片。
技术人员依据原理设计了对该关键件设想多种外形结构。
图6为一种手柄设计外形照片。
图1常用的快速夹具
比赛现场,提供图3图4图5图6图7零件。
图3底座(提供)图4顶杆(提供)图5压杆(提供)
图6手柄模型(提供)图7塞打螺栓(提供)
快速夹具(肘节夹具)夹紧原理
当连杆与连架杆的两铰接点和其中一连架杆与机架的铰接点,三点同在一直线时,机构处于死点位置。
这时,被压紧的工件,无论有多大的反力(除破坏性反力),也无法使机构变动。
于是压头也就不会松开。
这就是机械力学中的死点夹紧原理。
图8机构简图
1.为了避免在使用中,因外力负载变化和机械振动的影响,设计时,将中间铰接点,略偏于其它两铰接点连线的内侧,以确保在最大夹紧力的情况下,始终保持夹具机构锁定在稳定状态而不松脱。
2.夹紧力是指夹具在锁定位置,不产生机械变形的情况下,压头对工件的最大压紧力。
此压紧力产生于压头在力臂上调至距离安装座最近的位置。
压头对工件的压紧力随压头在力臂上的不同位置而变,当远离安装座时,压紧力减少。
三、数据采集与再设计任务、要求、评分要点和提交物
任务一、样品三维数据采集(20分)
参赛选手使用赛场提供的Win3DD-M三维扫描装置和样件,选手自行认定至三维扫描仪“标定成功”状态。
并将该状态截屏保存,格式采用图片jpg或bmp文件,文件命名为“saomiao-biaoding”。
“biaoding”是“标定”两个字的全拼。
注意:
文件名不得出现工位号。
提交:
电子文档,格式为jpg文件,文件名为“saomiao-biaoding”。
提交位置:
现场给定2个U盘中,分别建立以“工位号”命名的文件夹,将“saomiao-biaoding”存在其中一个U盘中的“工位号-上”命名的文件夹中的一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放。
注意:
文件夹只能以“工位号-上”命名,不得出现其他信息。
参赛选手使用自行认定“标定成功”的Win3DD-M三维扫描仪装置和附件,精心操作,完成给手柄零件实物(以比赛赛场提供实物为准)全表面的三维扫描,并对获得的点云进行相应舍去,剔除噪点和冗余点。
提交:
经过舍去后点云电子文档,格式为STL文件,文件命名为“saomiao-shoubing”。
“shoubing”是“手柄”二字的全拼。
提交位置:
存在以“工位号-上”命名的U盘文件夹中一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放。
提醒:
选手仅扫描图6所示手柄实物即可。
如选手为完成任务三方便,对赛场提供的其它实物扫描,并提交文件的话,选手文件命名为“saomiao-tu2”,但不做评分依据。
提交位置为以“工位号-上”命名的文件夹中一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放。
分值指标分配如下:
指标
扫描仪采集系统调整
正面主体完整性、处理效果
正面局部特征完整性、处理效果
背面主体完整性、处理效果
背面局部特征完整性、处理效果
转(圆)角特征完整性、处理效果
分值
5
4
3
3
2
3
评分标准:
将选手提交的扫描数据与标准三维模型各面数据进行比对,组成面的点基本齐全(以点足以建立曲面为标准),并且平均误差小于0.06为得分。
平均误差大于0.10为不得分,中间状态酌情给分。
注意:
标志点处不作评分,未扫描到的位置不可以进行补缺。
任务二、三维建模(25分)
选手使用计算机预装软件,利用“任务一”得到的数据,完成手柄零件图4的外形三维建模。
注意:
(1)合理还原产品数字模型,大面造型要求拆分合理,流线、转角衔接圆润,满足加工工艺要求。
整体拟合不给分。
(2)实物的表面特征不得改变,三维数字模型比例(1:
1)不得改变。
(3)实物的孔表面可做光滑处理。
提交:
手柄零件数字模型的建模源文件和“STP”格式文件,及对齐坐标后用于建模的“STL”文件,文件命名为“jianmo-shoubing”“jianmo-STL”。
提交位置:
保存在以“工位号-上”命名的U盘文件夹中一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放。
数字模型精度对比:
利用GeomagicControl软件功能,做出数字模型精度对比报告(GeomagicControl报告)。
选手逆向建模完成后,使用“GeomagicControl”软件分别进行模型的3D比较(建模STL与逆向结果)、2D比较(指定位置)及创建2D尺寸(指定位置并标注主要尺寸),创建“pdf”格式分析报告。
注意:
对比报告配分将与创新设计说明结合给出。
详见任务三分值指标分配。
提交:
对比文件采用“pdf”格式文件,文件命名为“jianmo-duibi”。
提交位置:
保存在以“工位号-上”命名的U盘文件夹中一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放。
分值指标分配如下:
指标
数据定位合理性
模型合理的完整性
分型线合理性
曲面拆分合理性
曲面光顺度
局部特征精度
装配特征选取
分值
2
5
2
5
3
5
3
评分标准:
将选手创建的模型与扫描三维模型各面数据进行比对,平均误差小于0.08。
面的建模质量好、合理拆分曲面、面与面之间拟合度高的得分。
平均误差大于0.20不得分,中间状态酌情给分。
任务三、产品创新设计(25分)
根据“任务二”的数字模型,产品创新设计给定优化条件表述如下:
压杆的头部和符合人体工程学的手柄连接。
要求:
①手柄和压杆有合理的连接关系,结构合理,符合机械加工工艺和装配。
②设计快速夹头的缺失零件设计实现装置功能,并在设计说明书中说明缺失零件的关键尺寸。
注意:
(1)以上2项创新设计要编写创新设计说明,采用文字或结合补充插图形式,描述创新设计思路和意图;要求:
逻辑性强,字体工整,文面整洁。
(2)创新设计说明,应采用技术术语,言简意赅。
符合创新设计说明(附件2)要求。
(3)创新设计要充分利用竞赛给定的条件和工具。
注意:
(1)选手提交创新设计方案要编写创新设计说明,可采用文字或结合补充插图形式,描述创新设计思路和意图;要求:
逻辑性强,字体工整,文面整洁。
(2)创新设计说明,应采用技术术语,言简意赅。
符合创新设计说明(附件2)要求。
(3)创新设计要充分利用竞赛赛场给定的条件和工具。
提交:
1.三维创新设计源文件和“STP”格式文件,文件命名为“sheji-shoubing”。
2.电子稿创新设计说明。
文件不准做任何文字、记号、图案特殊标记。
否则按违规处理。
提交位置:
保存在以“工位号-上”命名的U盘文件夹中一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放。
分值指标分配如下:
指标
外观创新设计
局部特征创新设计
人性化创新设计
数字模型对比(报告)
创新设计说明
分值
6
6
5
3
5
评分标准:
根据创新设计方案的可行性、合理性和零件的工艺性,评分裁判投票打分,去掉最高分和最低分,取其余平均值。
任务四、数控编程
根据“任务三”给出支架的数字模型,选手根据赛场提供的机床、刀具、毛坯,选择合适软件和加工工艺对创新后产品进行数控编程。
毛坯尺寸和加工刀具,见附件3工业产品数字化设计与制造赛项刀具、工具、量具及附件清单(纸质)。
选择合适的软件对产品进行数控编程,生成加工程序。
提交加工工件的数控编程程序,文件命名为“biancheng-shoubing1、biancheng-shoubing2”等,与任务三的文件命名相对应。
提交位置:
给定2个U盘中,各存一份,即保存在以“工位号-上”命名的U盘文件夹中一份,再另保存在以“工位号-下”命名的另一U盘中一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放;
编制加工工艺卡(或工序卡)。
提交位置:
给定2个U盘中,各存一份,即保存在以“工位号-上”命名的U盘文件夹中一份,再另保存在以“工位号-下”命名的另一U盘中一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放。
注意:
本项任务仅要求对创新后产品进行编程和加工。
分值指标分配说明:
任务四的数控编程部分提交的成果文件,不做为评分依据。
评分裁判仅以加工后提交成果实件做为打分依据。
提醒1:
文件名必须按要求相应保存。
提交位置:
给定2个U盘中,各存一份,即保存在以“工位号-上”命名的U盘文件夹中一份,再另保存在以“工位号-下”命名的另一U盘中一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放。
其它地方若有存放,应清除。
提醒2:
任务一-任务四的职业素养分不单独设置。
如果选手违反职业道德、竞赛纪律,或违反安全操作过程,损害设备、工夹具行为出现,后果较严重。
现场裁判有权作出在2~3分以内倒扣分或暂时终止选手竞赛。
提醒3:
任务五赛场,电脑中不安装设计软件,根据竞赛第一阶段(上半场)竞赛编制的数控程序,进行数控加工。
任务五、数控加工(12分)
1.按加工要求,将比赛现场给定的毛坯装夹、找正。
把已经完成的数控编程程序通过赛场提供传输软件向机床输入,完成特定工作任务。
2.制定加工工艺和说明
制定加工工艺,填写完成附件4加工工艺卡(纸质)和附件5加工工艺说明(纸质)。
要求:
(1)字体工整,文面整洁。
(2)按附件5加工工艺说明要求,进行描述。
注意:
1.选手应充分利用比赛现场给定的条件,完成本项任务。
2.选手仅对创新后样件进行加工。
否则不计分。
分值指标分配如下:
指标
曲面尺寸精度
曲面加工粗糙度
配合及尺寸公差
加工工艺(文件)完整性及合理性
分值
4
3
3
2
评分标准:
粗糙度高于等于Ra3.2,平均误差小于0.05的面得分;平均误差大于0.10的面不得分,中间状态酌情给分;可以得分的面,粗糙度为Ra6.3或品相较差的面减半得分,粗糙度为Ra12.5或品相差的面得1/4分,粗糙度低于Ra12.5的面不得分。
任务六、职业素养(8分)
主要考核竞赛队在本阶段竞赛过程中的以下方面:
(1)设备操作的规范性;
(2)工具、量具的使用;
(3)现场的安全、文明生产;
(4)完成任务的计划性、条理性,以及遇到问题时的应对状况等。
分值指标分配如下:
指标
设备操作规范性
工量具使用规范性
现场安全
文明生产
分值
3
2
2
1
评分方法:
该模块扣分由二位现场裁判共同提出,负责现场裁判工作的副裁判长(或负责人)复核并同意。
注意:
若由于明显违反职业道德、竞赛纪律或违反安全操作过程,损害机床、工夹具行为出现,后果较严重,职业素养模块判罚为零分或取消比赛资格。
特别提醒:
编制程序及其它过程性电子文档统一存于D盘根目录下以工位号作为文件名的文件夹中,以便工作人员清除,其它地方不准存放。
任务七、样件装配验证(10分)
将任务5加工部分得到的样件,与给定零件装配为一个整体机构,紧定牢固。
装配机可以在测试台上测试其工作性能。
本项任务主要考核选手零件组装和机构装配验证方面的能力。
提交:
将装配后样件装入给定的贴有“工位号”的信封内;加工工艺卡和加工工艺说明共同装入给定的贴有“工位号”的信封内。
工件、加工工艺卡和说明以及信封上不准标记任何文字、记号、图案等符号。
分值指标分配如下:
指标
装配互换性验证
运行验证
分值
6
4
评分标准:
评分裁判投票打分,去掉最高分和最低分,其余分取平均值。
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