（全国职业技能比赛：高职）GZ013数字化设计与制造赛题20套学生赛M1M2.docx

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竞赛任务书

2023年全国职业院校技能大赛

DigitalDesignandManufacturing

赛项编号：

GZ013

赛项名称：

数字化设计与制造（学生赛）

赛项组别：

高职组

竞赛模块：

M1-数字化设计

竞赛时间：

240分钟

（赛题1）

2023年8月

（A4，共8页）

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M1模块竞赛任务书1/8

一、竞赛准备

请你在计算机D盘上以“M1-赛位号”建立1个文件夹，在文件夹下以“1-

逆向建模与实物测量”“2-创新设计与CAE分析”“3-工程图绘制与产品展示”

建立3个子文件夹，M1模块的竞赛作品按任务书要求存入对应子文件夹中，并作为评分的唯一依据。

文件名不得出现工位号，文件不准做任何文字、记号、图案特殊标记，否则按违规处理。

所有提交材料除了动画视频其他一律上传PLM

系统。

二、竞赛资源

1.竞赛任务书；

2.M1模块电子文件位于D盘文件夹：

M1-TG。

三、竞赛任务

M1模块竞赛工作流程如图1所示。

创新设计与CAE分析

工程图绘制与产品展示

逆向建模

与实物测量

图1工作流程图

（一）任务一逆向建模与实物测量（10分）

情境描述：

请你分别以测绘员、三维造型师的角色，完成以下3项子任务：

子任务1：

利用赛场给定软件，对产品中的导轮支架、导轮摆臂2个零件的STL格式数据进行逆向建模，并对照实物结合手工测量数据还原零件重要部位的

尺寸精度和几何公差。

子任务2：

对产品的实物关键部位进行测量获取产品重要尺寸信息。

利用通用测量工具，手工测量产品中的阀体、阀芯零件，绘制三维模型，根据使用功

能确定产品零件重要部位的尺寸精度和几何公差。

子任务3：

利用逆向建模和测绘建模的数据模型和现场提供的stp模型，并

调用标准件结合简图（附件1）对所有零件模型进行虚拟装配。

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M1模块竞赛任务书2/8

1.设计要求

（1）合理还原产品数字模型，对尺寸进行圆整处理，特征拆分合理，转角

衔接圆润。

（2）实物的表面特征不得改变，数字模型比例（1:

1）不得改变。

（3）标准件需要通过测量确定型号，并在软件标准件模型库中调用。

2.提交材料

（1）导轮支架、导轮摆臂，Z3格式和stp格式。

（2）阀体、阀芯，Z3格式和stp格式。

（3）产品三维装配模型，Z3格式和stp格式。

3.提交位置

将以上3类文件保存到“1-逆向建模与实物测量”子文件夹内。

（二）任务二创新设计与CAE分析（30分）

情境描述：

请你以机械设计工程人员的角色，根据任务一生成的三维模型、

设计资料，结合机械设计相关知识，完成以下2项子任务：

子任务1：

从提升产品耐用度和使用方便角度对摆臂和摆臂支撑进行合理优化，并设计简易的锁紧机构，可以使摆臂在工作状态下被锁定。

生成优化后的

摆臂和摆臂支撑以及新增创新优化后的三维模型。

子任务2：

对创新优化后的摆臂进行有限元力学分析，将优化后的三维零件

重新虚拟装配，完成运动仿真并对产品创新设计进行验证。

请按照如下要求，对创新优化后的摆臂进行有限元分析。

（1）摆臂材料为：

铝材6061，密度2720kg/m3，泊松比0.35，弹性模量

6.89E+10N/m2;

（2）请分析在摆臂处于极限位置时，摆臂的变形情况。

摆臂处于最高点时，

承受0N的压力，处于最低点时承受150N的压力；

（3）可认为摆臂与摆臂支撑配合面为固定约束。

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M1模块竞赛任务书3/8

1.设计要求

（1）摆臂和摆臂支撑优化之后使得结构紧凑、美观、合理，并符合加工的

可行性、工艺性、经济性等。

（2）压下导轮后P-A相通，锁紧机构可以随时锁紧。

解除压紧力之后，机

构恢复到原始工作状态。

（3）对摆臂设置合理的边界和约束条件，进行有限元受力分析，生成带有

“位移云图”的PDF格式分析报告。

（4）根据该阀的工作原理对整个装配体进行虚拟运动仿真，展示阀的各种

工作状态下的内部运动，并导出产品360°旋转展示动画，时长10-15秒。

2.提交材料

（1）摆臂（优化）、摆臂支撑（优化），锁紧机构零件（新增），Z3格式

和stp格式。

（2）产品三维装配模型（优化），Z3格式和stp格式。

（3）位移云图（摆臂），Z3格式和PDF格式。

（4）产品运动仿真动画，avi格式。

3.提交位置

将以上4类文件保存到“2-创新设计与CAE分析”子文件夹内。

（三）任务三工程图绘制与产品展示（20分）

情境描述：

请你以机械设计工程人员的角色，根据任务二生成的产品三维

模型，完成以下2项子任务：

子任务1：

生成产品爆炸图（彩图）；绘制产品装配工程图；阀芯、阀体的二

维工程图。

子任务2：

采用图文结合的方式编制包含创新设计、运动仿真、有限元分析

等内容的创新设计报告，展示创新后的产品功能和特点。

1.设计要求

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M1模块竞赛任务书4/8

（1）零件与装配须符合机械制图的国家标准中的规定。

要求结构表达完整，

图形清晰，看图方便，尺寸标注做到规范、正确，排列整齐。

（2）创新设计内容包含创新件的设计思路和工作原理。

（3）运动仿真包含阀的各种运动状态的工作原理说明。

（4）有限元分析包含位移云图的结果分析，提出改进方案。

（5）创新报告要求逻辑性强，言简意赅，采用规范技术术语，排版整齐美

观。

2.提交材料

（1）产品爆炸图（彩图）,JPG格式。

（2）产品装配工程图，dwg格式和PDF格式。

（3）阀芯、阀体，二维工程图的dwg格式和PDF格式。

（4）创新设计报告，word格式和PDF格式。

3.提交位置

将以上4类文件保存到“3-工程图绘制与产品展示”子文件夹内。

四、附件

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M1模块竞赛任务书5/8

附件1装配简图

（样题仅作示例，具体参见正式竞赛任务书）

1011

789

◎

6

5

4

3

2

1

2

11

GB/T119.1

Bx12

10

JKHXF-06

题

45

9

JKHXF-05-01

0235

8

JKHXF-05-02

0235

7

GB/T1191

融×16

6

JKHXF-04

块

45

5

GB/T819.1-2000

Bx4

2

45

GB/T3452.1-2005

0题

整

JKHXF-03

醋

LY2

JKHXF-02

勉赣

64Mn

1

JKHXF-01

雕

LY12

腭

图号

名

量

材料

#

t#

备进

间

载和

耳

时

11

11

1

1I

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M1模块竞赛任务书6/8

附件2工程图绘制要求

工程图设计应符合ISO或GB机械制图相关技术标准，具有要求如下：

1.图层设置使用软件默认，线宽及标注样式符合国标。

2.选择合适的比例、图幅。

3.正确绘制并合理表达各零件图。

4.正确、完整、清晰、合理原则标注各零件图的一般尺寸。

5.根据各零件的特点，合理标注技术要求。

表1零件图标题栏填写要求

序号

项目

填写内容说明

1

赛题名称

数字化设计与制造赛项

2

日期

2023/8/8

3

材料

根据实物材料填写

4

图样名称

阀芯

摆臂（优化）

产品装配工程图

5

图样代号

JKHXF-03

JKHXF-09

JKHXF-00

6

比例

自定义

注：

上表内容为标题栏必备信息，每张零件图均需完整填写，信息缺失或错误将酌情扣分；标题栏内不得出现除上述规定填写内容以外的信息，否则视为以做标记形

式作弊，该图判零分。

附件3创新设计报告要求

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M1模块竞赛任务书7/8

请选手根据赛题要求，采用图文结合的方式编写创新设计报告，要求表述

专业、逻辑性强、技术术语规范、排版整齐美观，内容主要包括：

1.设计任务说明。

阐述一下产品创新背景，包括产品功能、存在缺陷等；

2.创新设计方案说明，包括创新设计思路及涉及到的知识点、关键技术，

创新设计流程，创新功能实现情况；

3.结合装配运动仿真，展示创新设计后的机控换向阀；

4.结合有限元力学分析结果，如有改进需要，进一步说明改进方案。

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M1模块竞赛任务书8/8

竞赛任务书

2023年全国职业院校技能大赛

DigitalDesignandManufacturing

赛项编号：

GZ013

赛项名称：

数字化设计与制造（学生赛）

赛项组别：

高职组

竞赛模块：

M2-数字化制造

竞赛时间：

180分钟

（赛题1）

2023年8月

（A4，共9页）

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M2模块竞赛任务书1/9

数控加工与产品验证

数控编程与仿真加工

成SPC质量控制图，分别计算每组样品平均值、极差、特征平均值、极差平均

一、竞赛准备

请你在计算机D盘上以“M2-赛位号”建立1个文件夹，在文件夹下以“4-协同设计与质量控制”、“5-数控编程与仿真加工”、“6-数控加工与产品验证”建立3个子文件夹，M2模块的竞赛作品按任务书要求存入对应子文件夹中，并作为评分的唯一依据。

文件名不得出现工位号，文件不准做任何文字、记号、图案特殊标记，否则按违规处理。

所有提交材料除了动画视频其他一律上传PLM

系统。

二、竞赛资源

1.竞赛任务书；

2.M2模块电子文件位于D盘文件夹：

M2-TG。

三、竞赛任务

M2模块竞赛工作流程如图1所示。

协同设计

与质量控制

图1工作流程图

（一）任务四协同设计与质量控制（10分）

情境描述：

请你分别以产品设计主管、设计人员和质量管控员的角色，完

成以下2项子任务：

子任务1：

依据模块1设计成果，按照协同设计理念，构建完整产品设计BOM，

分发相关协作任务，搭建BOM结构并准确上传图档，完成图档审核后导出BOM图

档（含产品样机、动画仿真、零件模型及工程图纸、爆炸图等）和BOM清单。

寸测量数据如表1所示，根据质量检测结果，采用均值-极差控制图（-R）形

子任务2：

生产线加工阀芯质量控制监测尺寸为∅1611（0（0）.（.）016（050）），形成了尺

值和上控制限（UCL）及下控制限（LCL），并绘制相应均值-极差控制图，根据

图形分析相关原因并给出解决方案，形成整体质量控制报告（请在“质量控制

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M2模块竞赛任务书2/9

答题纸”作答，见附件1）。

表1尺寸测量数据表

零件

阀芯

样品数量

N=15

时间间隔

检测频次

5次/件

测量特征

直径

∅16

UCL

LCL

次数样件

1

2

3

4

5

平值

极差R

1

15.93

15.92

15.94

15.95

15.96

2

15.9

15.92

15.91

15.92

15.92

3

15.89

15.9

15.91

15.9

15.88

4

15.86

15.87

15.88

15.86

15.88

5

15.82

15.83

15.82

15.8

15.81

6

15.9

15.92

15.91

15.92

15.92

7

15.96

15.97

15.97

15.98

15.99

8

15.97

15.98

15.97

15.98

15.99

9

15.9

15.92

15.91

15.92

15.92

10

15.89

15.9

15.91

15.9

15.88

11

15.86

15.87

15.88

15.86

15.88

12

15.81

15.82

15.82

15.8

15.78

13

15.85

15.86

15.87

15.85

15.92

14

15.8

15.81

15.82

15.79

15.99

15

15.81

15.79

15.81

15.77

15.78

1.设计要求

（1）订单创建与协同设计任务发布:

选手扮演企业负责人角色，根据M1设计内容，在赛场提供的PLM软件订单管理功能下创建订单和交付产品，并通过交

付产品向协同设计人员发布设计任务。

（2）产品BOM设计与图档管理：

选手扮演产品设计师角色，在协同设计功

能下构建完整的产品BOM，并在BOM中通过设计软件上传对应的图纸文件。

（3）设计验证任务：

选手扮演产品设计师角色，对需要做设计验证的产品发布设计验证任务，选手扮演仿真验证工程师，在设计验证模块下完成仿真验

证任务，并上传相关的仿真验证结果文件。

（4）设计图档审核：

选手扮演企业设计师角色，选择完成设计任务，并登

录客户（审核）账号，扮演客户角色，完成设计方案审批。

（5）作品导出：

在协同设计任务下导出BOM表单；在首页-【赛项相关】—

【导出作品】中导出自己的图文档和流程单文件。

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M2模块竞赛任务书3/9

2.提交材料

（1）BOM图档，含产品样机、动画仿真、零件模型及工程图纸、爆炸图等

原始文件，zip格式。

（2）BOM清单，各零件数量、材料等，Excel格式和pdf格式。

（3）流程清单，含产品设计评审、仿真验证等，Excel格式和pdf格式。

（4）质量控制答题纸，word格式和pdf格式。

3.提交位置

将以上4类文件保存到“4-协同设计与质量控制”子文件夹内。

（二）任务五数控编程与仿真加工（15分）

情境描述：

请你以数控编程工艺员的角色，完成以下2项子任务：

子任务1：

利用指定的机床、刀具、毛坯等加工条件和“任务3”输出的工程图纸，按照加工任务编制阀体零件的CAPP工艺过程卡（附件2）和加工工序

卡（附件3）。

子任务2：

利用CAM编程软件编制数控加工程序并完成仿真加工验证。

选手利用预装好的编程软件，正确导入机床、设置夹具、刀具清单、毛坯，完成数

控加工程序编制并进行仿真加工。

1.提交材料

（1）工艺过程卡、加工工序卡，PDF格式。

（2）阀体数控加工程序，Z3格式（刀路模拟）和TXT格式（程序代码）。

（3）阀体仿真加工录屏，avi格式。

2.提交位置

将以上4类文件保存在“5-数控编程与仿真加工”子文件夹内。

（三）任务六数控加工与产品验证（15分）

情境描述：

请你以数控加工操作员和质量检验员的角色，完成以下子任务：

子任务1：

利用现场给定机床及其加工条件，按要求完成阀体零件的数控加

工。

根据赛场提供的机床、夹具和毛坯，利用仿真加工验证后的数控程序完成

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M2模块竞赛任务书4/9

零件的加工，并保证零件的加工精度和表面粗糙度。

选手自行检测产品的加工

精度，并填写检测工序卡（附件4）。

子任务2：

将加工好的零件进行装配与调试，保证装配质量，并结合现场提

供的检测设备进行功能性验证。

验证内容如下：

（1）按压导轮能够正常实现气流换向。

（2）按压导轮回弹正常无滞留。

（3）加压1MPa后，整体无泄漏且换向正常。

1.提交材料

（1）检测工序卡，PDF格式。

（2）装配好的产品零件实物。

提交要求：

将装配好的产品零件按要求装入密封箱提交给当值裁判。

2.提交位置

将加工检测工序卡保存在“6-数控加工与产品验证”子文件夹内。

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M2模块竞赛任务书5/9

二、请分析控制图，说明原因与解决措施。

四、附件

得分

附件1质量控制答题纸

一、SPC质量控制图

得分

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M2模块竞赛任务书6/9

附件2工艺过程卡

工艺过程卡

工艺过程卡

产品型号

零件图号

产品名称

零件名称

共1页

第1页

材料牌号

毛坯种类

毛坯

外形

尺寸

每件毛坯

可制件数

每台件数

备注

工序号

工序名称

工序内容

车间

工

段

设备

工艺装备

工时/min

准终

单件

10

20

30

40

50

60

70

80

编制（日期）

审核（日期）

标准化（日期）

会签（日期）

标记

处数

更改文件号

签字

日期

标记

处数

更改

文件

号

签字

日期

附件3加工工序卡

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M2模块竞赛任务书7/9

2023年数字化设计与制造

产品型号产品名称

机械加工工序卡片

零（部）件图号

零（部）件名称

第页

工序号工序名称车间材料牌号

毛坯种类毛坯外型尺寸每坯件数每台件数

设备名称设备型号设备编号同时加工件数

（工序图）

夹具编号夹具名称冷却液

工位器具编号工位器具名称

工步

工步内容

主轴转速（转/分）

走刀量毫米/转

吃刀深度（毫米）

走刀次数

工艺装备

切削速度

（米/分）

描图

描校

底图号

编制（日期）

审核（日期）

批准（日期）

标记

处数

更改文件号

签字

日期

标记

处数

更改文件号

签字

日期

附件4检验工序卡



检验工序卡

检验工序卡

机型

零件名称

零件号

工序名称

工序号

2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M2模块竞赛任务书8/9

共页

第页

序号

测量项目

尺寸要求

实测尺寸

检测结果

测量工具

名称

规格（mm）

编制（日期）

审核（日期）

标准化（日期）

会签（日期）

标记

处数

更改文件号

签字

日期

备注：

1.测量项目指工程图中带有公差要求的尺寸。

2.测量结果指对比尺寸要求，实测尺寸是否超差，如果超