(全国职业技能比赛:高职)GZ013数字化设计与制造赛项赛题库10套教师赛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-J
赛项名称:
数字化设计与制造(教师赛)
赛项组别:
高职组
竞赛模块:
M1-数字化设计
竞赛时间:
180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
创新设计
与CAE分析
工程图绘制
与产品展示
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。
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。
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,对产品中的齿轮轴、齿条活塞杆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,手工测量产品中的缸体、配气盘2个零件,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。
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
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
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。
(4)不得使用整体拟合功能。
2.提交材料
(1)齿轮轴、齿条活塞杆,Z3格式和stp格式。
(2)缸体、配气盘,Z3格式和stp格式。
(3)产品虚拟装配,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旋转速度的角度对齿轮轴、齿条活塞杆进行
合理优化。
生成优化后的齿轮轴、齿条活塞杆三维模型。
子任务2:
对创新优化后的齿轮轴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,对创新优化后的齿轮轴进行有限元分析。
(1)齿轮轴材料为:
某工具钢,密度8160kg/m3,泊松比0.32,弹性模量
2.89E+10N/m2;
(2)齿轮轴与轴承装配面设定为“滚轴/滑块”约束;
(3)在齿轮轴输入端施加80Nm恒定扭矩,该扭矩可认为均匀施加在输入端
圆柱表面;
(4)对齿轮轴进行静力分析,可认为齿轮轴在扭矩作用下未发生扭转,即
在齿轮轴两端施加了“固定”约束。
请根据上述条件对齿轮轴划分合适的网格,进行受力分析,生成带有“应
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
力云图”的pdf格式分析报告。
1.设计要求
(1)齿轮轴、齿条活塞杆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)在气缸气体压力不变的条件下,气体推动齿轮齿条旋转速度加快。
(3)对齿轮轴设置合理的边界和约束条件,进行有限元分析,生成应力云
图。
(4)根据气缸的工作原理对整个装配体进行虚拟运动仿真,展示气缸工作
状态下的外部和内部运动,并导出产品360°旋转展示动画,时长10-15秒。
2.提交材料
(1)齿轮轴、齿条活塞杆(优化),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)应力云图(齿轮轴),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;绘制齿轮轴、
齿条活塞杆的二维工程图。
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
(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。
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
(2)创新设计内容包含创新件的设计思路和工作原理。
(3)运动仿真包含气缸运动状态的工作原理说明。
(4)有限元分析包含应力云图的结果分析,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)齿轮轴、齿条活塞杆,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。
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
四、附件
附件1装配简图
(样题仅作示例,具体参见正式竞赛任务书)
26
XZ06-12
罐
ZnAI10-2
25
GB/T819.1-2016
M.6X5
0235
24
XZ0G-11
直溶
整
23
XZ06-10
R
1
ZnA110-2
22
XZ06-09
R
糖
21
GB/T10708.1-2000
YWY4X19X3
20
B/T13632-2019
0F208X15008-6-1
PTFE
19
XZ0G-08
载
2
8
XZ0G-07
研
2
K18N9
n=1z=16t=20*
17
GB/T3452.1-2005
05X1.8
2
16
GB/T65-2013
物M5X6
2
0735
15
B982-77
射赣10
2
14
GB/T6177.1-2016
MOX1
2
0235
13
菜程RB1007
2
12
GB/T70.1-2008
数M5X14
8
0235
11
XZ06-06
程
ZnA110-2
10
XZ0G-05
1
糖
9
GB/T276-20B
61801-2
8
GB/T70.2-2015
4MY5X8
6
0235
7
XZ06-04
程
2A12
6
GB/T119,1-2000
3X8n6
35
5
XZ06-03
1单
1
35CrMo
n=1z=1=70
GB/T70.1-2008
勤M₄X14
6
0235
3
GB/T276-20B
61905-2Z
2
XZ06-02
年
2A12
XZ06-01
雄
2A12
解
号
书
疑
材料
(#
注
1
旋装气血装配简图
耗H
f
键
11
111
111
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
赛项名称
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
齿轮轴
齿条活塞杆(优化)
产品装配工程图
5
图样代号
XZQG-03
XZQG-07
XZQG-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。
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
附件3创新设计报告要求
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,展示创新设计后的气缸;
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-J
赛项名称:
数字化设计与制造(教师赛)
赛项组别:
高职组
竞赛模块:
M2-数字化制造
竞赛时间:
120分钟
(赛题1)
2023年8月
(A4,共7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1/7
3D打印与产品验证
产线运行与虚拟调试
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-产线运行与虚拟调试”“6-3D打印与产品验证”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。
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。
质量控制图,分别计算每组样品平均值、极差、特征平均值、极差平均值和上
量数据(子)如(任)表(务)1
(2)所(:
)示,根据质量检测(生产线加工齿轮轴)结(质)果,采用(量控制监)均(测)值(尺)-寸极为差∅控(25)图(.01)3(,形-R)(成)形成S(了尺寸)PC(测)
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“质量控制答题纸”
作答,见附件1)。
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2/7
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
∅25
UCL
LCL
次数样件
1
2
3
4
5
平值
极差
R
1
24.93
24.92
24.94
24.95
24.96
2
24.9
24.92
24.91
24.92
24.92
3
24.89
24.9
24.91
24.9
24.88
4
24.86
24.87
24.88
24.89
24.88
5
24.91
24.86
24.89
24.89
24.91
6
24.9
24.92
24.91
24.92
24.92
7
24.96
24.97
24.97
24.98
24.99
8
24.97
24.98
24.97
24.98
24.99
9
24.9
24.92
24.91
24.92
24.92
10
24.89
24.9
24.91
24.9
24.88
11
24.89
24.87
24.88
24.86
24.88
12
24.89
24.87
24.89
24.88
24.9
13
24.89
24.86
24.87
24.85
24.92
14
24.87
24.89
24.89
24.89
24.99
15
24.88
24.89
24.88
24.87
24.88
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3/7
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)任务五产线运行与虚拟调试(15分)
情境描述:
请你以产线生产调度员的角色,完成以下2项子任务:
子任务1:
生产虚拟调试:
提供“夹持给定数据”,根据“物料块”形状特点自主设计夹持手爪部分,设计的夹持手爪能够与“夹持给定数据”完全配合,
应具有良好的装夹能力。
子任务2:
组合好的夹持装置能与“手臂给定数据”完全装配,装配体能够
实现虚拟产线动作的运动调试。
所有制作的数据类型文件通过PLM系统上传。
1.设计要求
(1)夹具设计:
通过给定的“夹持给定数据”和“物料块”从结构配合和
应用角度设计夹持手爪,并进行整体装配。
(2)虚拟机器人运动调试:
根据提供的“机器人给定数据”与上一步设计的“夹持手爪”文件进行组合装配,结合机器人虚拟调试模块功能,合理设计
机器人抓取物料的运动轨迹;操作步骤如下:
A.机器人手臂抓起物料区中的黄色物料;
B.将物料移动到机床操作区;
C.机器手臂旋转和移动,将物料调整到适合加工区域。
将虚拟仿真原文件
提交至PLM系统指定位置。
2.提交材料
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4/7
(1)夹持手爪数据模型,Z3格式和stp格式。
(2)夹持装置与手臂给定数据装配模型,Z3格式和stp格式。
(3)虚拟产线运动录屏,MP4格式。
3.提交位置
将以上3类文件保存在“5-产线运行与虚拟调试”子文件夹内。
(三)任务六3D打印与产品验证(15分)
情境描述:
请你以增材制造设备操作员的角色,完成以下子任务:
子任务1:
根据创新完成的齿轮轴、齿条活塞杆零件,生成相应的STL数据模型,结合赛场提供的LCD光固化成型机的打印参数、利用配套的切片软件,合理
摆放数据模型、正确添加支撑,进行分层处理后输出打印文件。
子任务2:
针对现场提供的LCD光固化成型机、进行打印前的设备准备工作,具体如下:
安装料槽并固定在工作台,将平台调平,保证平台与投影光源平行,
按要求添加树脂材料,导入数据开始光固化打印。
子任务3:
将打印成型的齿轮轴、齿条活塞杆产品利用现场给定的工具完成后处理操作并进行产品的装配和验证。
选手自行检测产品的加工精度,并填写
检测工序卡(附件2)。
验证内容如下:
(1)齿轮轴能够与缸体、转盘等完全配合。
(2)实现整体机构运动功能。
1.提交材料
装配完成的打印产品零件实物。
2.提交要求
将装配好的打印产品零件按要求装入密封箱提交给当值裁判。
3.提交位置
将处理后的打印文件保存在“6-3D打印与产品验证”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5/7
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6/7
附件2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
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,如果超差填“不合格”,不超差填“合格”。
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7/7
竞赛任务书
2023年全国职业院校技能大赛
DigitalDesignandManufacturing
赛项编号:
GZ013-J
赛项名称:
数字化设计与制造(教师赛)
赛项组别:
高职组
竞赛模块:
M1-数字化设计
竞赛时间:
180分钟
(赛题2)
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
创新设计
与CAE分析
工程图绘制
与产品展示
图1工作流程图
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
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- 全国 职业技能 比赛 高职 GZ013 数字化 设计 制造 赛项赛 题库 10 教师 M1M2
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