（全国职业技能比赛：高职）GZ013数字化设计与制造赛项赛题第6套教师赛M1.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6）

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，对产品中的刀头（附件1装配简图件9）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，手工测量产品中的锁紧盒（附件1装配简图件7），绘制三维模

型，根据使用功能和安装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）刀头、锁紧盒，Z3格式和stp格式。

（2）产品三维装配模型，Z3格式和stp格式。

3.提交位置

将以上2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：

为获得比较合理的切削转速，为电机输出端设计一个减速机构，电机转速9000r/min，传动比18—30；为保持铅笔在卷削过程中的平稳性，对铅笔锁紧盒（附件1装配简图件7）内部夹紧机构进行创新设计，生成创新设计

后的传动机构以及夹紧机构的三维模型。

子任务2：

对锁紧气缸安装支架进行有限元力学分析；将优化后的三维零件

重新虚拟装配，完成铅笔机的运动仿真并对产品创新设计进行验证。

请按照如下要求，对创新优化后的锁紧气缸安装支架进行有限元分析。

（1）锁紧气缸安装支架材料为：

某钢材，密度8710kg/m3，泊松比0.32，弹

性模量3.89E+10N/m2;

（2）锁紧气缸与锁紧气缸安装支架装配面设定为“固定”约束；

（3）在铅笔锁紧时，气缸的气压为0.6MPa，该气压可以认为均匀的施加在

锁紧气缸安装支架上；

（4）对锁紧气缸安装支架进行静力分析，可认为锁紧气缸安装支架在锁紧

铅笔时未发生弯曲变形。

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

请根据上述条件对锁紧气缸安装支架划分合适的网格，进行受力分析，生

成带有“应力云图”的pdf格式分析报告。

1.设计要求

（1）传动、夹紧机构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）对锁紧气缸安装支架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。

（3）根据该铅笔机的工作原理对整个装配体进行虚拟运动仿真，展示铅笔

机的工作过程，机构运行情况，并导出产品360°旋转展示动画，时长10-15秒。

2.提交材料

（1）传动机构、夹紧机构（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（锁紧气缸安装支架），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：

生成产品的爆炸图（彩图）;绘制产品装配图及传动、夹紧机构

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）运动仿真包含铅笔机的整个运动过程。

（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）传动机构、夹紧机构（优化）的相关零件的二维工程图，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）

7

6

5

8910

11121314

可15

16

17

4

3

2

18

19

20

21

22

22

GB/T70.-2008

螺JM3X8

4钢

2

QB）-2

基座

LY12CZ

20|

GB/T70.-2008

蝶钉M6X15

钢

19

QBJ-1

电机

18

GB/T70.1-2008

螺打M6X25

钢

17

GB/T65-2016

开槽圆柱头螺钉M4X25

的

16

GB/T70.-2008

螺钉M6X60

钢

电机支架

LY12CZ

晋

器

电机安装板

LYi2CZ

链接块

塑料

12

螺钉M4X16

钢

轴套

塑料

旋转刀架

LY12CZ

刀头

合金钢

轴膏支架

LY12CZ

锁紧盒

LY12CZ

6

QBIP

气缸安装板

LY12CZ

GB/T878-2007

开槽无头螺钉M6X60

钢

GB/T5782-2016

螺检M8X30

钢

QBJ-01

锁紧气缸安装板

LY12CZ

DSNU-12-80-P-A-MA

气缸

ADN-12-15-I-P-A

缩进气缸

序号

代号

名称

数量材料

重量

备注

细

常规

铅笔机结构简图

标记

处数

分区

更改交件号

签名

月.

设计

标准化

阶段标记

重量（Kg

比例

1.5:

1

审核

工艺

批准

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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

传动机构

锁紧机构（优化）

产品装配工程图

5

图样代号

QBJ-**

QBJ-**

QBJ-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，展示创新设计后的铅笔机；

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。

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