GZ013 数字化设计与制造赛题（教师赛）-2023年全国职业院校技能大赛赛项赛题

202023年全国职业院校技能大赛DigitalDesignandManufacturing赛项编号：GZ-013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分钟竞赛任务书（样题10）2023年4月（A4，共10页）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。逆向建模逆向建模与实物测量创新设计与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，对产品中的卷笔刀旋转刀架零件（附件1装配简图中件10）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，手工测量电机和产品中锁紧机构（附件1装配简图中件7）和锁紧气缸（附件1装配简图中件1），根据使用功能和安装要求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）卷笔刀旋转刀架，源文件格式和stp格式。（2）产品三维装配模型，源文件格式和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；设计一个铅笔锁紧机构（附件1装配简图中件7）和锁紧气缸（附件1装配简图中件1）之间的连接机构，保证锁紧机构能够夹紧和松开，生成优化后的传动机构以及连接机构的三维模型。子任务2：轴套支架（附件1装配简图中件8）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。1.设计要求（1）传动机构、连接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）对轴套支架选择合适的材料、分析受力情况、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、连接机构（优化后的三维模型），源文件格式和stp格式。（2）铅笔机的产品模型，源文件格式和stp格式。（3）轴套支架底座的应力云图，源文件格式和PDF格式。（4）产品运动仿真动画，源文件格式和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，绘制产品装配图及传动机构、连接机构的二维工程图。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。（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,源文件格式和PDF格式。（2）产品装配图，源文件格式和PDF格式。（3）传动机构、连接机构（创新设计后）的相关零件的二维工程图，源文件格式和PDF格式。（4）创新设计报告，源文件格式和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、附件附件1装配简图（样题仅作示例，具体参见正式竞赛任务书）附件2CAE分析应力云图请选手根据结构机构运动的工况，在工作状态下轴套支架的有限元分析，并完成下表的填空。贴应力云图截图步骤情况说明受力分析产品材料网格划分约束设置载荷设置应力云图附件3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：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2023/4/83材料根据实物材料填写4图样名称传动机构连接机构装配图5图样代号QBJ-QBJ-M1-0006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4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.结合附件2有限元力学分析结果，如有改进需要，进一步说明改进方案。

附件5安全文明素养现场评价表

序号内容倒扣分选手编号扣分原因扣分值选手签字裁判签字1在完成工作任务的过程中，因操作不当导致事故。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）2因违规操作损坏赛场提供的设备，污染赛场环境等严重不符合职业规范的行为。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）3扰乱赛场秩序，干扰裁判员工作。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）4没有按照比赛规程和任务书要求。比赛现场工具摆放不整齐、作业流程混乱、着装不规范。视情节扣总分1-2分。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）5其他视情节扣总分1-2分。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）202023年全国职业院校技能大赛DigitalDesignandManufacturing赛项编号：GZ-013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分钟竞赛任务书（样题10）2023年4月（A4，共7页）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。协同设计协同设计与质量控制产线运行与虚拟调试3D打印与产品验证图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）和BOM清单。子任务2：生产线加工基座质量控制监测尺寸为∅36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∅36UCLLCL次数样件12345平均值135.98636.01335.98636.01535.99236.02336.01336.0136.01536.018336.02436.01536.0336.01736.02436.02136.01336.0336.01536.018536.02536.01836.0236.0336.025636.0236.01336.0336.0336.018736.0236.02336.03536.02536.035836.0236.02336.01536.01536.018936.0236.01336.01536.01536.0181036.02436.02536.0336.02736.0261136.0236.02336.01536.01536.0181236.0236.02336.01536.01536.0181336.0236.02536.0236.01336.031436.02936.02536.0336.02736.0261536.02936.02536.02836.0336.0251.提交材料（1）BOM图档(含产品样机)，源文件格式和ZIP格式。（2）BOM清单，源文件格式和pdf格式。（3）质量控制答题纸，源文件格式和pdf格式。2.提交位置将以上3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：1.机器人手臂抓起物料区中的黄色物料；2.将物料移动到机床操作区；3.机器手臂旋转和移动，将物料调整到适合加工区域。虚拟仿真原文件提交至PLM系统指定位置。2.提交材料（1）夹持手爪数据模型，源文件格式和stp格式。（2）夹持装置与“手臂给定数据”装配模型，源文件格式和stp格式。（3）虚拟产线运动录屏文件，源文件格式和avi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：根据创新完成的传动机构的全部齿轮零件，结合赛场提供的LCD光固化成型机的打印参数、利用配套的设备操作软件，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。（一）提交材料装配好的打印产品零件实物。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。（二）提交位置将检测工序卡保存在“6-3D打印与产品验证”子文件夹内。四、附件附件1质量控制答题纸得分一、SPC质量控制图（1分）得分二、请分析控制图，说明原因与解决措施。（3分）附件2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判定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.评判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”。202023年全国职业院校技能大赛DigitalDesignandManufacturing赛项编号：GZ-013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分钟竞赛任务书（样题1）2023年4月（A4，共10页）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。逆向建模逆向建模与实物测量创新设计与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，手工测量产品中的齿轮轴、配气盘2个零件，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、配气盘，源文件格式和stp格式。（2）产品三维装配模型，源文件格式和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：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。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）在旋转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）根据旋转气缸的工作原理对整个装配体进行虚拟运动仿真，展示旋转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（优化后的三维模型），源文件格式和stp格式。（2）旋转气缸产品模型，源文件格式和stp格式。（3）应力云图，源文件格式和PDF格式。（4）产品运动仿真动画，源文件格式和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，绘制产品装配图及齿轮轴、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。（2）创新设计内容包含创新件的设计思路和工作原理。（3）运动仿真包含旋转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，源文件格式和PDF格式。（2）产品装配图，源文件格式和PDF格式。（3）齿轮轴、齿条活塞杆的二维工程图源文件格式和PDF格式。（4）创新设计报告，源文件格式和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、附件附件1装配简图（样题仅作示例，具体参见正式竞赛任务书）附件2CAE分析应力云图请选手根据结构机构运动的工况，在工作状态下齿轮轴的有限元分析，并完成下表的填空。贴应力云图截图步骤情况说明受力分析产品材料网格划分约束设置载荷设置应力云图附件3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：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2023/4/153材料根据实物材料填写4图样名称齿轮轴齿条活塞杆旋转气缸5图样代号XZQG-03XZQG-07XZQG-0006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4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，展示创新设计后的旋转气缸；4.结合附件2有限元力学分析结果，如有改进需要，进一步说明改进方案。附件5安全文明素养现场评价表

序号内容倒扣分选手编号扣分原因扣分值选手签字裁判签字1在完成工作任务的过程中，因操作不当导致事故。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）2因违规操作损坏赛场提供的设备，污染赛场环境等严重不符合职业规范的行为。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）3扰乱赛场秩序，干扰裁判员工作。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）4没有按照比赛规程和任务书要求。比赛现场工具摆放不整齐、作业流程混乱、着装不规范。视情节扣总分1-2分。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）5其他视情节扣总分1-2分。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）202023年全国职业院校技能大赛DigitalDesignandManufacturing赛项编号：GZ-013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分钟竞赛任务书（样题1）2023年4月（A4，共7页）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。协同设计协同设计与质量控制产线运行与虚拟调试3D打印与产品验证图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）和BOM清单。子任务2：生产线加工齿轮轴质量控制监测尺寸为∅25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∅25UCLLCL次数样件12345平均值124.9324.9224.9424.9524.96224.924.9224.9124.9224.92324.8924.924.9124.924.88424.8624.8724.8824.8924.88524.9124.8624.8924.8924.91624.924.9224.9124.9224.92724.9624.9724.9724.9824.99824.9724.9824.9724.9824.99924.924.9224.9124.9224.921024.8924.924.9124.924.881124.8924.8724.8824.8624.881224.8924.8724.8924.8824.91324.8924.8624.8724.8524.921424.8724.8924.8924.8924.991524.8824.8924.8824.8724.881.提交材料（1）BOM图档(含产品样机)，源文件格式和ZIP格式。（2）BOM清单，源文件格式和pdf格式。（3）质量控制答题纸，源文件格式和pdf格式。2.提交位置将以上3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：1.机器人手臂抓起物料区中的黄色物料；2.将物料移动到机床操作区；3.机器手臂旋转和移动，将物料调整到适合加工区域。虚拟仿真原文件提交至PLM系统指定位置。2.提交材料（1）夹持手爪数据模型，源文件格式和stp格式。（2）夹持装置与“手臂给定数据，装配模型，源文件格式和stp格式。（3）虚拟产线运动录屏文件，源文件格式和avi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、利用配套的设备操作软件，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。（一）提交材料装配好的打印产品零件实物。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。（二）提交位置将检测工序卡保存在“6-3D打印与产品验证”子文件夹内。四、附件附件1质量控制答题纸得分一、SPC质量控制图（1分）得分二、请分析控制图，说明原因与解决措施。（3分）附件2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判定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.评判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”。202023年全国职业院校技能大赛DigitalDesignandManufacturing赛项编号：GZ-013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分钟竞赛任务书（样题2）2023年4月（A4，共10页）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。逆向建模逆向建模与实物测量创新设计与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，手工测量产品中的齿轮轴、通盖2个零件，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、通盖，源文件格式和stp格式。（2）产品三维装配模型，源文件格式和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：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。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）在旋转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）根据旋转气缸的工作原理对整个装配体进行虚拟运动仿真，展示旋转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（优化后的三维模型），源文件格式和stp格式。（2）旋转气缸产品模型，源文件格式和stp格式。（3）应力云图，源文件格式和PDF格式。（4）产品运动仿真动画，源文件格式和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，绘制产品装配图及齿轮轴、通盖的二维工程图。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。（2）创新设计内容包含创新件的设计思路和工作原理。（3）运动仿真包含旋转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，源文件格式和PDF格式。（2）产品装配图，源文件格式和PDF格式。（3）齿轮轴、通盖，二维工程图源文件格式和PDF格式。（4）创新设计报告，源文件格式和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、附件附件1装配简图（样题仅作示例，具体参见正式竞赛任务书）附件2CAE分析应力云图请选手根据结构机构运动的工况，在工作状态下齿轮轴的有限元分析，并完成下表的填空。贴应力云图截图步骤情况说明受力分析产品材料网格划分约束设置载荷设置应力云图附件3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：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2023/4/153材料根据实物材料填写4图样名称齿轮轴通盖旋转气缸5图样代号XZQG-03XZQG-06XZQG-0006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4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，展示创新设计后的旋转气缸；4.结合附件2有限元力学分析结果，如有改进需要，进一步说明改进方案。附件5安全文明素养现场评价表

序号内容倒扣分选手编号扣分原因扣分值选手签字裁判签字1在完成工作任务的过程中，因操作不当导致事故。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）2因违规操作损坏赛场提供的设备，污染赛场环境等严重不符合职业规范的行为。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）3扰乱赛场秩序，干扰裁判员工作。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）4没有按照比赛规程和任务书要求。比赛现场工具摆放不整齐、作业流程混乱、着装不规范。视情节扣总分1-2分。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）5其他视情节扣总分1-2分。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）202023年全国职业院校技能大赛DigitalDesignandManufacturing赛项编号：GZ-013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分钟竞赛任务书（样题2）2023年4月（A4，共7页）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。协同设计协同设计与质量控制产线运行与虚拟调试3D打印与产品验证图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）和BOM清单。子任务2：生产线加工齿轮轴质量控制监测尺寸为∅14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∅1UCLLCL次数样件12345平均值113.9513.95613.97613.96713.959213.9713.9813.9913.9713.98313.95813.95613.97613.96713.959413.96813.96613.98613.97713.969513.9713.9713.9913.98113.971613.97213.97313.99113.97913.973713.97313.97513.99213.98113.975813.97513.97713.99413.98413.977913.96813.96613.98613.97713.9691013.97513.97713.99413.98413.9771113.9813.98113.99613.98613.9791213.98513.98313.99813.98713.98131414.0214.00114.0114.021414.0114.0614.00814.01514.061514.01214.01214.01114.01114.121.提交材料（1）BOM图档(含产品样机)，源文件格式和ZIP格式。（2）BOM清单，源文件格式和pdf格式。（3）质量控制答题纸，源文件格式和pdf格式。2.提交位置将以上3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：夹具设计：生产线产品发生变化需对新产品进行专用夹具设计，结合提供的“夹具设计给定文件”设计一款新夹具，对设计的夹具进行整体装配。给定新产品如下图1所示：图1新产品数字模型子任务2：产线虚拟调试：根据提供的“机器人给定数据”与设计好的的夹具体进行装配。合理设计机器人抓取物料的运动轨迹。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”与设计的“夹持手爪”文件进行装配，通过虚拟调试合理设计机器人抓取物料的运动轨迹；操作步骤如下：第一步：安装设计的“夹持手爪”夹具。第二步：机械手能够抓起储物平台上的“毛坯”物料。第三步：物料放置于圆盘上。2.提交材料（1）夹持手爪数据模型，源文件格式和stp格式。（2）夹持手爪与“手臂给定数据，装配模型，源文件格式和stp格式。（3）虚拟仿真产线运动录屏文件，源文件格式和avi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、利用配套的设备操作软件，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。（一）提交材料装配好的打印产品零件实物。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。（二）提交位置将检测工序卡保存在“6-3D打印与产品验证”子文件夹内。四、附件附件1质量控制答题纸得分一、SPC质量控制图（1分）得分二、请分析控制图，说明原因与解决措施。（3分）附件2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判定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.评判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”。202023年全国职业院校技能大赛DigitalDesignandManufacturing赛项编号：GZ-013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分钟竞赛任务书（样题3）2023年4月（A4，共10页）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。逆向建模逆向建模与实物测量创新设计与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，手工测量产品中的齿轮轴、盲盖2个零件，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、盲盖，源文件格式和stp格式。（2）产品三维装配模型，源文件格式和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：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。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）在旋转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）根据旋转气缸的工作原理对整个装配体进行虚拟运动仿真，展示旋转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（优化后的三维模型），源文件格式和stp格式。（2）旋转气缸产品模型，源文件格式和stp格式。（3）应力云图，源文件格式和PDF格式。（4）产品运动仿真动画，源文件格式和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，绘制产品装配图及齿轮轴、盲盖的二维工程图。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。（2）创新设计内容包含创新件的设计思路和工作原理。（3）运动仿真包含旋转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，源文件格式和PDF格式。（2）产品装配图，源文件格式和PDF格式。（3）齿轮轴、盲盖二维工程图，源文件格式和PDF格式。（4）创新设计报告，源文件格式和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、附件附件1装配简图（样题仅作示例，具体参见正式竞赛任务书）附件2CAE分析应力云图请选手根据结构机构运动的工况，在工作状态下齿轮轴的有限元分析，并完成下表的填空。贴应力云图截图步骤情况说明受力分析产品材料网格划分约束设置载荷设置应力云图附件3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：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2023/4/153材料根据实物材料填写4图样名称齿轮轴盲盖旋转气缸5图样代号XZQG-03XZQG-12XZQG-0006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4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，展示创新设计后的旋转气缸；4.结合附件2有限元力学分析结果，如有改进需要，进一步说明改进方案。附件5安全文明素养现场评价表

序号内容倒扣分选手编号扣分原因扣分值选手签字裁判签字1在完成工作任务的过程中，因操作不当导致事故。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）2因违规操作损坏赛场提供的设备，污染赛场环境等严重不符合职业规范的行为。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）3扰乱赛场秩序，干扰裁判员工作。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）4没有按照比赛规程和任务书要求。比赛现场工具摆放不整齐、作业流程混乱、着装不规范。视情节扣总分1-2分。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）5其他视情节扣总分1-2分。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）202023年全国职业院校技能大赛DigitalDesignandManufacturing赛项编号：GZ-013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分钟竞赛任务书（样题3）2023年4月（A4，共7页）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。协同设计协同设计与质量控制产线运行与虚拟调试3D打印与产品验证图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）和BOM清单。子任务2：生产线加工齿轮轴质量控制监测尺寸为∅25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∅1UCLLCL次数样件12345平均值111.99211.99311.99411.99511.996211.99211.9911.99111.99211.992311.9911.98911.99111.9911.988411.98711.98611.98811.98611.988511.98311.98211.98211.9811.981611.99211.9911.99111.99211.992711.99711.99611.99711.99811.999811.99811.99711.99711.99811.999911.99211.9911.99111.99211.9921011.9911.98911.99111.9911.9881111.98711.98611.98811.98611.9881211.98211.98111.98211.9811.9781311.98611.98511.98711.98511.9921411.98111.9811.98211.97911.9991511.97911.98111.98111.97711.9781.提交材料（1）BOM图档(含产品样机)，源文件格式和ZIP格式。（2）BOM清单，源文件格式和pdf格式。（3）质量控制答题纸，源文件格式和pdf格式。2.提交位置将以上3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：连接装置设计：通过给定的“手爪给定数据”和“机器人给定数据”从结构配合和应用角度设计连接装置，并进行整体装配。子任务2：虚拟机器人运动调试：根据上一步设计的“连接装置”文件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；1.设计要求生产虚拟调试：提供“手爪给定数据”，根据“机器人给定数据”形状特点自主设计连接部分，设计的连接部分能够固定夹具和连接于机器人上，应具有良好的固定能力。装配体能够实现虚拟产线动作或虚拟机器人的运动调试。所有制作的数据类型文件通过PLM系统上传。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。操作步骤如下：（1）机器人手臂抓取左右两侧物料区中的任意物料；（2）将物料移动到传送带上方；（3）将物料放置于传送带上。（4）机器人恢复到初始状态2.提交材料（1）连接装置数据模型，源文件格式和stp格式。（2）夹持手爪与“手臂给定数据，装配模型，源文件格式和stp格式。（3）虚拟仿真产线运动录屏文件，源文件格式和avi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、利用配套的设备操作软件，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。（一）提交材料装配好的打印产品零件实物。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。（二）提交位置将检测工序卡保存在“6-3D打印与产品验证”子文件夹内。四、附件附件1质量控制答题纸得分一、SPC质量控制图（1分）得分二、请分析控制图，说明原因与解决措施。（3分）附件2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判定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.评判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”。202023年全国职业院校技能大赛DigitalDesignandManufacturing赛项编号：GZ-013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分钟竞赛任务书（样题4）2023年4月（A4，共10页）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。逆向建模逆向建模与实物测量创新设计与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，手工测量产品中的齿轮轴、缸体2个零件，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、缸体，源文件格式和stp格式。（2）产品三维装配模型，源文件格式和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：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。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）在旋转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）根据旋转气缸的工作原理对整个装配体进行虚拟运动仿真，展示旋转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（优化后的三维模型），源文件格式和stp格式。（2）旋转气缸产品模型，源文件格式和stp格式。（3）应力云图，源文件格式和PDF格式。（4）产品运动仿真动画，源文件格式和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，绘制产品装配图及齿轮轴、缸体的二维工程图。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（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）运动仿真包含旋转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，源文件格式和PDF格式。（2）产品装配图，源文件格式和PDF格式。（3）齿轮轴、缸体的二维工程图，源文件格式和PDF格式。（4）创新设计报告，源文件格式和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、附件附件1装配简图（样题仅作示例，具体参见正式竞赛任务书）附件2CAE分析应力云图请选手根据结构机构运动的工况，在工作状态下齿轮轴的有限元分析，并完成下表的填空。贴应力云图截图步骤情况说明受力分析产品材料网格划分约束设置载荷设置应力云图附件3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：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2023/4/153材料根据实物材料填写4图样名称缸体齿轮轴旋转气缸5图样代号XZQG-01XZQG-03XZQG-0006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4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，展示创新设计后的旋转气缸；4.结合附件2有限元力学分析结果，如有改进需要，进一步说明改进方案。附件5安全文明素养现场评价表

序号内容倒扣分选手编号扣分原因扣分值选手签字裁判签字1在完成工作任务的过程中，因操作不当导致事故。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）2因违规操作损坏赛场提供的设备，污染赛场环境等严重不符合职业规范的行为。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）3扰乱赛场秩序，干扰裁判员工作。视情节扣总分1-2分，情况严重者取消比赛资格。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）4没有按照比赛规程和任务书要求。比赛现场工具摆放不整齐、作业流程混乱、着装不规范。视情节扣总分1-2分。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）5其他视情节扣总分1-2分。（现场裁判共同商议确定扣分分值。）202023年全国职业院校技能大赛DigitalDesignandManufacturing赛项编号：GZ-013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分钟竞赛任务书（样题4）2023年4月（A4，共7页）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。协同设计协同设计与质量控制产线运行与虚拟调试3D打印与产品验证图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）和BOM清单。子任务2：生产线加工齿轮轴质量控制监测尺寸为∅25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∅UCLLCL次数样件12345平均值124.9324.9224.9424.9524.96224.924.9224.9124.9224.92324.8924.924.9124.924.88424.8624.8724.8824.8924.88524.9124.8624.8924.8924.91624.924.9224.9124.9224.92724.9624.9724.9724.9824.99824.9724.9824.9724.9824.99924.924.9224.9124.9224.921024.8924.924.9124.924.881124.8924.8724.8824.8624.881224.8924.8724.8924.8824.91324.8924.8624.8724.8524.921424.8724.8924.8924.8924.991524.8824.8924.8824.8724.881.提交材料（1）BOM图档(含产品样机)，源文件格式和ZIP格式。（2）BOM清单，源文件格式和pdf格式。（3）质量控制答题纸，源文件格式和pdf格式。2.提交位置将以上3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：夹具设计：生产线产品发生变化需对新产品进行专用夹具设计，结合提供的“夹具设计给定文件”设计一款新夹具，对设计的夹具进行整体装配。给定新产品如下图1所示：图1新产品数字模型子任务2：产线虚拟调试：根据提供的“机器人给定数据”与设计好的的夹具体进行装配。合理设计机器人抓取物料的运动轨迹。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”与设计的“夹持手爪”文件进行装配，通过虚拟调试合理设计机器人抓取物料的运动轨迹；操作步骤如下：第一步：安装设计的“夹持手爪”夹具。第二步：机械手能够抓起储物平台上的“毛坯”物料。第三步：物料放置于圆盘上。2.提交材料（1）夹持手爪数据模型，源文件格式和stp格式。（2）夹持手爪与“手臂给定数据，装配模型，源文件格式和stp格式。（3）虚拟仿真产线运动录屏文件，源文件格式和avi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、利用配套的设备操作软件，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。（一）提交材料装配好的打印产品零件实物。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。（二）提交位置将检测工序卡保存在“6-3D打印与产品验证”子文件夹内。四、附件附件1质量控制答题纸得分一、SPC质量控制图（1分）得分二、请分析控制图，说明原因与解决措施。（3分）附件2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判定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.评判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”。202023年全国职业院校技能大赛DigitalDesignandManufacturing赛项编号：GZ-013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分钟竞赛任务书（样题5）2023年4月（A4，共10页）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。逆向建模逆向建模与实物测量创新设计与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，手工测量产品中的齿轮轴、转盘2个零件，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、转盘，源文件格式和stp格式。（2）产品三维装配模型，源文件格式和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：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。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）