2024年甘肃省职业院校技能大赛“数字化设计与制造（学生赛）”样题1

一、竞赛准备

本次竞赛有两个模块，其中模块一为：数字化设计，模块二为：

数字化制造。

请在计算机D盘上以“M1-赛位号”建立1个文件夹，在文件夹

下以“1-逆向建模与实物测绘”“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。

请在计算机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。

各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，M2模块电子文件位

于D盘文件夹：M2-TG。

三、竞赛任务

M1模块竞赛工作流程如图1所示。

逆向建模创新设计工程图绘制

与实物测绘与CAE分析与产品展示

图1M1模块工作流程图

（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，对产品中的左端盖的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，手工测绘产品中的右端盖，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，并调用标准件结合模型简图（图2）对所有零件模型进行

虚拟装配。

图2模型简图

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）左、右端盖，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-逆向建模与实物测绘”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：图2模型所示产品缺少防护罩，但预留了防护罩安装

孔位，请从提升产品耐用度和安全使用角度为该产品设计防护罩。

对该设备曲柄进行一体化结构优化设计，生成优化后的三维模型。

子任务2：对优化后的曲柄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）曲柄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）对曲柄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）根据图2设备的工作原理对整个装配体进行虚拟运动仿真，

展示其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）曲柄（优化后的三维模型），防护罩（新增），源文件格式

和stp格式。

（2）子任务2要求完成的装配模型，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：任务二生成产品的爆炸图，绘制产品装配图和左、右

端盖及防护罩的二维工程图。

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）运动仿真包含机构的各种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）产品二维装配图，源文件格式和PDF格式。

（3）左、右端盖及防护罩的二维工程图源文件格式和PDF格式。

（4）结合提供的创新设计说明书模板，提交创新设计报告，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。

M2模块竞赛工作流程如图2所示。

协同设计数控编程数控加工与产品验

与质量控制与仿真加工证

图2M2模块工作流程图

（四）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：生产线加工曲柄轴质量控制监测尺寸为

−0.050

∅16푑11(−0.016)，形成了尺寸测量数据如表1所示，根据质量检测结

果，形成均值-极差SPC质量控制图，分别计算特征平均值和上控制

限（UCL）及下控制限（LCL），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）。

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∅16UCLLCL

次数

12345平均值极差

样件

115.9315.9215.9415.9515.96

215.915.9215.9115.9215.92

315.8915.915.9115.915.88

415.8615.8715.8815.8615.88

515.8215.8315.8215.815.81

615.915.9215.9115.9215.92

715.9615.9715.9715.9815.99

815.9715.9815.9715.9815.99

915.915.9215.9115.9215.92

1015.8915.915.9115.915.88

1115.8615.8715.8815.8615.88

1215.8115.8215.8215.815.78

1315.8515.8615.8715.8515.92

1415.815.8115.8215.7915.99

1515.8115.7915.8115.7715.78

1.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。

（五）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“任务三”

输出的工程图纸，按照加工任务编制左端盖的CAPP加工工艺工序卡。

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、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）CAPP加工工艺工序卡，源文件格式和PDF格式。

（2）数控加工程序，源文件格式和txt格式。

（3）仿真加工录屏文件，源文件格式和avi格式。

2.提交位置

将以上3类文件保存在“5-数控编程与仿真加工”子文件夹内。

（六）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，按要求完成防护罩

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，并填写加工检测工序

卡。

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。

1.提交材料

（1）加工检测工序卡，源文件格式和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。

四、附件

附件1尺寸测量数据表

一、SPC质量控制图

二、请分析控制图，说明原因与解决措施。

附件2工序卡

产品型号零件图号

工序卡

产品名称零件名称

材料牌号毛坯种类毛坯外形尺寸备注

工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间

主轴转速切削速度进给速度背吃刀量

工步号工步内容刀具号刀具量具及检具备注

（r/min）（m/min）（mm/min）（mm）

编制审核第页共页

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，展示创新设计后的防护罩；

4.结合曲柄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4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

检验工序卡共

第页

页

测量工具

序号测量项目尺寸要求实测尺寸判定结果

名称规格（mm）

编制（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）

处更改文件

标记签字日期

数号

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”。

2024年甘肃省职业院校技能大赛

赛项编号：高职组17

赛项名称：数字化设计与制造（学生赛）

赛项组别：高职组

竞赛时间：360分钟

竞

赛

任

务

书

（样题A）

2023年11月

一、竞赛准备

本次竞赛有两个模块，其中模块一为：数字化设计，模块二为：

数字化制造。

请在计算机D盘上以“M1-赛位号”建立1个文件夹，在文件夹

下以“1-逆向建模与实物测绘”“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。

请在计算机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。

各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