2019年山东省职业院校技能大赛中职“工业产品设计与创客实践”赛项题目

工业产品设计与创客实践赛题第7页参赛选手须知比赛时间4小时，赛题共3大题5道题目，参赛选手需完成全部题目。赛题共7页，参赛选手应始终保持赛题完整，不得拆散赛题。参赛选手须严格按照题目规定的路径及名称存储文件，未存储到指定位置的运行记录或程序文件不作为竞赛成果予以评分。计算机编辑文件应实时存盘，客观原因断电情况下，酌情补时不超过15分钟。工程图按照题目图纸样式，依据机械制图“图样画法”国家标准绘制；工程图标题栏、明细栏要求如下：六视图、爆炸图标题栏要求填写图样名称、图样代号及基础视图比例；零件图标题栏要求填写图样名称、图样代号、零件材料、零件重量及基础视图比例。视图比例零件重量图样代号图样名称视图比例零件重量图样代号图样名称零件材料工程图明细栏要求包含序号、代号、名称、数量、材料、重量及备注；明细栏总宽180mm，各列宽度依次为8mm、40mm、44mm、8mm、38mm、22mm、20mm。321序号代号名称数量材料重量备注根据各题目要求，使用指定的软件工具完成相应的题目。

题目1订书机（25%）订书机如图1-1，请根据给出的图纸及要求，完成产品模型建立与设计表达。本题需提交的文件及相关要求见表1-1；所有文件须保存在“桌面:\赛位号\1-订书机”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。图1图1-1订书机表1-1题目1需提交的文件内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）项目项目文件订书机.ipj零

件手柄模型及工程图手柄.ipt、手柄.idw底座上壳模型及工程图底座上壳.ipt、底座上壳.idw底座下壳仅模型底座下壳.ipt引导块仅模型引导块.ipt钉书针槽模型及工程图钉书针槽.ipt、钉书针槽.idw送钉块仅模型送钉块.ipt压钉块仅模型压钉块.ipt手柄轴仅模型手柄轴.ipt部件相关部件模型、六视图、爆炸图及明细栏订书机.iam其余零件已提供订书机六视图.idw订书机.ipn订书机爆炸图.idw设计表达装拆动画订书机拆解动画.wmv展示订书机全部零件的分解过程，并根据各步骤零部件的特点添加合适的特写镜头；大小1280×720。图2-1抽油机题目2抽油机图2-1抽油机抽油机如图2-1。本题目分为两部分，请首先根据给出的图纸及要求，完成抽油机的模型建立与设计表达；再根据题目中列出的需求，完成其支架的设计改进。题目2-1抽油机建模与表达请根据给出的图纸及要求，完成产品模型建立与设计表达。本题应使用Inventor完成，需提交的文件及相关要求见表2-1；所有文件须保存在“桌面\赛位号\2-1-抽油机建模与表达”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表2-1题目2-1需提交的文件内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）项目项目文件抽油机.ipj零

件底座模型及工程图底座.ipt、底座.idw游梁右壳仅模型游梁右壳.ipt游梁仅模型游梁.ipt连杆架壳仅模型连杆架壳.ipt左壳体-1模型及工程图左壳体-1.ipt、左壳体-1.idw连杆架-1模型及工程图连杆架-1.ipt、连杆架-1.idw连杆架-2模型及工程图连杆架-2.ipt、连杆架-2.idw曲轴模型及工程图曲轴.ipt、曲轴.idw游梁左壳仅模型游梁左壳.ipt与游梁右壳对称。驴头仅模型驴头.ipt右壳体-1模型及工程图右壳体-1.ipt、右壳体-1.idw支架仅模型支架.ipt需使用SheetMetal.ipt创建。部件相关部件模型、装配图、爆炸图及明细栏抽油机.iam各标准件由资源中心调入，并保存到文件夹内。抽油机装配图.idw抽油机.ipn抽油机爆炸图.idw设计表达装拆动画抽油机装拆动画.wmv按照提供的视频由表达视图模块制作，需要包括全部零件拆解动作；时长不超过30秒；大小1280×720。展示动画抽油机展示动画.wmv展示抽油机的驴头上下摆动动作，由Studio渲染完成，时长5秒；大小1280×720。题目2-2抽油机设计改进如图2-2，各部件通过“支架”进行支撑固定于底座，支架材质为钢合金，重量0.413kg。请根据以下条件，使用衍生式设计方法，对“支架”进行设计改进。支架支架图2-21901-02支架保持支架上方各零部件安装位置不变。保持支架与其他零件连接方式不变，即通过4个螺钉固定于底座。考虑驴头工作时通过游梁对支架的作用力，以竖直向下方向5倍于支架所承零部件重量（不考虑左端连杆架等的拉力）为载荷条件进行设计。材料指定为钢合金，制造方式为增材制造，最小壁厚设置为2mm。以最小重量为设计目标，安全系数取为2.0。使用仿真（Simulation）模块对轻量化设计结果进行验证。题目2-2需提交的文件及相关要求见表2-2；所有文件须保存在“桌面\赛位号\2-2-抽油机设计改进”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表2-2题目2-2需提交的文件内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）零件轻量化支架支架L.f3d或支架L.stp部件相关部件模型、装配图抽油机.iam使用轻量化设计支架替换原有设计方案的部件模型与爆炸图。抽油机爆炸图.idw设计报告支架设计改进说明设计改进说明.pptx需使用提供的报告模板完成。设计说明（此部分提供模板.pptx文件，选手须在模板中填写）

设计条件保留区域障碍区域载荷条件约束条件材料设置加工方式设置粘贴相应图片粘贴相应图片粘贴相应图片粘贴相应图片粘贴相应图片粘贴相应图片填写文字说明填写文字说明填写文字说明填写文字说明填写文字说明填写文字说明设计结果设计结果选择设计结果验证粘贴衍生式设计分析得出的各设计方案图片

选择最优设计方案并简述原因使用仿真分析工具检验设计结果

粘贴等效应力、位移及安全系数分析结果并填写必要的文字说明分析比对设计方案比较零件重量比较部件性能比较轻量化设计前

方案图片及

文字说明轻量化设计后

方案图片及

文字说明轻量化设计前

零件重量（软件计算截图）轻量化设计后

零件重量（软件计算截图）轻量化设计前

等效应力、位移及安全系数轻量化设计后

等效应力、位移及安全系数题目3创客实践（30%）本题目分为题目3-1和题目3-2两部分。第一部分要求完成运动机构设计；第二部分要求完成相应零部件的制造准备。题目3-1运动机构设计抽油机工作行程见图3-1，通过曲轴转动，带动连杆与游梁使其驴头上下摆动完成工作，曲轴的转动通过连杆与游梁转换成驴头的上下摆动。请按要求完成如下计算，并填写机构设计计算报告。工作行程工作行程原工作行程原工作行程A抽油机工作行程图B抽油机改进后工作行程要达到的位置图3-1抽油机工作原理图计算现行设计方案中驴头（最低点）运行一周的行程。若驴头（最低点）的行程在原行程的基础上，上下各增加10mm的行程，连杆架-1及曲轴应作怎样的调整；要求仅变更两个零件中的各一个尺寸。设驴头处受到的压力为10N，方向始终竖直向下，曲轴转速为2r/s，使用Inventor运动仿真工具，找出“连杆架-1”在一个工作周期中受力最大的位置，并使用Inventor应力分析工具，分析此时连杆（尺寸变更后的版本）应力、应变情况。题目3-1要求使用Inventor完成，需提交的文件及相关要求见表3-1；所有文件须保存在“桌面\赛位号\3-1-运动机构设计”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表3-1题目3-1需提交的文件内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）零件尺寸调整后的连杆架-1连杆架-1V2.ipt、

连杆架-1V2.idw满足条件2的零件模型及零件图。尺寸调整后的曲轴曲轴V2.ipt、曲轴V2.idw设计报告机构设计说明报告机构设计说明.pptx包含原有设计方案的气缸行程数据；需使用提供的报告模板完成。机构设计说明（此部分提供模板.pptx文件，选手须在模板中填写）原有方案调整后方案连杆工程分析粘贴连杆架-1、曲轴工程图粘贴运动仿真与应力分析（含等效应力、位移和安全系数分析）图片原有设计方案中驴头行程=mm说明连杆架-1、曲轴中调整的尺寸添加必要的文字说明题目3-2制造准备任务1选择合理的增材制造（3D打印）方式，设置恰当的参数完成题目2-2改进后支架的增材制造，并将各项打印参数填入增材制造报告。本题目需提交的文件及要求见表3-2。文件须保存在“桌面\赛位号\3-2-制造准备”。表3-2增材制造部分需提交的文件内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）制造报告增材制造报告增材制造报告.pptx需使用提供的报告模板完成。增材制造报告（此部分提供模板.pptx文件，选手须在模板中填写）零件图打印方向选择说明粘贴衍生式设计得到的

底盘支架模型图片粘贴认为合理的

3D打印方向对应的图片简要说明使用该方向打印时

可能的支撑形式任务2使用减材制造（数控铣削加工）方法，安排合理的加工工艺，完成图3-1所示游梁的顶面精加工处理（现余量与零件圆台上表面平齐）及孔加工准备。要求使用Fusion360输出加工代码并填写减材制造报告。零件上表面余量未打孔零件上表面余量未打孔A零件图B加工需求图3-1爪连杆减材制造准备本题目需提交的文件及要求见表3-3。文件须保存在“桌面\赛位号\3-2-制造准备”。表3-3减材制造部分需提交的物品（文件）内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）制造报告减材制造报告减材制造报告.pptx需使