2024年甘肃省职业院校技能大赛“数字化设计与制造（教师赛）”赛项样卷3

2024年甘肃省职业院校技能大赛赛项名称：数字化设计与制造（教师赛）赛项组别：高职组竞赛时间：300分钟竞赛任务书（样题C）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。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.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，对产品中的缸体后端盖1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，手工测量产品中的活塞、活塞杆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）缸体后端盖、活塞、活塞杆，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：对活塞和活塞杆进行一体化的优化设计并生成优化后的三维模型。从提升产品耐用度和配合使用的角度对缺失的前端盖进行创新设计，子任务2：对优化后的活塞杆进行有限元力学分析，将优化创新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）前端盖进行创新设计使得结构紧凑、美观、合理，并符合加工的可行性、工艺性、经济性等。（2）对优化后活塞杆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）根据该产品的工作原理对整个装配体进行虚拟运动仿真，展示阀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）活塞杆（优化后的三维模型），前端盖（新增），源文件格式和stp格式。（2）优化创新后产品装配模型，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：生成产品的爆炸图，绘制产品装配图及阀芯、摆臂的二维工程图。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）运动仿真包含该产品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）产品装配图，源文件格式和PDF格式。（3）活塞杆、前端盖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。M2模块竞赛工作流程如图3所示。协同设计与质量控制产线运行与虚拟调试3D打印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（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：生产线加工齿轮轴质量控制监测尺寸为∅25-0.0130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平均值极差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。（五）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。（六）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：根据创新完成的活塞杆、前端盖的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：将打印成型的活塞杆、前端盖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。

附件附件1质量控制答题纸一、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平均值极差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.