河北省第一届职业技能大赛邢台市选拔赛-CAD机械设计技术工作文件

邢台市第二届“邢襄名匠”职业技能大赛

CAD机械设计项目技术工作文件

邢台市第二届“邢襄名匠”职业技能大赛组委会技术工作组

2021年6月

目录

一、技术描述..........................................................................................1

（一）项目概要.....................................................................................1

（二）基本知识与能力要求.................................................................1

二、试题与评判标准.............................................................................3

（一）试题..............................................................................................3

（二）比赛时间及试题具体内容.........................................................5

（三）评判标准.....................................................................................6

三、竞赛细则..........................................................................................8

四、竞赛场地、设施设备等安排.......................................................12

（一）赛场规格要求...........................................................................12

（二）基础设施清单...........................................................................12

五、安全、健康要求...........................................................................16

１

一、技术描述

（一）项目概要

CAD机械设计：是指机械制造从业人员应用计算机辅助设

计软件、三维打印机、三维扫描仪和手工测量工具，为产品设

计和制造建立零件和装配模型、详细工程图纸、产品设计和工

艺解决方案的数字或纸质文件，提交含有三维打印件的完整产

品，并实现要求的使用功能。所有数字或纸质文件必须遵循中

国国家GB标准或者ISO标准。

（二）基本知识与能力要求

相关要求权重比例

(%)

1工作安排和管理

1、计算机辅助设计技术在制造业的各种目的和用途

2、目前国际上公认的工业制造和设计标准（ISO）和中国国家

标准（GB）

3、目前由行业使用并认可的标准（如3D打印或扫描）

基本知识

4、数学、物理和几何的相关理论和应用

5、技术术语和符号

6、对技术上和设计上的问题及挑战，起到提供创新性和创造性

解决办法的作用

1、始终应用国际标准（ISO）、中国国家标准（GB）和当前业界

15

使用且认可的标准

2、理解和掌握机械设计一般流程和数字化设计与制造方法。

3、将对数学、物理、几何的知识和理解全面地运用到CAD项目

中

4、识别并正确选择标准部件和符号库

工作能力

5、提交CAD图纸时正确使用和诠释技术术语及所用符号

6、表现出与同事、客户和其他相关专业人员间有效的沟通和交

流技巧，以确保CAD应用符合用户要求

7、为用户提供个性化设计服务，并应用创新性和创造性的解决

方案

8、不断地满足客户要求，在设计阶段将需求的产品可视化。

１

2材料、软件和硬件

1、计算机的操作系统，能够正确地使用和管理计算机文件和软

件

2、在CAD应用过程中所需用到的外围设备

3、设计软件中的特定的专业技术操作

基本知识

4、了解设计软件的局限性，设计数据的格式和分辨率

5、了解智能优化设计方法与流程

6、了解测量工具的工作原理

7、三维打印机、三维扫描仪、绘图仪和激光打印机的使用

15

1、启动设备电源并激活指定的建模软件

2、设置和检查外围设备，如键盘、鼠标、3D鼠标、三维打印

机、三维扫描仪、绘图仪和打印机

3、使用计算机操作系统和专业软件熟练创建、管理并存储文件；

选择正确的建模和绘图模块

工作能力

4、使用不同技术来访问和使用CAD软件，例如用鼠标、菜单或

工具栏

5、设定CAD设计软件、三维打印切片软件参数

6、有效地规划制作过程，熟练使用手工和自动测量工具，熟练

使用三维打印机、绘图仪和打印机打印并输出作品

3三维建模和运动仿真

1、如何编程以便对软件进行参数设置

2、机械系统及其功能

基本知识3、技术图纸规则

4、如何装配一组套件

5、如何展示一张图像

1、零件建模，优化构件实体形状

2、机构设计计算与产品仿真分析

3、创建定制化零件库或产品库

4、参数化设计实现尺寸、结构的快速变更

30

5、完成关键零部件结构优化

6、确定材料特性（密度）

7、确定零件的颜色和纹理

工作能力8、由零件3D模型制造装配体

9、完成三维布管

10、完成三维布线

11、分析实际工况形成力学分析报告

12、构建装配体（包括子装配体）

13、浏览基本信息以便高效率地规划工作

14、从数据文件获取信息

15、建模并装配项目涉及的各个基本零件

２

16、为缺失的尺寸估算近似值

17、按照要求，把已经建好模型的零件装配到子装配体中

18、利用图像粘贴功能，比如按要求将徽标粘贴于图像上

19、生成动画展示不同零件如何工作或怎么被装配到一起的

20、保存成果以备将来使用

4二维工程图及效果渲染图

1、了解国家及国际机械制图规范

基本知识2、如何用灯光、场景、材质、纹理、贴图等方法生成设计对象

的渲染图像

1、完成零部件工程图创建

30

2、存储并标记图像以备将来查找使用

3、理解模型、图纸和PMI信息并准确地用于计算机生成的图像

工作能力4、创建零件和装配体渲染图像

5、调整光、着色、背景和拍摄的角度，以突出关键特征图像

6、使用相机视角功能更好地展示产品

7、打印用于表达的渲染图像

5逆向工程

1、获得未加工零件的材料和加工工艺

2、铸造

3、焊接

基本知识4、机加工

5、模拟仿真

6、将一个真实的物体转换为三维模型，然后再生成工程图纸和10

PMI模型的过程

1、使用行业认证过的手工测量仪器测量实体模型的尺寸

2、创建手绘草图

3、对模型或图纸进行2D/3D标注

工作能力

4、利用三维测量工具获得实体模型的数字模型

5、借助逆向设计技术进行加工检测

6、对逆向产品进行设计改良

二、试题与评判标准

（一）试题

本赛项为单人赛，分理论和操作两部分，均实行百分制，

理论试题权重20%，考试时间1小时，主要依据《制图员（三

级）》国家标准命制，题型为选择和判断，80道四选一单项选

３

择和20道判断，每题1分；操作试题权重80%，主要包括机

械创新设计、装配设计及工程图、逆向工程、结构设计四个模

块；理论和操作两部分按权重合并计算总成绩。

本赛项赛题不提前公布，由大赛组委会委托本项目裁判长

或第三方单位开发试题；竞赛试题与评分标准在赛前密封，由

执委会保管。与技术文件同期公布操作部分试题样题（包括赛

题任务样式、给定数据格式、提交数据格式等）。

（二）比赛时间及试题具体内容

1.比赛时间安排

（1）理论比赛

时长：1小时

（2）操作比赛

模块编号模块名称竞赛时间

M1机械创新设计3小时

M2装配设计及工程图3小时

M3逆向工程3小时

M4结构设计3小时

总计12小时

此时间和模块仅做参考，可能会有细微变化，最终以实际

竞赛为准。

2.操作试题：

模块M1：机械创新设计

要求完成机械产品的创新设计，要求选手能够根据产品的

４

功能需求对产品进行专业性的详细设计，或者也可以是针对现

有产品改进或补充设计，使原来的产品满足用户的需求或改良

产品的设计，涵盖三维布管。

根据相关工程图创建零部件模型并生成零件或装配

工程图

根据管线设计生成三维管线模型

生成仿真运动和渲染图片（含判断分）

模块M2：装配设计及工程图

针对机械行业涉及的复杂产品进行设计，模拟初级工程师

的工作任务，提供选手部分零件工程图、零件、装配工程图或

装配示意图，需要选手完成零件设计，装配设计，工程图生成

及标注，并采用动画仿真及图像处理技术表达产品的工作原理。

根据图纸或其他信息进行产品的零件建模

根据装配工程图及其他信息设计缺失零件

在完成零件建模的基础上进行产品装配体建模

尺寸标注，表面质量标注，包括形位公差

工程图、产品渲染和仿真运动（含判断分）

模块M3：逆向工程

根据提供的实物模型和扫描数据来完成本模型的逆向工

程。整个比赛时间不收回实物模型，给予选手有充足的时间来

完成此次逆向。工程图生成及标注，并生成渲染图片。

尺寸测量的精准性

零件的特征呈现及工程图

公差，GDT，表面纹理的表达

５

数字模型展示

创建产品渲染图（含判断分）

模块M4：结构设计

针对机械行业产品进行设计，引入标准化设计，自定义资

源库，主要涉及钢结构、结构连接工艺、钣金工艺、工程图学

和产品工艺设计等。

创建钣金零件及其装配体

创建桁架结构件及其装配体

生成用于零件加工的工程图

生成相关装配工程图

创建渲染图（含判断分）

（三）评判标准

本项目不公开具体评分细则

1.操作比赛分数权重：

分数

模块编号模块名称

判断分测量分合计

M1机械创新设计22325

M2装配设计及工程图12425

M3逆向工程12425

M4结构设计12425

总计595100

2.操作比赛评判方法：

本赛项操作比赛采用基于测量和判断的评分规则，具体评

分是根据评分表进行的，实际评分时由裁判长组织全部裁判按

小组进行评分，评分组长优先选择具有CAD机械设计项目一类

６

大赛执裁经验的裁判员担任，裁判长不直接参与评分，每位裁

判对本单位的选手评分需要回避。

评价分打分方式：3人组成一个评分小组，各自单独评分，

计算出平均分的权重再乘以该子项的分值计算出实际得分。裁

判相互间分差必须小于等于1分，否则需要给出确切理由并在

小组长或裁判长的监督下进行调分。

权重表如下：

权重分值要求描述

0分各方面均低于行业标准，包括“未做尝试”

1分达到行业标准

2分达到行业标准，且某些方面超过标准

3分达到行业期待的优秀水平

样例：选手为完成装配设计的产品生成一幅渲染图片，可

能有下列4种质量

权重分值要求描述

0分图像不清晰，特征不完整

1分产品要素完成，图像清晰，展示了题目要求的计算机渲染效果

2分图像清晰且具有美工效果，整个图像展示出计算机渲染的效果

3分具有非常完美的视觉效果，图像的渲染效能达到计算机性能的极限

测量分打分方式：按模块设置若干个评分组，每组3人，

由2名经验丰富的裁判共同打分，1人负责记录。如有争议时

每个模块的所有裁判一起商议，在对该选手在该项中的实际得

分达成一致后最终只能给出一个分值，若裁判数量较多，也可

以另定分组模式。

测量分评分准则样例：

类型示例最高分值正确分值不正确分值

某紧固件要求选择右旋螺纹，

满分或零分0.50.50

配分为0.5分，选手得分只有

７

两种可能，要么满分要么零分

某装配体BOM表共10个零件，

从满分中扣除最大分1分，缺一个扣0.2分，10.60.4

选手缺少2个零件

某动画播放要求显示旋转一

周，外壳透明看见齿轮，看见

从零分开始加齿轮和活塞同步运动。最大分0.60.40.2

是0.6分，选手的动画仅看见

前两项

3.统分方法：

每个模块评分完成后，A组组长对M1、M3模块成绩进行复

核，B组组长对M2、M4模块成绩进行复核，复核正确后小组长

需在原始记录评分表上签字，表示评分完成。小组长将原始评

分表统一交给裁判长，裁判长把评分表复印件交给由大赛组委

会统一任命的录入员将评分结果按权重统计各分数及总分并

在核对无误后录入大赛信息系统。

4.成绩并列：依次比对四个模块成绩。如总分相同，比对

M1模块成绩，成绩高者排名靠前。若总分相同M1成绩相同，

比对M2模块成绩，成绩高者排名靠前，依此类推。

三、竞赛细则

赛前准备规则：

本项目借鉴国赛、省赛选手准备工作，提前于正式操

作比赛前安排时间适应比赛环境，包括适应比赛机位、软件、

硬件环境。试机完成后由裁判组封闭现场直至正式操作比赛开

始。

赛前试机仅允许参赛选手进入比赛场地，领队等其他

随行人员不得进入。且选手必须随身携带有效身份证件及参赛

选手证卡，以供裁判认定身份。

８

赛前准备工作等同于竞赛，选手必须遵守相关规定，

但不计成绩。

选手允许携带的物品有:纸质参考资料、纸质国家标

准。

所有携带入场的物品必须经过裁判员检查并允许后

才可由选手本人带入。

选手禁止携带非被允许物品进入赛场，所有禁止物品

如果被裁判发现带入，将取消选手参赛资格。

试机过程由选手独立完成，场内裁判与场外人员均不

得提供任何指导；

选手试机结束前可为自己的计算机设置开机密码，并

在计算机与软件确认表上签名确认自己的计算机及计算机上

的软件无异常。

正式比赛规则：

选手允许携带的物品有:纸质参考资料、纸质技术标

准资料。需试机时带入，正式比赛日禁止携带任何物品进入赛

场。

选手比赛当日违规携带物品进入赛场，一经发现，将

取消选手参赛资格。

竞赛过程中如遇电脑异常，选手可向裁判提出，由现

场裁判将实际情况向裁判长汇报，由裁判长进行裁定。

选手在竞赛过程中不得擅自离开赛场，如有特殊情况，

需经裁判同意后作特殊处理，但因此引起的休息、饮水或去洗

手间等所消耗的时间计算在操作时间内。

９

参赛选手在竞赛过程中，只可与裁判沟通交流，选手

相互之间禁止沟通任何问题，否则取消参与双方的比赛资格。

竞赛开始后15分钟，还未到达赛场的选手自动取消

其参赛资格，比赛结束前15分钟禁止提前交卷。

选手提交作业时应进行必要的清理，并提请裁判员到

机位处确认。同时，参赛选手在裁判员记录的竞赛情况记录表

上签字确认。

最后模块比赛结束后，选手需删除计算机上的开机密

码，经裁判员确认后方可离开。

选手务必携带绘图尺规和指定的测量工具参赛；

每位选手每个模块各有两次打印图纸机会，第1次打

印通常在模块结束前20分钟，在核对图纸并修正后，可以进

行第2次打印。如果选手愿意，第2次打印可以在比赛结束后

进行，正式递交的图纸须有本人签名；

软件因宕机或发生其他技术故障后请举手示意，更换

机位，原则上不予以补时；

计算机编辑文件请实时存盘，建议5-10分钟存盘一次，

客观原因断电情况下，酌情补时不超过10分钟。

严格遵守安全操作规程，正确使用各类工具和仪器；

技能竞赛中出现的问题由当值裁判裁定，如有异议，

交由总裁判长和仲裁委员会最后裁定；

注意公共卫生，保持赛场清洁，垃圾杂物按指定位置

放置；

参赛选手必须按竞赛时间安排按时参加并按规定完

１０

成赛前试机。正式比赛日请于开赛前25分钟准时到达赛场，

并按指定座位号参加竞赛。竞赛开始铃响方可开始答题，竞赛

结束铃响即停止答题；

试机和比赛过程中选手不得单独与其代表队裁判单

独接触。

项目特别规定：

工具箱检查规定：每位选手携带进入赛场的工具箱及

计算机外设驱动软件必须接受赛前合规性检查，一旦发现违规，

将被告知不能在正式比赛中使用。

赛题讨论须知：每个模块比赛开始前10分钟，每位

裁判可以和自己所带的选手一起，对模块试题进行讨论，但讨

论过程中仅允许使用语言和选手进行交流，禁止使用CAD软件

和纸笔书写和选手交流。

关于赛场内拍照规定：在比赛进行过程中，在赛场内

任何裁判未经裁判长允许不能对选手的工作内容（图纸，动画，

屏幕）进行拍照；如果发现场外有观众长时间对某位选手进行

拍照或摄像，裁判要对其进行劝阻和制止，如对方不听劝阻请

报告场地经理或裁判长。

裁判回避原则：比赛过程中裁判不能和自己所带的选

手有任何交流，如有选手举手示意提问，选手本单位的裁判不

能前去解答问题，仅能由其他裁判解答或处理；在所有判断分

评判环节，每名裁判要回避自己选手的评判。

关于评分争议：评分过程中遇到争议，可以由裁判长

负责调解，如调解无效，采取全部裁判投票表决方式仲裁，超

１１

过半数同意即为通过。如仍无法解决，则可向监督仲裁委申诉。

四、竞赛场地、设施设备等安排

（一）赛场规格要求

本项目场地总体面积以实际教室为准，大约136平方米（长

约17米、宽约8米），30个工位，每个工位的面积（长1.5米、

宽1米），工位间隔0.5米。

场地布局最终以教室实际布局为准

（二）基础设施清单

CAD机械设计（精选）项目赛场提供设施、设备清单表

序号名称数量技术规格

中望机械CAD中望机械CAD教育版2020

1中望3D13中望3D2021教育版

中望结构仿真软件中望结构仿真软件2021

2AutodeskInventor13AutodeskInventor2021

CAXA3D实体设计软件V2020

3CAXA13

CAXACAD电子图版软件V2020

扫描模式：手持线扫描，手持面扫描，固定全自

动转台扫描，固定自由拍照扫描

扫描精度：扫描精度：±0.1mm，各方向误差≤

0.3mm/m；固定扫描单幅精度0.02mm

扫描速度：≥1，100,000点/秒；固定模式单幅

扫描时间<0.5s；

可变分辨率：≥0.2mm，扫描时分辨率可以通过

系统软件在扫描后根据需要调整，无须通过更换

硬件镜头来实现

近场扫描范围：208mm*136mm；远场扫描范围：

4三维扫描仪13312mm*204mm,

工作中心距：510mm；景深：200mm

光源：白光LED（非激光，不污染环境及危害人

身健康）

拼接模式：标志点拼接，特征拼接，手动拼接，

转台标志点拼接,转台拼接，可混合使用

操作的方便性：在扫描过程中可方便灵活地移动

扫描仪以及被扫描物体，不会影响扫描数据采集

和精度，整个系统可携带至工作现场进行工作；

设备必须有自校准精度板，以保证设备精度，且

校准迅速，设备校准时间≤2分钟

１２

序号名称数量技术规格

数据输出格式：STL，ASC，OBJ，PLY

系统支持：Win7,Win8,Win10,64bit

扫描头重量：1.13kg

打印机匹配shining3d切片软件。

切片软件支持15种语言包含中文和英文操作。

切片软件支持.stl,obj,3mf,bmp,x3d,jpg,png

等文件输入。

切片软件支持在Windows7及以上,Mac10.11

系统以上平稳运行。

打印机采用FDM快速成型技术。

机器打印尺寸300*250*300mm*。

打印机支持6国语言包含中文英文操作界面。

打印机支持5英寸的显示屏触摸操作。

打印机随机配送了16G的U盘。

打印机具备断电续打功能和WIFI连接发送模型

并打印。

打印打印层厚0.05mm-0.4mm*。

打印机可以使用PLA、ABS、PC、FLEX、

5三维打印机13

Wood-filled、Bronze-filled、TPU（95A+）、TPE

等主流材料。

打印机具有加热底板，磁吸式可移动反复折弯PC

板及密封结构。

打印机是单喷头，喷嘴直径0.4mm,材料直径为

1.75mm.

打印机X、Y向定位精度需达到0.0125mm或以上；

Z向定位精度需达到0.00125mm或以上。

打印机打印速度需可在30~150mm/s区间内简便

设置。

机器支持标准gcode文件打印。

打印机支持打印完成自动关机。

打印机内置空气循环过滤风扇

打印机具有双放料结构，外部一个，内部一个。