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1、竞赛任务书2023 年全国职业院校技能大赛Digital Design and Manufacturing赛项编号：GZ013-J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（赛题 9）2023 年 8 月（A4，共 8 页）2023 年全国职业院校技能大赛 高职组数字化设计与制造赛项 M1 模块竞赛任务书 1 / 8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
2、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。逆向建模与实物测量图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，对产品中的旋转刀架（附件1 装配简图 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
3、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，手工测量产品中的气缸安装板和锁紧盒（附件1 装配简图 件6 件7），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2023 年全国职业院校技能大赛 高职组数字化设计与制造赛项 M1 模块竞赛任务书 2 / 8衔接圆润。（2）实物的表面特征不得改变，数字模型比例(1:1)
4、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）旋转刀架、气缸安装板、锁紧盒，Z3格式和stp格式。（2）产品三维装配模型，Z3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；为保证铅笔在卷削过程中圆周和轴向
5、方向 固定，在铅笔锁紧盒内设计一个铅笔的锁紧机构（附件1 装配简图 件7），生成优化后的减速机构以及铅笔的锁紧机构的三维模型。子任务2：对锁紧气缸连杆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。请按照如下要求，对创新优化后的锁紧气缸连杆进行有限元分析。（1）锁紧气缸连杆材料为：某钢材，密度8710kg/m3 ，泊松比0.32，弹性模量3.89E+10N/m2;（2）锁紧气缸与锁紧气缸安装支架装配面设定为 “ 固定”约束；（3）在铅笔锁紧时，锁紧气缸的气压为0.6MPa，该气压可以认为均匀的施加在锁紧气缸连杆上；（4）对锁紧气缸连杆进行静力分
6、析，可认为锁紧气缸连杆在锁紧铅笔时未发生弯曲变形。2023 年全国职业院校技能大赛 高职组数字化设计与制造赛项 M1 模块竞赛任务书 3 / 8请根据上述条件对锁紧气缸连杆划分合适的网格，进行受力分析，生成带有 “应力云图” 的pdf格式分析报告。1.设计要求（1）减速机构、锁紧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）对锁紧气缸连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。（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）减速机构
7、、锁紧机构（优化），Z3 格式和 stp 格式。（2）产品三维装配模型（优化），Z3 格式和 stp 格式。（3）应力云图（锁紧气缸连杆），Z3 格式和 stp 格式。（4）产品运动仿真动画，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（彩图），绘制产品装配图及减速机构、锁紧机构的二维工程图。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，
8、展示创新后的产品功能和特点。1.设计要求（1）零件与装配须符合技术制图与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。2023 年全国职业院校技能大赛 高职组数字化设计与制造赛项 M1 模块竞赛任务书 4 / 8（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（彩图）, JPG 格式。（2）产品装配工程图，DWG 格式和 PDF 格式。（3）减速机构
9、、锁紧机构（优化），相关零件二维工程图的 DWG 格式和 PDF格式。（4）创新设计报告，WORD 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。2023 年全国职业院校技能大赛 高职组数字化设计与制造赛项 M1 模块竞赛任务书 5 / 8四、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)7658 9 10 1112 13 14日 1516432117181920212222GB/T 70.1-2008螺钉M3XB钢21QBJ-12基座LY12CZ20螺钉M6X153钢19电机18GB/T 70.1-2008螺钉M6X25钢17
10、GB/T 65-2016开槽园柱头螺钉M4X25钢16GB/T 70.1-2008螺钉M6X60钢15OB10电机支架LY12CZ14电机安器板LY12CZ13镇接块塑料12螺钉M4X16钢11轴套塑料0旋转刀架刀头轴套支架锁系盒气缸安装板LY12CZCB/T 878-2007开槽无头螺钉M6X60钢GB/T 5782-2016螺检M8X30钢QB-01锁紧气缸安装板LY12CZDSNU-12-80-P-A-MA气红ADN-12-15-1-P-A缩进气缸字号代 号名称故量材料重量备注明细栏常规铅笔机结构简图标记处数分区改交件签名月 .设计际准化阶段标记量(Kg比例1.5:审核工艺批准2023年
11、全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项 M1 模块竞赛任务书 6/8附件2 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：1.图层设置使用软件默认，线宽及标注样式符合国标。2.选择合适的比例、图幅。3.正确绘制并合理表达各零件图。4.正确、完整、清晰、合理原则标注各零件图的一般尺寸。5.根据各零件的特点，合理标注技术要求。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2023/8/83材料根据实物材料填写4图样名称传动机构锁紧机构产品装配工程图5图样代号QBJ-*QBJ-*QBJ-006比例自定义注：上表内容
12、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。2023 年全国职业院校技能大赛 高职组数字化设计与制造赛项 M1 模块竞赛任务书 7 / 8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，展示创新设计后的铅笔机；4.结合有限元力学分析结果，如有改进需要，进一步说明改进方案。2023 年全国职业院校技能大赛 高职组数字化设计与制造赛项 M1 模块竞赛任务书 8 / 8