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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 5）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，对产品中的齿轮轴、齿条活塞杆2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
3、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，手工测量产品中的齿轮轴、转盘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)不得改变。（3）标准件需要通过测量确定型号，并在软
4、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）齿轮轴、齿条活塞杆、转盘，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：从提升产品耐用度和旋转速度的角度对齿轮轴、齿条活塞杆进行合理优化。生成优化后的齿轮轴、齿条活塞杆三维模型。子任务2：对创新优化后的齿轮轴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
5、成运动仿真并对产品创新设计进行验证。请按照如下要求，对创新优化后的齿轮轴进行有限元分析。（1）齿轮轴材料为：某工具钢，密度8160kg/m3，泊松比0.32，弹性模量2.89E+10N/m2;（2）齿轮轴与轴承装配面设定为 “滚轴/滑块”约束；（3）在齿轮轴输入端施加80Nm恒定扭矩，该扭矩可认为均匀施加在输入端圆柱表面；（4）对齿轮轴进行静力分析，可认为齿轮轴在扭矩作用下未发生扭转，即在齿轮轴两端施加了 “ 固定”约束。请根据上述条件对齿轮轴划分合适的网格，进行受力分析，生成带有 “应力云图” 的pdf格式分析报告。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
6、任务书 3 / 81.设计要求（1）齿轮轴、齿条活塞杆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）在旋转气缸气体压力不变的条件下，气体推动齿轮齿条旋转速度加快。（3）对齿轮轴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）根据旋转气缸的工作原理对整个装配体进行虚拟运动仿真，展示旋转 气缸工作状态下的外部和内部运动，并导出产品360旋转展示动画，时长10-15秒。2.提交材料（1）齿轮轴（优化）、齿条活塞杆（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（齿轮轴），Z3 格式和 PDF
7、 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：生成产品的产品爆炸图（彩图），绘制产品装配图及齿轮轴、转盘的二维工程图。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。
8、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）运动仿真包含旋转气缸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（彩图），JPG 格式。（2）产品装配工程图，DWG 格式和 PDF 格式。（3）齿轮轴（优化）、转盘，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
9、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)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1226XZ06-12罐1ZnA110-25GB/T819.1-2016M6X5073524XZ06-11直溶整23XZ0G-10R键ZnA110-222XZ06-09销数21GB/T 10708.1-2000YW Y14X19X3整20JB/T 13637-2019208005X084F-PTFE19XZ06-08核储18XZ06-07括秆2Cr18Ni9n=1z=
10、16 t=2017GB/T3452.1-20050H 5X1.8216GB/T65-2013帕M5X62073515JB982-77验赣10214GB/T6177.1-2016MOX12023513治菜程RB1007219 18 17 16 15 14 13242526重22 21 202312GB/T 70.1-2008的M5X148023511XZ0G-06程ZnA110-210XZ06-05程9GB/T276-20B额61801-2Z8GB/T70.2-205N5X860235XZ06-04幢2A126GB/T119,1-20003X8 m355XZ06-0335CrMom=1 z=1
11、t=20GB/T70.1-2008的M4X14602353GB/T276-20B61905-272XZ0G-02年2A12XZ0G-01衅2A12解图 号书 称量封 料(#备 注t藏带气血装配简图机4键REEN111111112023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 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
12、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图样名称齿轮轴（优化）转盘产品装配工程图5图样代号XZQG-03XZQG-04XZQG-006比例自定义注：上表内容为标题栏必备信息，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。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，展示创新设计后的旋转气缸；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