2024年甘肅省職業(yè)院校技能大賽“數(shù)字化設(shè)計與制造（學(xué)生賽）”樣題1

一、競賽準(zhǔn)備

本次競賽有兩個模塊，其中模塊一為：數(shù)字化設(shè)計，模塊二為：

數(shù)字化制造。

請?jiān)谟嬎銠C(jī)D盤上以“M1-賽位號”建立1個文件夾，在文件夾

下以“1-逆向建模與實(shí)物測繪”“2-創(chuàng)新設(shè)計與CAE分析”“3-工程圖

繪制與產(chǎn)品展示”建立3個子文件夾。

請?jiān)谟嬎銠C(jī)D盤上以“M2-賽位號”建立1個文件夾，在文件夾

下以“4-協(xié)同設(shè)計與質(zhì)量控制”“5-數(shù)控編程與仿真加工”“6-數(shù)控

加工與產(chǎn)品驗(yàn)證”建立3個子文件夾。

各模塊的競賽作品按任務(wù)書要求存入對應(yīng)子文件夾中，并作為評

分的唯一依據(jù)。文件名不得出現(xiàn)工位號，文件不準(zhǔn)做任何文字、記號、

圖案特殊標(biāo)記，否則按違規(guī)處理。

二、競賽資源

1.競賽任務(wù)書；

2.M1模塊電子文件位于D盤文件夾：M1-TG，M2模塊電子文件位

于D盤文件夾：M2-TG。

三、競賽任務(wù)

M1模塊競賽工作流程如圖1所示。

逆向建模創(chuàng)新設(shè)計工程圖繪制

與實(shí)物測繪與CAE分析與產(chǎn)品展示

圖1M1模塊工作流程圖

（一）任務(wù)一逆向建模與實(shí)物測量（10分）

情境描述：請你分別以測繪員、三維造型師的角色，完成以下3

項(xiàng)子任務(wù)：

子任務(wù)1：利用賽場給定軟件，對產(chǎn)品中的左端蓋的STL格式數(shù)

據(jù)進(jìn)行逆向建模，并對照實(shí)物結(jié)合手工測量數(shù)據(jù)還原零件重要部位

的尺寸精度和幾何公差。

子任務(wù)2：對產(chǎn)品的實(shí)物關(guān)鍵部位進(jìn)行測量獲取產(chǎn)品重要尺寸信

息。利用通用測量工具，手工測繪產(chǎn)品中的右端蓋，根據(jù)使用功能

確定產(chǎn)品零件重要部位的尺寸精度和幾何公差。

子任務(wù)3：利用逆向建模和測繪建模的數(shù)據(jù)模型和現(xiàn)場提供的

stp模型，并調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)合模型簡圖（圖2）對所有零件模型進(jìn)行

虛擬裝配。

圖2模型簡圖

1.設(shè)計要求

（1）合理還原產(chǎn)品數(shù)字模型，對尺寸進(jìn)行圓整處理，特征拆分

合理，轉(zhuǎn)角銜接圓潤。

（2）實(shí)物的表面特征不得改變，數(shù)字模型比例(1:1)不得改變。

（3）標(biāo)準(zhǔn)件需要通過測量確定型號，并在軟件標(biāo)準(zhǔn)件模型庫中

調(diào)用。

（4）不得使用整體擬合功能。

2.提交材料

（1）左、右端蓋，源文件格式和stp格式。

（2）產(chǎn)品三維裝配模型，源文件格式和stp格式。

3.提交位置

將以上2類文件保存到“1-逆向建模與實(shí)物測繪”子文件夾內(nèi)。

（二）任務(wù)二創(chuàng)新設(shè)計與CAE分析（30分）

情境描述：請你以機(jī)械設(shè)計工程人員的角色，根據(jù)任務(wù)一生成

的三維模型、設(shè)計資料，結(jié)合機(jī)械設(shè)計相關(guān)知識，完成以下2項(xiàng)子任

務(wù)：

子任務(wù)1：圖2模型所示產(chǎn)品缺少防護(hù)罩，但預(yù)留了防護(hù)罩安裝

孔位，請從提升產(chǎn)品耐用度和安全使用角度為該產(chǎn)品設(shè)計防護(hù)罩。

對該設(shè)備曲柄進(jìn)行一體化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，生成優(yōu)化后的三維模型。

子任務(wù)2：對優(yōu)化后的曲柄進(jìn)行有限元力學(xué)分析，將優(yōu)化后的三

維零件重新虛擬裝配，完成運(yùn)動仿真并對產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計進(jìn)行驗(yàn)證。

1.設(shè)計要求

（1）曲柄優(yōu)化之后使得結(jié)構(gòu)緊湊、美觀、合理，并符合加工的可

行性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性等。

（2）對曲柄設(shè)置合理的邊界和約束條件，進(jìn)行有限元分析，生

成應(yīng)力云圖。

（3）根據(jù)圖2設(shè)備的工作原理對整個裝配體進(jìn)行虛擬運(yùn)動仿真，

展示其的各種工作狀態(tài)下的內(nèi)部運(yùn)動，并導(dǎo)出產(chǎn)品360°旋轉(zhuǎn)展示動

畫，時長10-15秒。

2.提交材料

（1）曲柄（優(yōu)化后的三維模型），防護(hù)罩（新增），源文件格式

和stp格式。

（2）子任務(wù)2要求完成的裝配模型，源文件格式和stp格式。

（3）應(yīng)力云圖，源文件格式和PDF格式。

（4）產(chǎn)品運(yùn)動仿真動畫，源文件格式和avi格式。

3.提交位置

將以上4類文件保存到“2-創(chuàng)新設(shè)計與CAE分析”子文件夾內(nèi)。

（三）任務(wù)三工程圖繪制與產(chǎn)品展示（20分）

情境描述：請你以機(jī)械設(shè)計工程人員的角色，根據(jù)任務(wù)二生成的

產(chǎn)品三維模型，完成以下2項(xiàng)子任務(wù)：

子任務(wù)1：任務(wù)二生成產(chǎn)品的爆炸圖，繪制產(chǎn)品裝配圖和左、右

端蓋及防護(hù)罩的二維工程圖。

子任務(wù)2：采用圖文結(jié)合的方式編制包含創(chuàng)新設(shè)計、運(yùn)動仿真、

有限元分析等內(nèi)容的創(chuàng)新設(shè)計報告，展示創(chuàng)新后的產(chǎn)品功能和特點(diǎn)。

1.設(shè)計要求

（1）零件與裝配須符合機(jī)械制圖的國家標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。要求結(jié)

構(gòu)表達(dá)完整，圖形清晰，看圖方便，尺寸標(biāo)注做到規(guī)范、正確，排列

整齊。

（2）創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容包含創(chuàng)新件的設(shè)計思路和工作原理。

（3）運(yùn)動仿真包含機(jī)構(gòu)的各種運(yùn)動狀態(tài)的工作原理說明。

（4）有限元分析包含應(yīng)力云圖的結(jié)果分析，提出改進(jìn)方案。

（5）創(chuàng)新報告要求邏輯性強(qiáng)，言簡意賅，采用規(guī)范技術(shù)術(shù)語，排

版整齊美觀。

2.提交材料

（1）產(chǎn)品爆炸圖,源文件格式和PDF格式。

（2）產(chǎn)品二維裝配圖，源文件格式和PDF格式。

（3）左、右端蓋及防護(hù)罩的二維工程圖源文件格式和PDF格式。

（4）結(jié)合提供的創(chuàng)新設(shè)計說明書模板，提交創(chuàng)新設(shè)計報告，源

文件格式和PDF格式。

3.提交位置

將以上4類文件保存到“3-工程圖繪制與產(chǎn)品展示”子文件夾內(nèi)。

M2模塊競賽工作流程如圖2所示。

協(xié)同設(shè)計數(shù)控編程數(shù)控加工與產(chǎn)品驗(yàn)

與質(zhì)量控制與仿真加工證

圖2M2模塊工作流程圖

（四）任務(wù)四協(xié)同設(shè)計與質(zhì)量控制（10分）

情境描述：請你分別以產(chǎn)品設(shè)計主管、設(shè)計人員和質(zhì)量管控員

的角色，完成以下2項(xiàng)子任務(wù)：

子任務(wù)1：依據(jù)模塊1設(shè)計成果，按照協(xié)同設(shè)計理念，構(gòu)建完整

產(chǎn)品設(shè)計BOM，分發(fā)相關(guān)協(xié)作任務(wù)，搭建BOM結(jié)構(gòu)并準(zhǔn)確上傳圖檔，

完成圖檔審核后導(dǎo)出BOM圖檔（含產(chǎn)品樣機(jī)）和BOM清單。

子任務(wù)2：生產(chǎn)線加工曲柄軸質(zhì)量控制監(jiān)測尺寸為

?0.050

?16?11(?0.016)，形成了尺寸測量數(shù)據(jù)如表1所示，根據(jù)質(zhì)量檢測結(jié)

果，形成均值-極差SPC質(zhì)量控制圖，分別計算特征平均值和上控制

限（UCL）及下控制限（LCL），分析相關(guān)原因并給出解決方案，形成

整體質(zhì)量控制報告（請?jiān)凇百|(zhì)量控制答題紙”作答，見附件1）。

表1尺寸測量數(shù)據(jù)表

零件閥芯樣品數(shù)量N=15時間間隔檢測頻次5次/件

測量特征直徑?16UCLLCL

次數(shù)

12345平均值極差

樣件

115.9315.9215.9415.9515.96

215.915.9215.9115.9215.92

315.8915.915.9115.915.88

415.8615.8715.8815.8615.88

515.8215.8315.8215.815.81

615.915.9215.9115.9215.92

715.9615.9715.9715.9815.99

815.9715.9815.9715.9815.99

915.915.9215.9115.9215.92

1015.8915.915.9115.915.88

1115.8615.8715.8815.8615.88

1215.8115.8215.8215.815.78

1315.8515.8615.8715.8515.92

1415.815.8115.8215.7915.99

1515.8115.7915.8115.7715.78

1.提交材料

（1）BOM圖檔(含產(chǎn)品樣機(jī))，源文件格式和ZIP格式。

（2）BOM清單，源文件格式和pdf格式。

（3）質(zhì)量控制答題紙，源文件格式和pdf格式。

2.提交位置

將以上3類文件保存到“4-協(xié)同設(shè)計與質(zhì)量控制”子文件夾內(nèi)。

（五）任務(wù)五數(shù)控編程與仿真加工（15分）

情境描述：請你以數(shù)控編程工藝員的角色，完成以下2項(xiàng)子任

務(wù)：

子任務(wù)1：利用指定的機(jī)床、刀具、毛坯等加工條件和“任務(wù)三”

輸出的工程圖紙，按照加工任務(wù)編制左端蓋的CAPP加工工藝工序卡。

子任務(wù)2：利用CAM編程軟件編制數(shù)控加工程序并完成仿真加工

驗(yàn)證。選手利用預(yù)裝好的編程軟件，正確導(dǎo)入機(jī)床、刀具清單、毛坯，

完成數(shù)控加工程序編制并進(jìn)行仿真加工。

1.提交材料

（1）CAPP加工工藝工序卡，源文件格式和PDF格式。

（2）數(shù)控加工程序，源文件格式和txt格式。

（3）仿真加工錄屏文件，源文件格式和avi格式。

2.提交位置

將以上3類文件保存在“5-數(shù)控編程與仿真加工”子文件夾內(nèi)。

（六）任務(wù)六數(shù)控加工與產(chǎn)品驗(yàn)證（15分）

情境描述：請你以數(shù)控加工操作員和質(zhì)量檢驗(yàn)員的角色，完成

以下子任務(wù)：

子任務(wù)1：利用現(xiàn)場給定機(jī)床及其加工條件，按要求完成防護(hù)罩

零件的數(shù)控加工。根據(jù)賽場提供的機(jī)床、夾具和毛坯，利用仿真加

工驗(yàn)證后的數(shù)控程序完成零件的加工，并保證零件的加工精度和表

面粗糙度。選手自行檢測產(chǎn)品的加工精度，并填寫加工檢測工序

卡。

子任務(wù)2：將加工好的零件進(jìn)行裝配與調(diào)試，保證裝配質(zhì)量，并

結(jié)合現(xiàn)場提供的檢測設(shè)備進(jìn)行功能性驗(yàn)證。

1.提交材料

（1）加工檢測工序卡，源文件格式和PDF格式。

（2）裝配好的產(chǎn)品零件實(shí)物。

提交要求：將裝配好的產(chǎn)品零件按要求裝入密封箱提交給當(dāng)值裁

判。

2.提交位置

將加工檢測工序卡保存在“6-數(shù)控加工與產(chǎn)品驗(yàn)證”子文件夾內(nèi)。

四、附件

附件1尺寸測量數(shù)據(jù)表

一、SPC質(zhì)量控制圖

二、請分析控制圖，說明原因與解決措施。

附件2工序卡

產(chǎn)品型號零件圖號

工序卡

產(chǎn)品名稱零件名稱

材料牌號毛坯種類毛坯外形尺寸備注

工序號工序名稱設(shè)備名稱設(shè)備型號程序編號夾具代號夾具名稱冷卻液車間

主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給速度背吃刀量

工步號工步內(nèi)容刀具號刀具量具及檢具備注

（r/min）（m/min）（mm/min）（mm）

編制審核第頁共頁

附件3創(chuàng)新設(shè)計報告要求

請選手根據(jù)賽題要求，采用圖文結(jié)合的方式編寫創(chuàng)新設(shè)計報告，

要求表述專業(yè)、邏輯性強(qiáng)、技術(shù)術(shù)語規(guī)范、排版整齊美觀，內(nèi)容主要

包括：

1.設(shè)計任務(wù)說明。闡述一下產(chǎn)品創(chuàng)新背景，包括產(chǎn)品功能、存在

缺陷等；

2.創(chuàng)新設(shè)計方案說明，包括創(chuàng)新設(shè)計思路及涉及到的知識點(diǎn)、關(guān)

鍵技術(shù)，創(chuàng)新設(shè)計流程，創(chuàng)新功能實(shí)現(xiàn)情況；

3.結(jié)合裝配運(yùn)動仿真，展示創(chuàng)新設(shè)計后的防護(hù)罩；

4.結(jié)合曲柄有限元力學(xué)分析結(jié)果，如有改進(jìn)需要，進(jìn)一步說明改

進(jìn)方案。

附件4檢驗(yàn)工序卡檢驗(yàn)工序卡

機(jī)型零件名稱零件號工序名稱工序號

檢驗(yàn)工序卡共

第頁

頁

測量工具

序號測量項(xiàng)目尺寸要求實(shí)測尺寸判定結(jié)果

名稱規(guī)格（mm）

編制（日期）審核（日期）標(biāo)準(zhǔn)化（日期）會簽（日期）

處更改文件

標(biāo)記簽字日期

數(shù)號

備注：1.測量項(xiàng)目指工程圖中帶有公差要求的尺寸。

2.評判結(jié)果指對比尺寸要求，實(shí)測尺寸是否超差，如果超差填“不合格”，不超差填“合格”。

2024年甘肅省職業(yè)院校技能大賽

賽項(xiàng)編號：高職組17

賽項(xiàng)名稱：數(shù)字化設(shè)計與制造（學(xué)生賽）

賽項(xiàng)組別：高職組

競賽時間：360分鐘

競

賽

任

務(wù)

書

（樣題A）

2023年11月

一、競賽準(zhǔn)備

本次競賽有兩個模塊，其中模塊一為：數(shù)字化設(shè)計，模塊二為：

數(shù)字化制造。

請?jiān)谟嬎銠C(jī)D盤上以“M1-賽位號”建立1個文件夾，在文件夾

下以“1-逆向建模與實(shí)物測繪”“2-創(chuàng)新設(shè)計與CAE分析”“3-工程圖

繪制與產(chǎn)品展示”建立3個子文件夾。

請?jiān)谟嬎銠C(jī)D盤上以“M2-賽位號”建立1個文件夾，在文件夾

下以“4-協(xié)同設(shè)計與質(zhì)量控制”“5-數(shù)控編程與仿真加工”“6-數(shù)控

加工與產(chǎn)品驗(yàn)證”建立3個子文件夾。

各模塊的競賽作品按任務(wù)書要求存入對應(yīng)子文件夾中，并作為評

分的唯一依據(jù)。文件名不得出現(xiàn)工位號，文件不準(zhǔn)做任何文字、記號、

圖案特殊標(biāo)記，否則按違規(guī)處理。

二、競賽資源

1.競賽任務(wù)書；

2.M1模塊電子文件位于D盤文件夾：M1