2024年甘肅省職業(yè)院校技能大賽“數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造（教師賽）”賽項(xiàng)樣卷3

2024年甘肅省職業(yè)院校技能大賽賽項(xiàng)名稱：數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造（教師賽）賽項(xiàng)組別：高職組競賽時間：300分鐘競賽任務(wù)書（樣題C）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(jì)，模塊二為：數(shù)字化制造。請?jiān)谟?jì)算機(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)物測量”“2-創(chuàng)新設(shè)計(jì)與CAE分析”“3-工程圖繪制與產(chǎn)品展示”建立3個子文件夾，M1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)。請你在計(jì)算機(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(jì)與質(zhì)量控制”“5-產(chǎn)線運(yùn)行與虛擬調(diào)試”“6-3D打印與產(chǎn)品驗(yàn)證”建立3個子文件夾，M2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。逆向建模逆向建模與實(shí)物測量創(chuàng)新設(shè)計(jì)與CAE分析工程圖繪制與產(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)品中的缸體后端蓋1個零件的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，手工測量產(chǎn)品中的活塞、活塞桿2個零件，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(jì)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）缸體后端蓋、活塞、活塞桿，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)物測量”子文件夾內(nèi)。（二）任務(wù)二創(chuàng)新設(shè)計(jì)與CAE分析（30分）情境描述：請你以機(jī)械設(shè)計(jì)工程人員的角色，根據(jù)任務(wù)一生成的三維模型、設(shè)計(jì)資料，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)知識，完成以下2項(xiàng)子任務(wù)：子任務(wù)1：對活塞和活塞桿進(jìn)行一體化的優(yōu)化設(shè)計(jì)并生成優(yōu)化后的三維模型。從提升產(chǎn)品耐用度和配合使用的角度對缺失的前端蓋進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，子任務(wù)2：對優(yōu)化后的活塞桿進(jìn)行有限元力學(xué)分析，將優(yōu)化創(chuàng)新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(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。1.設(shè)計(jì)要求（1）前端蓋進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)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）對優(yōu)化后活塞桿設(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。（4）根據(jù)該產(chǎn)品的工作原理對整個裝配體進(jìn)行虛擬運(yùn)動仿真，展示閥的各種工作狀態(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）活塞桿（優(yōu)化后的三維模型），前端蓋（新增），源文件格式和stp格式。（2）優(yōu)化創(chuàng)新后產(chǎn)品裝配模型，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(jì)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(jì)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：生成產(chǎn)品的爆炸圖，繪制產(chǎn)品裝配圖及閥芯、擺臂的二維工程圖。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(jì)、運(yùn)動仿真、有限元分析等內(nèi)容的創(chuàng)新設(shè)計(jì)報告，展示創(chuàng)新后的產(chǎn)品功能和特點(diǎn)。1.設(shè)計(jì)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(jì)內(nèi)容包含創(chuàng)新件的設(shè)計(jì)思路和工作原理。（3）運(yùn)動仿真包含該產(chǎn)品的各種運(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)品裝配圖，源文件格式和PDF格式。（3）活塞桿、前端蓋的二維工程圖源文件格式和PDF格式。（4）創(chuàng)新設(shè)計(jì)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3所示。協(xié)同設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制產(chǎn)線運(yùn)行與虛擬調(diào)試3D打印協(xié)同設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制產(chǎn)線運(yùn)行與虛擬調(diào)試3D打印與產(chǎn)品驗(yàn)證（四）任務(wù)四協(xié)同設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制（10分）情境描述：請你分別以產(chǎn)品設(shè)計(jì)主管、設(shè)計(jì)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(jì)成果，按照協(xié)同設(shè)計(jì)理念，構(gòu)建完整產(chǎn)品設(shè)計(jì)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)線加工齒輪軸質(zhì)量控制監(jiān)測尺寸為?25-0.0130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?25UCLLCL次數(shù)樣件12345平均值極差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(jì)與質(zhì)量控制”子文件夾內(nèi)。（五）任務(wù)五產(chǎn)線運(yùn)行與虛擬調(diào)試（15分）情境描述：請你以產(chǎn)線生產(chǎn)調(diào)度員的角色，完成以下2項(xiàng)子任務(wù)：子任務(wù)1：生產(chǎn)虛擬調(diào)試：提供“夾持給定數(shù)據(jù)”，根據(jù)“物料塊”形狀特點(diǎn)自主設(shè)計(jì)夾持手爪部分，設(shè)計(jì)的夾持手爪能夠與“夾持給定數(shù)據(jù)”完全配合，應(yīng)具有良好的裝夾能力。子任務(wù)2：組合好的夾持裝置能與“手臂給定數(shù)據(jù)”完全裝配，裝配體能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬產(chǎn)線動作的運(yùn)動調(diào)試。所有制作的數(shù)據(jù)類型文件通過PLM系統(tǒng)上傳。1.設(shè)計(jì)要求：（1）夾具設(shè)計(jì)：通過給定的“夾持給定數(shù)據(jù)”和“物料塊”從結(jié)構(gòu)配合和應(yīng)用角度設(shè)計(jì)夾持手爪，并進(jìn)行整體裝配。（2）虛擬機(jī)器人運(yùn)動調(diào)試：根據(jù)提供的“機(jī)器人給定數(shù)據(jù)”與上一步設(shè)計(jì)的“夾持手爪”文件進(jìn)行組合裝配，結(jié)合機(jī)器人虛擬調(diào)試模塊功能，合理設(shè)計(jì)機(jī)器人抓取物料的運(yùn)動軌跡；操作步驟如下：1.機(jī)器人手臂抓起物料區(qū)中的黃色物料；2.將物料移動到機(jī)床操作區(qū)；3.機(jī)器手臂旋轉(zhuǎn)和移動，將物料調(diào)整到適合加工區(qū)域。虛擬仿真原文件提交至PLM系統(tǒng)指定位置。2.提交材料（1）夾持手爪數(shù)據(jù)模型，源文件格式和stp格式。（2）夾持裝置與“手臂給定數(shù)據(jù)，裝配模型，源文件格式和stp格式。（3）虛擬產(chǎn)線運(yùn)動錄屏文件，源文件格式和avi格式。3.提交位置將以上3類文件保存在“5-產(chǎn)線運(yùn)行與虛擬調(diào)試”子文件夾內(nèi)。（六）任務(wù)六3D打印與產(chǎn)品驗(yàn)證（15分）情境描述：請你以增材制造設(shè)備操作員的角色，完成以下子任務(wù)：子任務(wù)1：根據(jù)創(chuàng)新完成的活塞桿、前端蓋的STL數(shù)據(jù)模型，結(jié)合賽場提供的LCD光固化成型機(jī)的打印參數(shù)、利用配套的設(shè)備操作軟件，合理擺放數(shù)據(jù)模型，正確添加支撐，進(jìn)行分層處理后輸出打印文件。子任務(wù)2：針對現(xiàn)場提供的LCD光固化成型機(jī)、進(jìn)行打印前的設(shè)備準(zhǔn)備工作，具體如下：安裝料槽并固定在工作臺，將平臺調(diào)平，保證平臺與投影光源平行，按要求添加樹脂材料，導(dǎo)入數(shù)據(jù)開始光固化打印。子任務(wù)3：將打印成型的活塞桿、前端蓋產(chǎn)品利用現(xiàn)場給定的工具完成后處理操作并進(jìn)行產(chǎn)品的裝配和驗(yàn)證。（一）提交材料裝配好的打印產(chǎn)品零件實(shí)物。提交要求：將裝配好的打印產(chǎn)品零件按要求裝入密封箱提交給當(dāng)值裁判。（二）提交位置將檢測工序卡保存在“6-3D打印與產(chǎn)品驗(yàn)證”子文件夾內(nèi)。

附件附件1質(zhì)量控制答題紙一、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?25UCLLCL次數(shù)樣件12345平均值極差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.