河北省第一屆職業(yè)技能大賽邢臺市選拔賽-CAD機械設計技術工作文件

邢臺市第二屆“邢襄名匠”職業(yè)技能大賽

CAD機械設計項目技術工作文件

邢臺市第二屆“邢襄名匠”職業(yè)技能大賽組委會技術工作組

2021年6月

目錄

一、技術描述..........................................................................................1

（一）項目概要.....................................................................................1

（二）基本知識與能力要求.................................................................1

二、試題與評判標準.............................................................................3

（一）試題..............................................................................................3

（二）比賽時間及試題具體內容.........................................................5

（三）評判標準.....................................................................................6

三、競賽細則..........................................................................................8

四、競賽場地、設施設備等安排.......................................................12

（一）賽場規(guī)格要求...........................................................................12

（二）基礎設施清單...........................................................................12

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

１

一、技術描述

（一）項目概要

CAD機械設計：是指機械制造從業(yè)人員應用計算機輔助設

計軟件、三維打印機、三維掃描儀和手工測量工具，為產品設

計和制造建立零件和裝配模型、詳細工程圖紙、產品設計和工

藝解決方案的數(shù)字或紙質文件，提交含有三維打印件的完整產

品，并實現(xiàn)要求的使用功能。所有數(shù)字或紙質文件必須遵循中

國國家GB標準或者ISO標準。

（二）基本知識與能力要求

相關要求權重比例

(%)

1工作安排和管理

1、計算機輔助設計技術在制造業(yè)的各種目的和用途

2、目前國際上公認的工業(yè)制造和設計標準（ISO）和中國國家

標準（GB）

3、目前由行業(yè)使用并認可的標準（如3D打印或掃描）

基本知識

4、數(shù)學、物理和幾何的相關理論和應用

5、技術術語和符號

6、對技術上和設計上的問題及挑戰(zhàn)，起到提供創(chuàng)新性和創(chuàng)造性

解決辦法的作用

1、始終應用國際標準（ISO）、中國國家標準（GB）和當前業(yè)界

15

使用且認可的標準

2、理解和掌握機械設計一般流程和數(shù)字化設計與制造方法。

3、將對數(shù)學、物理、幾何的知識和理解全面地運用到CAD項目

中

4、識別并正確選擇標準部件和符號庫

工作能力

5、提交CAD圖紙時正確使用和詮釋技術術語及所用符號

6、表現(xiàn)出與同事、客戶和其他相關專業(yè)人員間有效的溝通和交

流技巧，以確保CAD應用符合用戶要求

7、為用戶提供個性化設計服務，并應用創(chuàng)新性和創(chuàng)造性的解決

方案

8、不斷地滿足客戶要求，在設計階段將需求的產品可視化。

１

2材料、軟件和硬件

1、計算機的操作系統(tǒng)，能夠正確地使用和管理計算機文件和軟

件

2、在CAD應用過程中所需用到的外圍設備

3、設計軟件中的特定的專業(yè)技術操作

基本知識

4、了解設計軟件的局限性，設計數(shù)據(jù)的格式和分辨率

5、了解智能優(yōu)化設計方法與流程

6、了解測量工具的工作原理

7、三維打印機、三維掃描儀、繪圖儀和激光打印機的使用

15

1、啟動設備電源并激活指定的建模軟件

2、設置和檢查外圍設備，如鍵盤、鼠標、3D鼠標、三維打印

機、三維掃描儀、繪圖儀和打印機

3、使用計算機操作系統(tǒng)和專業(yè)軟件熟練創(chuàng)建、管理并存儲文件；

選擇正確的建模和繪圖模塊

工作能力

4、使用不同技術來訪問和使用CAD軟件，例如用鼠標、菜單或

工具欄

5、設定CAD設計軟件、三維打印切片軟件參數(shù)

6、有效地規(guī)劃制作過程，熟練使用手工和自動測量工具，熟練

使用三維打印機、繪圖儀和打印機打印并輸出作品

3三維建模和運動仿真

1、如何編程以便對軟件進行參數(shù)設置

2、機械系統(tǒng)及其功能

基本知識3、技術圖紙規(guī)則

4、如何裝配一組套件

5、如何展示一張圖像

1、零件建模，優(yōu)化構件實體形狀

2、機構設計計算與產品仿真分析

3、創(chuàng)建定制化零件庫或產品庫

4、參數(shù)化設計實現(xiàn)尺寸、結構的快速變更

30

5、完成關鍵零部件結構優(yōu)化

6、確定材料特性（密度）

7、確定零件的顏色和紋理

工作能力8、由零件3D模型制造裝配體

9、完成三維布管

10、完成三維布線

11、分析實際工況形成力學分析報告

12、構建裝配體（包括子裝配體）

13、瀏覽基本信息以便高效率地規(guī)劃工作

14、從數(shù)據(jù)文件獲取信息

15、建模并裝配項目涉及的各個基本零件

２

16、為缺失的尺寸估算近似值

17、按照要求，把已經建好模型的零件裝配到子裝配體中

18、利用圖像粘貼功能，比如按要求將徽標粘貼于圖像上

19、生成動畫展示不同零件如何工作或怎么被裝配到一起的

20、保存成果以備將來使用

4二維工程圖及效果渲染圖

1、了解國家及國際機械制圖規(guī)范

基本知識2、如何用燈光、場景、材質、紋理、貼圖等方法生成設計對象

的渲染圖像

1、完成零部件工程圖創(chuàng)建

30

2、存儲并標記圖像以備將來查找使用

3、理解模型、圖紙和PMI信息并準確地用于計算機生成的圖像

工作能力4、創(chuàng)建零件和裝配體渲染圖像

5、調整光、著色、背景和拍攝的角度，以突出關鍵特征圖像

6、使用相機視角功能更好地展示產品

7、打印用于表達的渲染圖像

5逆向工程

1、獲得未加工零件的材料和加工工藝

2、鑄造

3、焊接

基本知識4、機加工

5、模擬仿真

6、將一個真實的物體轉換為三維模型，然后再生成工程圖紙和10

PMI模型的過程

1、使用行業(yè)認證過的手工測量儀器測量實體模型的尺寸

2、創(chuàng)建手繪草圖

3、對模型或圖紙進行2D/3D標注

工作能力

4、利用三維測量工具獲得實體模型的數(shù)字模型

5、借助逆向設計技術進行加工檢測

6、對逆向產品進行設計改良

二、試題與評判標準

（一）試題

本賽項為單人賽，分理論和操作兩部分，均實行百分制，

理論試題權重20%，考試時間1小時，主要依據(jù)《制圖員（三

級）》國家標準命制，題型為選擇和判斷，80道四選一單項選

３

擇和20道判斷，每題1分；操作試題權重80%，主要包括機

械創(chuàng)新設計、裝配設計及工程圖、逆向工程、結構設計四個模

塊；理論和操作兩部分按權重合并計算總成績。

本賽項賽題不提前公布，由大賽組委會委托本項目裁判長

或第三方單位開發(fā)試題；競賽試題與評分標準在賽前密封，由

執(zhí)委會保管。與技術文件同期公布操作部分試題樣題（包括賽

題任務樣式、給定數(shù)據(jù)格式、提交數(shù)據(jù)格式等）。

（二）比賽時間及試題具體內容

1.比賽時間安排

（1）理論比賽

時長：1小時

（2）操作比賽

模塊編號模塊名稱競賽時間

M1機械創(chuàng)新設計3小時

M2裝配設計及工程圖3小時

M3逆向工程3小時

M4結構設計3小時

總計12小時

此時間和模塊僅做參考，可能會有細微變化，最終以實際

競賽為準。

2.操作試題：

模塊M1：機械創(chuàng)新設計

要求完成機械產品的創(chuàng)新設計，要求選手能夠根據(jù)產品的

４

功能需求對產品進行專業(yè)性的詳細設計，或者也可以是針對現(xiàn)

有產品改進或補充設計，使原來的產品滿足用戶的需求或改良

產品的設計，涵蓋三維布管。

根據(jù)相關工程圖創(chuàng)建零部件模型并生成零件或裝配

工程圖

根據(jù)管線設計生成三維管線模型

生成仿真運動和渲染圖片（含判斷分）

模塊M2：裝配設計及工程圖

針對機械行業(yè)涉及的復雜產品進行設計，模擬初級工程師

的工作任務，提供選手部分零件工程圖、零件、裝配工程圖或

裝配示意圖，需要選手完成零件設計，裝配設計，工程圖生成

及標注，并采用動畫仿真及圖像處理技術表達產品的工作原理。

根據(jù)圖紙或其他信息進行產品的零件建模

根據(jù)裝配工程圖及其他信息設計缺失零件

在完成零件建模的基礎上進行產品裝配體建模

尺寸標注，表面質量標注，包括形位公差

工程圖、產品渲染和仿真運動（含判斷分）

模塊M3：逆向工程

根據(jù)提供的實物模型和掃描數(shù)據(jù)來完成本模型的逆向工

程。整個比賽時間不收回實物模型，給予選手有充足的時間來

完成此次逆向。工程圖生成及標注，并生成渲染圖片。

尺寸測量的精準性

零件的特征呈現(xiàn)及工程圖

公差，GDT，表面紋理的表達

５

數(shù)字模型展示

創(chuàng)建產品渲染圖（含判斷分）

模塊M4：結構設計

針對機械行業(yè)產品進行設計，引入標準化設計，自定義資

源庫，主要涉及鋼結構、結構連接工藝、鈑金工藝、工程圖學

和產品工藝設計等。

創(chuàng)建鈑金零件及其裝配體

創(chuàng)建桁架結構件及其裝配體

生成用于零件加工的工程圖

生成相關裝配工程圖

創(chuàng)建渲染圖（含判斷分）

（三）評判標準

本項目不公開具體評分細則

1.操作比賽分數(shù)權重：

分數(shù)

模塊編號模塊名稱

判斷分測量分合計

M1機械創(chuàng)新設計22325

M2裝配設計及工程圖12425

M3逆向工程12425

M4結構設計12425

總計595100

2.操作比賽評判方法：

本賽項操作比賽采用基于測量和判斷的評分規(guī)則，具體評

分是根據(jù)評分表進行的，實際評分時由裁判長組織全部裁判按

小組進行評分，評分組長優(yōu)先選擇具有CAD機械設計項目一類

６

大賽執(zhí)裁經驗的裁判員擔任，裁判長不直接參與評分，每位裁

判對本單位的選手評分需要回避。

評價分打分方式：3人組成一個評分小組，各自單獨評分，

計算出平均分的權重再乘以該子項的分值計算出實際得分。裁

判相互間分差必須小于等于1分，否則需要給出確切理由并在

小組長或裁判長的監(jiān)督下進行調分。

權重表如下：

權重分值要求描述

0分各方面均低于行業(yè)標準，包括“未做嘗試”

1分達到行業(yè)標準

2分達到行業(yè)標準，且某些方面超過標準

3分達到行業(yè)期待的優(yōu)秀水平

樣例：選手為完成裝配設計的產品生成一幅渲染圖片，可

能有下列4種質量

權重分值要求描述

0分圖像不清晰，特征不完整

1分產品要素完成，圖像清晰，展示了題目要求的計算機渲染效果

2分圖像清晰且具有美工效果，整個圖像展示出計算機渲染的效果

3分具有非常完美的視覺效果，圖像的渲染效能達到計算機性能的極限

測量分打分方式：按模塊設置若干個評分組，每組3人，

由2名經驗豐富的裁判共同打分，1人負責記錄。如有爭議時

每個模塊的所有裁判一起商議，在對該選手在該項中的實際得

分達成一致后最終只能給出一個分值，若裁判數(shù)量較多，也可

以另定分組模式。

測量分評分準則樣例：

類型示例最高分值正確分值不正確分值

某緊固件要求選擇右旋螺紋，

滿分或零分0.50.50

配分為0.5分，選手得分只有

７

兩種可能，要么滿分要么零分

某裝配體BOM表共10個零件，

從滿分中扣除最大分1分，缺一個扣0.2分，10.60.4

選手缺少2個零件

某動畫播放要求顯示旋轉一

周，外殼透明看見齒輪，看見

從零分開始加齒輪和活塞同步運動。最大分0.60.40.2

是0.6分，選手的動畫僅看見

前兩項

3.統(tǒng)分方法：

每個模塊評分完成后，A組組長對M1、M3模塊成績進行復

核，B組組長對M2、M4模塊成績進行復核，復核正確后小組長

需在原始記錄評分表上簽字，表示評分完成。小組長將原始評

分表統(tǒng)一交給裁判長，裁判長把評分表復印件交給由大賽組委

會統(tǒng)一任命的錄入員將評分結果按權重統(tǒng)計各分數(shù)及總分并

在核對無誤后錄入大賽信息系統(tǒng)。

4.成績并列：依次比對四個模塊成績。如總分相同，比對

M1模塊成績，成績高者排名靠前。若總分相同M1成績相同，

比對M2模塊成績，成績高者排名靠前，依此類推。

三、競賽細則

賽前準備規(guī)則：

本項目借鑒國賽、省賽選手準備工作，提前于正式操

作比賽前安排時間適應比賽環(huán)境，包括適應比賽機位、軟件、

硬件環(huán)境。試機完成后由裁判組封閉現(xiàn)場直至正式操作比賽開

始。

賽前試機僅允許參賽選手進入比賽場地，領隊等其他

隨行人員不得進入。且選手必須隨身攜帶有效身份證件及參賽

選手證卡，以供裁判認定身份。

８

賽前準備工作等同于競賽，選手必須遵守相關規(guī)定，

但不計成績。

選手允許攜帶的物品有:紙質參考資料、紙質國家標

準。

所有攜帶入場的物品必須經過裁判員檢查并允許后

才可由選手本人帶入。

選手禁止攜帶非被允許物品進入賽場，所有禁止物品

如果被裁判發(fā)現(xiàn)帶入，將取消選手參賽資格。

試機過程由選手獨立完成，場內裁判與場外人員均不

得提供任何指導；

選手試機結束前可為自己的計算機設置開機密碼，并

在計算機與軟件確認表上簽名確認自己的計算機及計算機上

的軟件無異常。

正式比賽規(guī)則：

選手允許攜帶的物品有:紙質參考資料、紙質技術標

準資料。需試機時帶入，正式比賽日禁止攜帶任何物品進入賽

場。

選手比賽當日違規(guī)攜帶物品進入賽場，一經發(fā)現(xiàn)，將

取消選手參賽資格。

競賽過程中如遇電腦異常，選手可向裁判提出，由現(xiàn)

場裁判將實際情況向裁判長匯報，由裁判長進行裁定。

選手在競賽過程中不得擅自離開賽場，如有特殊情況，

需經裁判同意后作特殊處理，但因此引起的休息、飲水或去洗

手間等所消耗的時間計算在操作時間內。

９

參賽選手在競賽過程中，只可與裁判溝通交流，選手

相互之間禁止溝通任何問題，否則取消參與雙方的比賽資格。

競賽開始后15分鐘，還未到達賽場的選手自動取消

其參賽資格，比賽結束前15分鐘禁止提前交卷。

選手提交作業(yè)時應進行必要的清理，并提請裁判員到

機位處確認。同時，參賽選手在裁判員記錄的競賽情況記錄表

上簽字確認。

最后模塊比賽結束后，選手需刪除計算機上的開機密

碼，經裁判員確認后方可離開。

選手務必攜帶繪圖尺規(guī)和指定的測量工具參賽；

每位選手每個模塊各有兩次打印圖紙機會，第1次打

印通常在模塊結束前20分鐘，在核對圖紙并修正后，可以進

行第2次打印。如果選手愿意，第2次打印可以在比賽結束后

進行，正式遞交的圖紙須有本人簽名；

軟件因宕機或發(fā)生其他技術故障后請舉手示意，更換

機位，原則上不予以補時；

計算機編輯文件請實時存盤，建議5-10分鐘存盤一次，

客觀原因斷電情況下，酌情補時不超過10分鐘。

嚴格遵守安全操作規(guī)程，正確使用各類工具和儀器；

技能競賽中出現(xiàn)的問題由當值裁判裁定，如有異議，

交由總裁判長和仲裁委員會最后裁定；

注意公共衛(wèi)生，保持賽場清潔，垃圾雜物按指定位置

放置；

參賽選手必須按競賽時間安排按時參加并按規(guī)定完

１０

成賽前試機。正式比賽日請于開賽前25分鐘準時到達賽場，

并按指定座位號參加競賽。競賽開始鈴響方可開始答題，競賽

結束鈴響即停止答題；

試機和比賽過程中選手不得單獨與其代表隊裁判單

獨接觸。

項目特別規(guī)定：

工具箱檢查規(guī)定：每位選手攜帶進入賽場的工具箱及

計算機外設驅動軟件必須接受賽前合規(guī)性檢查，一旦發(fā)現(xiàn)違規(guī)，

將被告知不能在正式比賽中使用。

賽題討論須知：每個模塊比賽開始前10分鐘，每位

裁判可以和自己所帶的選手一起，對模塊試題進行討論，但討

論過程中僅允許使用語言和選手進行交流，禁止使用CAD軟件

和紙筆書寫和選手交流。

關于賽場內拍照規(guī)定：在比賽進行過程中，在賽場內

任何裁判未經裁判長允許不能對選手的工作內容（圖紙，動畫，

屏幕）進行拍照；如果發(fā)現(xiàn)場外有觀眾長時間對某位選手進行

拍照或攝像，裁判要對其進行勸阻和制止，如對方不聽勸阻請

報告場地經理或裁判長。

裁判回避原則：比賽過程中裁判不能和自己所帶的選

手有任何交流，如有選手舉手示意提問，選手本單位的裁判不

能前去解答問題，僅能由其他裁判解答或處理；在所有判斷分

評判環(huán)節(jié)，每名裁判要回避自己選手的評判。

關于評分爭議：評分過程中遇到爭議，可以由裁判長

負責調解，如調解無效，采取全部裁判投票表決方式仲裁，超

１１

過半數(shù)同意即為通過。如仍無法解決，則可向監(jiān)督仲裁委申訴。

四、競賽場地、設施設備等安排

（一）賽場規(guī)格要求

本項目場地總體面積以實際教室為準，大約136平方米（長

約17米、寬約8米），30個工位，每個工位的面積（長1.5米、

寬1米），工位間隔0.5米。

場地布局最終以教室實際布局為準

（二）基礎設施清單

CAD機械設計（精選）項目賽場提供設施、設備清單表

序號名稱數(shù)量技術規(guī)格

中望機械CAD中望機械CAD教育版2020

1中望3D13中望3D2021教育版

中望結構仿真軟件中望結構仿真軟件2021

2AutodeskInventor13AutodeskInventor2021

CAXA3D實體設計軟件V2020

3CAXA13

CAXACAD電子圖版軟件V2020

掃描模式：手持線掃描，手持面掃描，固定全自

動轉臺掃描，固定自由拍照掃描

掃描精度：掃描精度：±0.1mm，各方向誤差≤

0.3mm/m；固定掃描單幅精度0.02mm

掃描速度：≥1，100,000點/秒；固定模式單幅

掃描時間<0.5s；

可變分辨率：≥0.2mm，掃描時分辨率可以通過

系統(tǒng)軟件在掃描后根據(jù)需要調整，無須通過更換

硬件鏡頭來實現(xiàn)

近場掃描范圍：208mm*136mm；遠場掃描范圍：

4三維掃描儀13312mm*204mm,

工作中心距：510mm；景深：200mm

光源：白光LED（非激光，不污染環(huán)境及危害人

身健康）

拼接模式：標志點拼接，特征拼接，手動拼接，

轉臺標志點拼接,轉臺拼接，可混合使用

操作的方便性：在掃描過程中可方便靈活地移動

掃描儀以及被掃描物體，不會影響掃描數(shù)據(jù)采集

和精度，整個系統(tǒng)可攜帶至工作現(xiàn)場進行工作；

設備必須有自校準精度板，以保證設備精度，且

校準迅速，設備校準時間≤2分鐘

１２

序號名稱數(shù)量技術規(guī)格

數(shù)據(jù)輸出格式：STL，ASC，OBJ，PLY

系統(tǒng)支持：Win7,Win8,Win10,64bit

掃描頭重量：1.13kg

打印機匹配shining3d切片軟件。

切片軟件支持15種語言包含中文和英文操作。

切片軟件支持.stl,obj,3mf,bmp,x3d,jpg,png

等文件輸入。

切片軟件支持在Windows7及以上,Mac10.11

系統(tǒng)以上平穩(wěn)運行。

打印機采用FDM快速成型技術。

機器打印尺寸300*250*300mm*。

打印機支持6國語言包含中文英文操作界面。

打印機支持5英寸的顯示屏觸摸操作。

打印機隨機配送了16G的U盤。

打印機具備斷電續(xù)打功能和WIFI連接發(fā)送模型

并打印。

打印打印層厚0.05mm-0.4mm*。

打印機可以使用PLA、ABS、PC、FLEX、

5三維打印機13

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

等主流材料。

打印機具有加熱底板，磁吸式可移動反復折彎PC

板及密封結構。

打印機是單噴頭，噴嘴直徑0.4mm,材料直徑為

1.75mm.

打印機X、Y向定位精度需達到0.0125mm或以上；

Z向定位精度需達到0.00125mm或以上。

打印機打印速度需可在30~150mm/s區(qū)間內簡便

設置。

機器支持標準gcode文件打印。

打印機支持打印完成自動關機。

打印機內置空氣循環(huán)過濾風扇

打印機具有雙放料結構，外部一個，內部一個。