2021中职 附件1-工业产品设计与创客实践 样题(赛项赛题).pdf

工业产品设计与创客实践赛项样题工业产品设计与创客实践赛项样题赛题说明与参赛须知1.本赛题包含工业产品设计与创客实践赛项各模块内容。2.模块一包含两道题目，计时 2.5 小时；模块二包含两道题目，计时 2 小时；模块三包含两道题目，计时 3.5 小时。各模块独立计时，不可相互借用时间。3.参赛选手须严格按照题目规定的路径及名称存储文件，并在比赛过程中及时保存。4.参赛选手应按照各题目要求，在指定的设备完成操作，并在比赛结束前将全部电子文件归档于指定位置， 未存储到指定位置的运行记录或程序文件不作为竞赛成果予以评分。 计算机编辑文件请实时存盘， 建议 10-15分钟存盘一次，客观原因断电情况下，酌情补时不超过15 分钟。5.各报告文件、说明文档等须在提供的模板文件中完成。6.必须使用提供的帐号登录完成相关设计、制造工作。7.工程图按照题目图纸样式，依据机械制图“图样画法”国家标准绘制；工程图标题栏、明细栏要求如下：（1） 六视图、爆炸图标题栏要求填写图样名称、图样代号及基础视图比例；零件图标题栏要求填写图样名称、图样代号、零件材料、零件重量及基础视图比例。（2） 工程图明细栏要求包含序号、代号、名称、数量、材料、重量及备注；明细栏总宽180mm，各列宽度依次为 8mm、40mm、44mm、8mm、38mm、22mm、20mm。321序号代号名称数量材料重量备注8.严格遵守设备使用规范，安全操作加工设备。由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。9.题目 1 依据数字模型文件评判成绩，题目2 依据相关报告评判成绩。注：赛题及图册仅以电子文档形式提供。模块一数字样机（45 分）题目 1-1消费产品（25 分）对讲机如图 1-1，请根据给出的图纸及要求，完成产品模型建立与设计表达。图 1-1 对讲机本题需提交的文件及相关要求见表1-1；所有文件须在比赛结束前归档于“D: 赛位号 1-1-数字样机-消费产品”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表 1-1数字样机消费产品部分需提交的文件内容话机前盖话机后盖扬声器盖零件散热槽盖 A散热槽盖 B夹板底座下壳底座上壳需提交的文件模型及零件图模型及零件图仅模型仅模型仅模型仅模型模型及零件图模型及零件图文件命名方式话机前盖话机后盖扬声器盖散热槽盖 A散热槽盖 B夹板底座下壳底座上壳对讲机部件相关部件模型、六视图、爆炸图及明细栏对讲机六视图对讲机对讲机爆炸图部件装拆动画（拆解动画）其余零件已提供需表达全部零件的拆解过程， 并根据对讲机拆解动画各拆解步骤的特点添加特写镜头； 大小 1280720。要求（备注）设计表达题目 1-2机械产品（20 分）活塞式气动马达如图 1-2，请根据给出的图纸及要求，建立产品数字模型并完成产品设计表达。图 1-2活塞式气动马达本题需提交的文件及相关要求见表1-2；所有文件须在比赛结束前归档于“D: 赛位号 1-2-数字样机-机械产品”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表 1-2数字样机机械产品部分需提交的文件内容底座支架气缸飞轮零件曲柄圆盘连接轴活塞连杆气缸盖曲柄销节流螺栓需提交的文件模型及工程图模型及工程图模型及工程图模型及工程图模型及工程图模型及工程图仅模型仅模型仅模型仅模型仅模型底座支架气缸飞轮曲柄圆盘连接轴活塞连杆气缸盖曲柄销节流螺栓活塞式气动马达部件相关部件模型、装配图、 活塞式气动马达装配图爆炸图及明细栏活塞式气动马达活塞式气动马达爆炸图活塞式气动马达工作原理动画文件命名方式需使用钣金工具创建。各标准件由资源中心调入。按照提供的视频由渲染模块制作，需包含圆盘逆时针转动、镜头调整及气缸淡显设置；时长 5s；大小 1280720。按照提供的视频由表达视图模块制作，活塞式气动马达拆解动画需要包括全部零件拆解动作；时长不超过 30 秒；大小 1280720。要求（备注）工作原理动画设计表达部件装拆动画（拆解动画）模块二设计挑战（20 分）题目 2-1机构分析计算（10 分）活塞式气动马达气缸工作原理见图 2-1，压缩空气通过气缸通气道进入活塞顶面，推动活塞上下运动，活塞上下运动通过连杆转换成曲柄圆盘旋转运动。请按要求完成如下计算，并填写机构设计计算报告。图 2-1活塞式气动马达气缸工作原理1.绘制机构简图。2.计算现行设计方案中的活塞行程。3.若活塞行程调整为 18 mm，且活塞顶部极限位置不变，曲柄圆盘及连杆应作怎样的调整；要求 仅变更两个零件中的各一个尺寸。4.根据任务要求完成将此机构应用至其他产品的相关设计计算。题目 2-1 需提交的文件及相关要求见表2-1；所有文件须在比赛结束前归档于“D: 赛位号 2-1-设计挑战-机构分析计算”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表 2-1设计挑战机构分析计算部分需提交的文件内容需提交的文件尺寸调整后的曲柄圆盘零件及零件图（零件模型及工程图）尺寸调整后的连杆（零件模型及工程图）设计报告机构分析计算报告文件命名方式曲柄圆盘 B满足条件 2 的零件模型及零件图。连杆 B包含原有设计方案的气缸行程数据；需使用提供的报告模板完成。要求（备注）机构分析计算报告题目 2-2轻量化设计（10 分）注意：选手将在第一天比赛结束前将设计数据提交云计算平台，并在第二天比赛开始前30 分钟下载结果。如图 2-2，活塞式气动马达各部件通过“支架”固定于底座，支架材质为钢，重量0.034kg。请根据以下条件，使用衍生式设计（Generative Design）技术进行轻量化设计。1.保持支架上方各零部件安装位置不变。2.保持支架与其他零件连接方式不变，即通过 4 个螺钉固定于底座，且另通过2 个螺钉与气缸连接。3.考虑气缸工作时对支架的作用力，以竖直向下方向10 倍于支架所承零部件重量为载荷条件进行设计。4.材料指定为 ABS，制造方式为无限制，螺钉连接面的最小壁厚为3mm。5.以最小重量为设计目标，安全系数取为2.0。支架上方各零件总重量 10 倍图 2-21901-02 支架图 2-3支架承担载荷示意注：以下各项要求可在第二天比赛中完成。 题目 2-2 需提交的文件及相关要求见表2-2；所有文件须在比赛结束前归档于“D: 赛位号 2-2-设计挑战-轻量化设计”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表 2-2设计挑战轻量化设计部分需提交的文件内容零件部件相关设计报告需提交的文件轻量化支架部件模型、装配图轻量化设计报告文件命名方式轻量化支架活塞式气动马达-轻量化活塞式气动马达-轻量化装配图轻量化设计报告要求（备注）文件需导出至本地计算机使用轻量化设计支架替换原有设计方案的部件模型与装配图。需使用提供的报告模板完成。模块三创客实践（35 分）题目 3-1虚拟装配实践（8 分）运用三维装配工艺设计与展示技术，将题目 2-2 优化后的模型在虚拟环境中完成部件装配，确定整机三维装配工艺路线和装配流程图，验证装配工艺的可行性，输出三维装配作业指导书。相关要求如下：1.跟据产品设计规范，填写零件代号。2.按照装配顺序规划装配工序，添加工序对应的工序零件模型到工序中，制作零件BOM 清单。3.在三维装配作业指导书中记录零件装配过程的各个观察视角，添加零件标签、添加装配技术要求、添加零件装配过程中关键重点的文字描述、装配要点应添加局部放大视图、添加装配过程所需紧固工具（如：扳手）等必须信息。4.为每个装配路径命名该路径活动名称。5.仿真模拟三维装配工艺并输出符合实际装配所需的工艺动画。题目 3-1 需提交的文件及相关要求见表3-1；所有文件须在比赛结束前归档于“D: 赛位号 3-1-创客实践-虚拟装配实践”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表 3-1创客实践虚拟装配部分需提交的文件内容装配模型三维装配仿真动画三维装配工艺文件需提交的文件轻量化装配模型三维动画仿真视频三维装配工艺文件文件命名方式活塞式气动马达-轻量化装配活塞式气动马达装配仿真活塞式气动马达装配作业指导书要求（备注）题目 3-2部件制造实践（27 分）本题目包含增材制造，减材制造，增、减材复合加工三个任务。任务一增材制造（7 分）设置合理的 3D 打印参数， 选择恰当的参数完成题目2-2 轻量化支架的增材制造， 并将各项打印参数填入增材制造报告。注意：此部分制造的零件将在本题目任务三进一步做精加工处理，应考虑适当的加工余量。本题目要求完成 3D 打印参数设置及前期准备（材料为ABS） ，并将数据输出至 3D 打印机。任务二减材制造（8 分）现有用于加工零件“底座” （见图 3-1）的毛坯（已提供，材料为代木） ，请合理安排的加工工艺，完成零件顶面及底面铣削加工（需加工顶面、底面及底部凹槽，外形轮廓尺寸、倒角、螺纹孔等无需考虑），保证顶面至底面的距离 16mm 控制于0.05mm 范围内。图 3-1零件底座任务三增减材复合加工（12 分）使用减材制造（数控铣削加工）方法，安排合理的加工工艺，对本题目任务一制造的轻量化支架模型的顶面做精加工处理，将支架顶面至底面的距离20mm 控制于0.05mm 范围内。本题目要求设置工艺并输出加工代码，使用数控设备完成零部件加工。题目3-2需提交的物品 （文件） 及相关要求见表3-2， 数字文件须在比赛结束前归档于 “桌面 赛位号 3-2-减材制造”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表 3-2创客实践产品制造部分需提交的文件内容数字模型需提交的文件使用 CAM 工具输出加工程序代码的文件3D 打印得到的轻量化支架模型物理模型加工后的零件底座加工后的零件轻量化支架增材制造报告制造报告减材制造报告减材制造报告.pptx增材制造报告.pptx需使用提供的报告模板完成。加工后放置于工作台。文件命名方式底座加工代码（CAM 格式）底座加工代码.txt要求（备注）文件需导出至本地计算机。