（全国职业技能比赛：高职）GZ013数字化设计与制造赛项赛题第5套教师赛M1.docx

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 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。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=16 t=20°17GB/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 mó355XZ06-0335CrMom=1 z=1 t=20°GB/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