（全國職業(yè)技能比賽：高職）GZ013數(shù)字化設計與制造賽項賽題第1套教師賽M1.docx

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競賽任務書2023年全國職業(yè)院校技能大賽DigitalDesignandManufacturing賽項編號：GZ013-J賽項名稱：數(shù)字化設計與制造（教師賽）賽項組別：高職組競賽模塊：M1-數(shù)字化設計競賽時間：180分鐘 （賽題1）2023年8月（A4，共8頁）2023年全國職業(yè)院校技能大賽高職組數(shù)字化設計與制造賽項M1模塊競賽任務書1/8 創(chuàng)新設計與CAE分析工程圖繪制與產(chǎn)品展示一、競賽準備請你在計算機D盤上以“M1-賽位號”建立1個文件夾，在文件夾下以“1-逆向建模與實物測量”“2-創(chuàng)新設計與CAE分析”“3-工程圖繪制與產(chǎn)品展示”建立3個子文件夾，M1模塊的競賽作品按任務書要求存入對應子文件夾中，并作為評分的唯一依據(jù)。文件名不得出現(xiàn)工位號，文件不準做任何文字、記號、圖案特殊標記，否則按違規(guī)處理。二、競賽資源1.競賽任務書；2.M1模塊電子文件位于D盤文件夾：M1-TG。三、競賽任務M1模塊競賽工作流程如圖1所示。逆向建模與實物測量圖1工作流程圖（一）任務一逆向建模與實物測量（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項子任務：子任務1：利用賽場給定軟件，對產(chǎn)品中的齒輪軸、齒條活塞桿2個零件的STL格式數(shù)據(jù)進行逆向建模，并對照實物結合手工測量數(shù)據(jù)還原零件重要部位的尺寸精度和幾何公差。子任務2：對產(chǎn)品的實物關鍵部位進行測量獲取產(chǎn)品重要尺寸信息。利用通用測量工具，手工測量產(chǎn)品中的缸體、配氣盤2個零件，繪制三維模型，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，并調用標準件結合簡圖（附件1）對所有零件模型進行虛擬裝配。1.設計要求（1）合理還原產(chǎn)品數(shù)字模型，對尺寸進行圓整處理，特征拆分合理，轉角 2023年全國職業(yè)院校技能大賽高職組數(shù)字化設計與制造賽項M1模塊競賽任務書2/8 銜接圓潤。（2）實物的表面特征不得改變，數(shù)字模型比例(1:1)不得改變。（3）標準件需要通過測量確定型號，并在軟件標準件模型庫中調用。（4）不得使用整體擬合功能。2.提交材料（1）齒輪軸、齒條活塞桿，Z3格式和stp格式。（2）缸體、配氣盤，Z3格式和stp格式。（3）產(chǎn)品虛擬裝配，Z3格式和stp格式。3.提交位置將以上3類文件保存到“1-逆向建模與實物測量”子文件夾內。（二）任務二創(chuàng)新設計與CAE分析（30分）情境描述：請你以機械設計工程人員的角色，根據(jù)任務一生成的三維模型、設計資料，結合機械設計相關知識，完成以下2項子任務：子任務1：從提升產(chǎn)品耐用度和旋轉速度的角度對齒輪軸、齒條活塞桿進行合理優(yōu)化。生成優(yōu)化后的齒輪軸、齒條活塞桿三維模型。子任務2：對創(chuàng)新優(yōu)化后的齒輪軸進行有限元力學分析，將優(yōu)化后的三維零件重新虛擬裝配，完成運動仿真并對產(chǎn)品創(chuàng)新設計進行驗證。請按照如下要求，對創(chuàng)新優(yōu)化后的齒輪軸進行有限元分析。（1）齒輪軸材料為：某工具鋼，密度8160kg/m3，泊松比0.32，彈性模量2.89E+10N/m2;（2）齒輪軸與軸承裝配面設定為“滾軸/滑塊”約束；（3）在齒輪軸輸入端施加80Nm恒定扭矩，該扭矩可認為均勻施加在輸入端圓柱表面；（4）對齒輪軸進行靜力分析，可認為齒輪軸在扭矩作用下未發(fā)生扭轉，即在齒輪軸兩端施加了“固定”約束。請根據(jù)上述條件對齒輪軸劃分合適的網(wǎng)格，進行受力分析，生成帶有“應 2023年全國職業(yè)院校技能大賽高職組數(shù)字化設計與制造賽項M1模塊競賽任務書3/8 力云圖”的pdf格式分析報告。1.設計要求（1）齒輪軸、齒條活塞桿優(yōu)化之后使得結構緊湊、美觀、合理，并符合加工的可行性、工藝性、經(jīng)濟性等。（2）在氣缸氣體壓力不變的條件下，氣體推動齒輪齒條旋轉速度加快。（3）對齒輪軸設置合理的邊界和約束條件，進行有限元分析，生成應力云圖。（4）根據(jù)氣缸的工作原理對整個裝配體進行虛擬運動仿真，展示氣缸工作狀態(tài)下的外部和內部運動，并導出產(chǎn)品360°旋轉展示動畫，時長10-15秒。2.提交材料（1）齒輪軸、齒條活塞桿（優(yōu)化），Z3格式和stp格式。（2）產(chǎn)品三維裝配模型（優(yōu)化），Z3格式和stp格式。（3）應力云圖（齒輪軸），Z3格式和PDF格式。（4）產(chǎn)品運動仿真動畫，avi格式。3.提交位置將以上4類文件保存到“2-創(chuàng)新設計與CAE分析”子文件夾內。（三）任務三工程圖繪制與產(chǎn)品展示（20分）情境描述：請你以機械設計工程人員的角色，根據(jù)任務二生成的產(chǎn)品三維模型，完成以下2項子任務：子任務1：生成產(chǎn)品爆炸圖（彩圖）；繪制產(chǎn)品裝配工程圖；繪制齒輪軸、齒條活塞桿的二維工程圖。子任務2：采用圖文結合的方式編制包含創(chuàng)新設計、運動仿真、有限元分析等內容的創(chuàng)新設計報告，展示創(chuàng)新后的產(chǎn)品功能和特點。1.設計要求（1）零件與裝配須符合機械制圖的國家標準中的規(guī)定。要求結構表達完整， 圖形清晰，看圖方便，尺寸標注做到規(guī)范、正確，排列整齊。2023年全國職業(yè)院校技能大賽高職組數(shù)字化設計與制造賽項M1模塊競賽任務書4/8 （2）創(chuàng)新設計內容包含創(chuàng)新件的設計思路和工作原理。（3）運動仿真包含氣缸運動狀態(tài)的工作原理說明。（4）有限元分析包含應力云圖的結果分析，提出改進方案。（5）創(chuàng)新報告要求邏輯性強，言簡意賅，采用規(guī)范技術術語，排版整齊美觀。2.提交材料（1）產(chǎn)品爆炸圖（彩圖），JPG格式。（2）產(chǎn)品裝配工程圖，DWG格式和PDF格式。（3）齒輪軸、齒條活塞桿，二維工程圖的DWG格式和PDF格式。（4）創(chuàng)新設計報告，WORD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。 2023年全國職業(yè)院校技能大賽高職組數(shù)字化設計與制造賽項M1模塊競賽任務書5/8 四、附件附件1裝配簡圖(樣題僅作示例，具體參見正式競賽任務書)26XZ06-12罐ZnAI10-225GB/T819.1-2016M.6X5023524XZ0G-11直溶整23XZ06-10R1ZnA110-222XZ06-09R糖21GB/T10708.1-2000YWY4X19X320B/T13632-20190F208X15008-6-1PTFE19XZ0G-08載28XZ0G-07研2K18N9n=1z=16t=20*17GB/T3452.1-200505X1.8216GB/T65-2013物M5X62073515B982-77射贛10214GB/T6177.1-2016MOX12023513菜程RB1007212GB/T70.1-2008數(shù)M5X148023511XZ06-06程ZnA110-210XZ0G-051糖9GB/T276-20B61801-28GB/T70.2-20154MY5X8602357XZ06-04程2A126GB/T119,1-20003X8n6355XZ06-031單135CrMon=1z=1=70GB/T70.1-2008勤M?X1460235 3GB/T276-20B61905-2Z2XZ06-02年2A12XZ06-01雄2A12解號書疑材料(#注1旋裝氣血裝配簡圖耗Hf鍵111111112023年全國職業(yè)院校技能大賽高職組數(shù)字化設計與制造賽項M1模塊競賽任務書6/8 附件2工程圖繪制要求工程圖設計應符合ISO或GB機械制圖相關技術標準，具有要求如下：1.圖層設置使用軟件默認，線寬及標注樣式符合國標。2.選擇合適的比例、圖幅。3.正確繪制并合理表達各零件圖。4.正確、完整、清晰、合理原則標注各零件圖的一般尺寸。5.根據(jù)各零件的特點，合理標注技術要求。表1零件圖標題欄填寫要求序號項目填寫內容說明1賽項名稱數(shù)字化設計與制造賽項2日期2023/8/83材料根據(jù)實物材料填寫4圖樣名稱齒輪軸齒條活塞桿（優(yōu)化）產(chǎn)品裝配工程圖5圖樣代號XZQG-03XZQG-07XZQG-006比例自定義注：上表內容為標題欄必備信息，每張零件圖均需完整填寫，信息缺失或錯誤將酌情扣分；標題欄內不得出現(xiàn)除上述規(guī)定填寫內容以外的信息，否則視為以做標記形式作弊，該圖判零分。 2023年全國職業(yè)院校技能大賽高職組數(shù)字化設計與制造賽項M1模塊競賽任務書7/8 附件3創(chuàng)新設計報告要求請選手根據(jù)賽題要求，采用圖文結合的方式編寫創(chuàng)新設計報告，要求表述專業(yè)、邏輯性強、技術術語規(guī)范、排版整齊美觀，內容主要包括：1.設計任務說明。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)新設計方案說明，包括創(chuàng)新設計思路及涉及到的知識點、關鍵技術，創(chuàng)新設計流程，創(chuàng)新功能實現(xiàn)情況；3.結合裝配運動仿真，展示創(chuàng)新設計后的氣缸；4.結合有限元力學分析結果，如有改進需要，進一步說明改進方案。 2023年全國職業(yè)院校技能大賽高職組數(shù)字化設計與制造賽項M1模塊競賽任務書8/8