全国职业院校技能大赛-数字化设计与制造赛项详解

数字化设计与制造赛程详解

M1-数字化设计（240分钟/4小时）

一、进行赛前准备

• 在计算机D盘创建文件夹名为

  M1-赛位号

  • 在此文件夹下创建三个文件夹，名分别是

    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

    二、 赛事资源拥有

    1. 竞赛任务书
    2. M1-TG（M1模块电子文件位于D盘文件夹）

三、 竞赛任务

任务一：逆向建模与实物测量（10分）

• 子任务1
  用中望3D和结合实物测量进行逆向建模
  原文：用中望CAD2024和中望3D2024对产品的…….几个部件（例如3个）的STL文件进行逆向建模，并且对照实物手工测量还原零件重要部件的尺寸精度和几何公差
• 子任务2
  对部件的实物关键部位量取更精准的尺寸利于装配
  原文：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….若干个零件（例如2个），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
  给你装配图让你在中望3D装配
  原文：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).所有部件的源文件格式和stp格式。
   (2).产品三维装配模型，源文件格式和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。

任务二：创新设计与CAE分析（30分）(2023年国赛)

• 子任务1
  从提升产品耐用度和使用方便角度对摆臂和摆臂支撑机构进行合理优化，并设计简易的锁紧机构，可以使摆臂在工作状态下被锁定。生成优化后的摆臂和摆臂支撑机构以及新增加创新优化后的三维模型。
• 子任务2
  对创新优化后的摆臂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。

1. 设计要求
   （1）摆臂和摆臂支撑机构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）压下导轮后P-A相通，锁紧机构可以随时锁紧。解除压紧力之后，机构恢复到原始工作状态。
   （3）对摆臂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）根据该阀的工作原理对整个装配体进行虚拟运动仿真，展示阀的各种工作状态下的内部运动，并导出产品360°旋转展示动画，时长10-15秒。
2. 提交材料
   （1）摆臂、摆臂支撑（优化后的三维模型），锁紧机构零件（新增），源文件格式和stp格式。
   （2）机控换向阀产品模型，源文件格式和stp格式。
   （3）应力云图，源文件格式和PDF格式。
   （4）产品运动仿真动画，源文件格式和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。

任务三:工程图绘制与产品展示（20分）

• 子任务1：
  利用赛场给定软件，对产品中的阀体、导轮支架、导轮摆臂3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，手工测量产品中的阀体、阀芯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）阀体、导轮支架、导轮摆臂，源文件格式和stp格式。
   （2）产品三维装配模型，源文件格式和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。

M2-数字化制造（240分钟/4小时）

一、进行赛前准备

• 在计算机D盘创建文件夹名为

  M2-赛位号

• 在此文件夹下创建三个文件夹，名分别是

  4-协同设计与质量控制
  5-数控编程与仿真加工
  6-数控加工与产品验证

二、 赛事资源拥有

1. 竞赛任务书
2. M2-TG（M1模块电子文件位于D盘文件夹）

三、 竞赛任务

任务四：协同设计与质量控制（10分）

• 子任务1
  依据模块1设计成果，按照协同设计理念，构建完整产品设计BOM，分发相关协作任务，搭建BOM结构并准确上传图档，完成图档审核后导出BOM图档（含产品样机）和BOM清单。
• 子任务2
  生产线加工阀芯质量控制监测尺寸为〖∅16d11(〗_(-0.016)^(-0.050))，形成了尺寸测量数据如表1所示，根据质量检测结果，形成SPC质量控制图，分别计算特征平均值和上控制限（UCL）及下控制限（LCL），分析相关原因并给出解决方案，形成整体质量控制报告（请在“质量控制答题纸”作答，见附件1）。

1. 提交材料
   （1）BOM图档(含产品样机)，源文件格式和ZIP格式。
   （2）BOM清单，源文件格式和pdf格式。
   （3）质量控制答题纸，源文件格式和pdf格式。
2. 提交位置
   将以上3类文件保存到“4-协同设计与质量控制”子文件夹内。

任务五：数控编程与仿真加工（15分）

• 子任务1
  利用指定的机床、刀具、毛坯等加工条件和“任务3”输出的工程图纸，按照加工任务编制阀体零件的CAPP加工工艺过程卡和工序卡。
• 子任务2
  利用CAM编程软件编制数控加工程序并完成仿真加工验证。选手利用预装好的编程软件，正确导入机床、刀具清单、毛坯，完成数控加工程序编制并进行仿真加工。

1. 提交材料
   （1）CAPP加工工艺过程卡和工序卡，源文件格式和PDF格式。
   （2）数控加工程序，源文件格式和txt格式。
   （3）仿真加工录屏文件，源文件格式和avi格式。
2. 提交位置
   将以上3类文件保存在“5-数控编程与仿真加工”子文件夹内。

任务六：数控加工与产品验证（15分）

• 子任务1
  利用现场给定机床及其加工条件，按要求完成阀体零件的数控加工。根据赛场提供的机床、夹具和毛坯，利用仿真加工验证后的数控程序完成零件的加工，并保证零件的加工精度和表面粗糙度。选手自行检测产品的加工精度，并填写加工检测工序卡（见附件2）。
• 子任务2
  将加工好的零件进行装配与调试，保证装配质量，并结合现场提供的检测设备进行功能性验证。验证内容如下：
  1）按压导轮能够正常实现气流换向。
  2）按压导轮回弹正常无滞留。
  3）加压1MPa后，整体无泄漏且换向正常。

1. 提交材料
   （1）加工检测工序卡，源文件格式和PDF格式。
   （2）装配好的产品零件实物。
   提交要求：将装配好的产品零件按要求装入密封箱提交给当值裁判。
2. 提交位置
   将加工检测工序卡保存在“6-数控加工与产品验证”子文件夹内。