全国职业院校技能大赛改革试点赛 工业设计技术赛项赛题样题1.docx
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全国职业院校技能大赛改革试点赛工业设计技术赛项赛题样题1
1号卷
全国职业院校技能大赛改革试点赛
工业设计技术赛项赛题
(总时间:
16小时)
任
务
书
二〇二〇年十月
注意事项
1.参赛选手在比赛过程中应该遵守相关的规章制度和安全守则,如有违反,则按照相关规定在考试的总成绩中扣除相应分值。
2.参赛选手的比赛任务书用参赛证号、组别、场次、工位号标识,不得写有姓名或与身份有关的信息,否则视为作弊,成绩无效。
3.比赛任务书当场启封、当场有效。
比赛任务书按一队一份分发,竞赛结束后当场收回,不允许参赛选手带离赛场,也不允许参赛选手摘录有关内容,否则按违纪处理。
4.各参赛队注意合理分工,选手应相互配合,在规定的比赛时间内完成全部任务,比赛结束时,各选手必须停止操作计算机。
5.请在比赛过程中注意实时保存文件,由于参赛选手操作不当而造成计算机“死机”、“重新启动”、“关闭”等一切问题,责任自负。
6.在提交的电子文档上不得出现与选手有关的任何信息或特别记号,否则将视为作弊。
7.若出现恶意破坏赛场比赛用具或影响他人比赛的情况,取消全队竞赛资格。
8.请参赛选手仔细阅读任务书内容和要求,竞赛过程中如有异议,可向现场裁判人员反映,不得扰乱赛场秩序。
9.遵守赛场纪律,尊重考评人员,服从安排。
10.赛场发放两个U盘。
所有比赛文件保存两个U盘的根目录中一份,计算机D盘根目录中一份,第一阶段比赛完毕提交一个U盘,装入信封封好,选手和裁判共同签字确认。
另一个U盘放在工具箱中,选手在第二阶段时使用其中的加工程序进行加工及装配验证。
11.加工后的零件按照要求装配后装入工具箱封好,选手和裁判共同签字确认。
一、任务名称与时间
1.任务名称:
某型电动雕刻笔创新设计与制造。
2.竞赛时间:
16小时。
二、已知条件
电动雕刻笔利用交流电频率周期特性,产生受迫振动,使打印针高频震动,从而在工件上刻划出一定深度的标记,广泛适用于金属、玉器、玻璃、塑料、大理石、瓷器等材料表面上进行雕刻、打标或签名。
某型电动雕刻笔如图1所示,自投放市场以来,根据客户要求加大电动雕刻笔功率和增加壳体强度,拟对电动雕刻笔进行再设计。
1-壳体(反面)2-壳体(正面)
图1电动雕刻笔示意图
电动雕刻笔基本情况:
电动雕刻笔主要由壳体、振动源和打印针等组件构成。
外形尺寸长度约250mm,外形为多个规则和不规则平面或曲面构成,重量约0.50kg。
三、数字化设计阶段任务、要求、评分要点和提交成果
任务1实物三维数据采集(10分)
参赛选手对赛场提供的三维扫描装置进行标定。
利用标定成功的扫描仪和附件对任务书指定的实物进行扫描,获取点云数据,并对获得的点云进行相应取舍,剔除噪点和冗余点后保存点云文件。
考核选手复杂表面点云准确获取能力。
(1)标定
参赛选手利用赛场提供的三维扫描装置和标定板,根据三维扫描仪使用要求,进行三维扫描仪标定。
要求自行认定至三维扫描仪“标定成功”状态。
并将该状态截屏保存,格式采用图片jpg或bmp文件。
注意:
文件名不得出现工位号。
提交:
标定成功截图,格式为jpg或bmp文件,文件名为“11bd”。
提交位置:
现场给定2个U盘,将“11bd”保存在U盘中根目录中一份,电脑D盘根目下备份一份,其它地方不准存放。
(2)数据采集
参赛选手使用自行认定“标定成功”的三维扫描仪和附件,完成给定的电动雕刻笔壳体外表面扫描,并对获得的点云进行取舍,剔除噪点和冗余点。
注意:
不得拆卸封装好的壳体,封装螺钉已加封石蜡,若发现石蜡被破坏竞赛成绩记零分。
提交:
经过去舍后点云电子文档,格式为asc文件,文件名命名为“12dy”,及封装后的电子文档stl文件,文件命名为“13sm”。
提交位置:
U盘根目录一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放。
分值指标分配如下:
指标
扫描仪采集系统
调整
主体完整性、
处理效果
局部特征完整性、处理效果
细节特征完整性、处理效果
分值
1
3
3
3
评分标准:
将选手提交的扫描数据与标准数字模型进行比对,组成面的点基本齐全(以点足以建立曲面为标准),并且平均误差小于0.06为得分。
平均误差大于0.10为不得分,中间状态酌情给分。
注意:
(1)标志点处不作评分,未扫描到的位置不可以进行补缺。
(2)利用逆向模型反推的点云数据不给分。
任务2逆向建模(20分)
利用任务1采集的点云数据,使用逆向建模软件,对给定的电动雕刻笔壳体外表面进行三维数字化建模。
对逆向建模的模型进行数字模型精度对比(3D比较、2D比较、创建2D尺寸),形成分析报告。
考核选手数模合理还原能力。
注意:
(1)合理还原产品数字模型,要求特征拆分合理,转角衔接圆润。
优先完成主要特征,在完成主要特征的基础上再完成细节特征。
整体拟合不得分。
(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)实物的孔表面可做光滑处理。
提交:
(1)对齐坐标后用于建模的“stl”文件,命名为“21jm”。
(2)电动雕刻笔壳体数字模型的建模源文件和“stp”文件,命名为“21jm”。
提交位置:
保存在U盘根目录一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放。
数字模型精度对比:
利用GeomagicControl软件功能,做出数字模型精度对比报告(GeomagicControl报告)。
选手逆向建模完成后,使用“GeomagicControl”软件分别进行模型的3D比较(建模STL与逆向结果)、2D比较(指定位置)及创建2D尺寸(指定位置并标注主要尺寸),创建“pdf”格式分析报告。
注意:
仅对比外表面,对比报告配分将与创新设计说明结合给出。
详见任务三分值指标分配。
提交:
对比文件采用“pdf”格式文件,文件命名为“23db”。
提交位置:
保存在U盘根目录中一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放。
指标
数据定位合理性
模型特征的完成度
特征拆分合理性
特征完成精确度
关键特征精度
数字模型对比(报告)
分值
2
5
3
5
2
3
分值指标分配如下:
评分标准:
将选手创建的模型与扫描数据进行比对,平均误差小于0.08。
面建模质量好、合理拆分特征、拟合度高的得分。
平均误差大于0.20不得分,中间状态酌情给分。
任务3创新设计(35分)
利用给定的实物和任务2所建数字化模型,结合相关知识,按任务书要求进行结构和功能创新设计,生成装配图及零件图。
选手结合设计任务要求编写设计方案说明书,采用文字结合图片的方式从设计方案的人性化、美观性、合理性、可行性、工艺性、经济性等方面描述创新设计的思路及设计结果。
考核选手外观美化、结构优化、功能创新的设计能力。
(1)电动雕刻笔壳体设计
选手利用预装好的建模软件,根据“任务2”完成的数字模型和给定的电动雕刻笔功能组件,结合产品结构、机械制图、数控加工等专业知识,按数控加工工艺、强度、装配等技术要求,进行电动雕刻笔壳体设计,输出装配工程图和零件工程图。
(2)大功率电动雕刻笔设计
电动雕刻笔组件如图2所示。
1-打印头2-连接杆3-振动源4-调速钮5-开关
图2电动雕刻笔组件示意图
选手利用预装好的建模软件,根据给定的大功率电动雕刻笔功能部件尺寸,结合产品结构、人体工程学、3D打印等专业知识,按照3D打印工艺、强度、装配等技术要求,进行大功率电动雕刻笔设计。
注意:
(1)选手提交大功率电动雕刻笔创新设计报告书,采用文字和图片结合形式,描述创新设计思路;要求逻辑性强,排版整齐美观。
(2)大功率电动雕刻笔创新设计报告书,应采用规范技术术语,言简意赅。
符合创新设计说明(附件1)要求。
(3)创新设计要充分利用竞赛赛场给定的条件和工具。
提交:
(1)大功率电动雕刻笔虚拟装配源文件和“stp”格式文件,文件命名为“31zp”。
(2)大功率电动雕刻笔装配工程图源文件和“dwg”格式文件,文件命名为“32zp。
(3)大功率电动雕刻笔(正面)零件工程图源文件和“dwg”格式文件,文件命名为“33lj”。
(4)创新设计报告书文件为“doc”格式文件,命名为“34cx”,文件不准做任何文字、记号、图案特殊标记,否则按违规处理。
提交位置:
保存在U盘根目录一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放。
分值指标分配如下:
指标
外观设计
结构设计
功能设计
图纸表达
创新说明
分值
6
8
6
9
6
评分标准:
达到期待的优秀水平得满分;达到标准,且某些方面超过标准得2/3分;达到标准得1/3分;各方面均低于标准,包括“未做尝试”得0分。
四、CNC加工阶段任务、要求、评分要点和提交成果
任务4CNC编程与加工(18分)
选手根据赛场指定的机床、刀具、毛坯等加工条件,分析“任务3”设计的电动雕刻笔壳体的工艺,制定加工工艺过程,编制加工工序卡;利用自动编程软件,根据制定的工艺编制数控加工程序,使用提供的机床和编制的数控程序完成“任务3”设计的电动雕刻笔壳体加工。
考核选手机械加工工艺、CNC编程与加工的能力。
(1)制定加工工艺
选手利用预装好的编程软件,根据“任务3”设计的电动雕刻笔壳体及赛场提供的机床、刀具清单、毛坯,结合数控编程、金属切削、机械加工工艺等专业知识,按“任务3”输出的工程图纸要求进行电动雕刻笔壳体数控加工工艺制定、数控加工程序编制。
毛坯尺寸、加工刀具清单、工具清单,见附件2。
制定加工工艺,填写完成附件3加工工艺卡(电子档)和附件4加工工艺说明(电子档)。
注意:
请从经济性、规范性、安全性和环保等方面阐述加工工艺制定思路。
提交:
(1)附件3加工工艺卡,文件命名为“41gyk”。
(2)附件4加工工艺说明,文件命名为“42gysm”。
提交位置:
U盘根目录一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放。
选择合适的软件对产品进行数控编程,生成加工程序。
提交:
(1)电动雕刻笔壳体(正面)加工工件的数控程序,加工程序全部存放在名为“42bc-zm”的文件夹中。
(2)电动雕刻笔壳体(反面)加工工件的数控程序,加工程序全部存放在名为“42bc-fm”文件夹中。
提交位置:
U盘根目录一份,电脑D盘根目录下备份一份,其它地方不准存放。
分值指标分配说明:
任务4提交的数控程序,不做为评分依据。
(2)CNC加工
选手利用赛场提供的机床、毛坯,根据“任务4”编制的加工工艺、加工程序,运用数控机床操作技能,按安全、文明等生产要求,进行电动雕刻笔壳体加工。
注意:
(1)选手应充分利用比赛现场给定的条件,完成本项任务。
(2)选手仅对创新后电动雕刻笔壳体进行加工。
否则不计分。
分值指标分配如下:
指标
完成度
表面粗糙度
尺寸精度
工艺文件
分值
8
4
3
3
评分标准:
达到期待的优秀水平得满分;达到标准,且某些方面超过标准得2/3分;达到标准得1/3分;各方面均低于标准,包括“未做尝试”得0分。
五、3D打印与装配阶段任务、要求、评分要点和提交成果
任务5创新产品3D打印(7分)
根据“任务3”大功率电动雕刻笔设计文件进行封装和打印参数设置,打印出样件。
将打印好的样件进行去支撑、表面修整等后处理,以保证零件质量达到要求。
考核选手增材制造工艺、3D打印设备打操作,3D打印样件后处理能力。
分值指标分配如下:
指标
完成度
表面粗糙度
尺寸精度
分值
4
2
1
评分标准:
达到期待的优秀水平得满分;达到标准,且某些方面超过标准得2/3分;达到标准得1/3分;各方面均低于标准,包括“未做尝试”得0分。
任务6装配验证(5分)
将加工得到的样件,与其它实物机构装配为一个整体,验证创新设计的效果。
考核选手现场安装与调试能力。
验证一:
选手利用现场给定的工具,根据“任务4”加工得到电动雕刻笔壳体、给定的电动雕刻笔功能部件,结合机械装配工艺知识,进行电动雕刻笔装配,实现动雕刻笔使用功能。
验证二:
选手利用现场给定的工具,根据“任务5”3D打印得到的大功率电动雕刻笔实体,结合机械装配工艺知识,进行雕刻效果验证。
提交:
完整装配件。
分值指标分配如下:
指标
验证一
验证二
分值
3
2
评分标准:
达到期待的优秀水平得满分;达到标准,且某些方面超过标准得2/3分;达到标准得1/3分;各方面均低于标准,包括“未做尝试”得0分。