（全国职业技能比赛：高职）GZ013数字化设计与制造赛题20套学生赛M1M2.docx
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竞赛任务书
2023年全国职业院校技能大赛
DigitalDesignandManufacturing
赛项编号：
GZ013
赛项名称：
数字化设计与制造（学生赛）
赛项组别：
高职组
竞赛模块：
M1-数字化设计
竞赛时间：
240分钟
（赛题1）
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
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。
所有提交材料除了动画视频其他一律上传PLM
系统。
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。
创新设计与CAE分析
工程图绘制与产品展示
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，对产品中的导轮支架、导轮摆臂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，手工测量产品中的阀体、阀芯零件，绘制三维模型，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。
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
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。
2.提交材料
（1）导轮支架、导轮摆臂，Z3格式和stp格式。
（2）阀体、阀芯，Z3格式和stp格式。
（3）产品三维装配模型，Z3格式和stp格式。
3.提交位置
将以上3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使用方便角度对摆臂和摆臂支撑进行合理优化，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
摆臂和摆臂支撑以及新增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。
请按照如下要求，对创新优化后的摆臂进行有限元分析。
（1）摆臂材料为：
铝材6061，密度2720kg/m3，泊松比0.35，弹性模量
6.89E+10N/m2;
（2）请分析在摆臂处于极限位置时，摆臂的变形情况。
摆臂处于最高点时，
承受0N的压力，处于最低点时承受150N的压力；
（3）可认为摆臂与摆臂支撑配合面为固定约束。
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3/8
1.设计要求
（1）摆臂和摆臂支撑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，进行有限元受力分析，生成带有
“位移云图”的PDF格式分析报告。
（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（优化）、摆臂支撑（优化），锁紧机构零件（新增），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）位移云图（摆臂），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：
生成产品爆炸图（彩图）；绘制产品装配工程图；阀芯、阀体的二
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
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
（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。
（2）创新设计内容包含创新件的设计思路和工作原理。
（3）运动仿真包含阀的各种运动状态的工作原理说明。
（4）有限元分析包含位移云图的结果分析，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）阀芯、阀体，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。
四、附件
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
附件1装配简图
（样题仅作示例，具体参见正式竞赛任务书）
1011
789
◎
6
5
4
3
2
1
2
11
GB/T119.1
Bx12
10
JKHXF-06
题
45
9
JKHXF-05-01
0235
8
JKHXF-05-02
0235
7
GB/T1191
融×16
6
JKHXF-04
块
45
5
GB/T819.1-2000
Bx4
2
45
GB/T3452.1-2005
0题
整
JKHXF-03
醋
LY2
JKHXF-02
勉赣
64Mn
1
JKHXF-01
雕
LY12
腭
图号
名
量
材料
#
t#
备进
间
载和
耳
时
11
11
1
1I
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
赛题名称
数字化设计与制造赛项
2
日期
2023/8/8
3
材料
根据实物材料填写
4
图样名称
阀芯
摆臂（优化）
产品装配工程图
5
图样代号
JKHXF-03
JKHXF-09
JKHXF-00
6
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
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
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
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，展示创新设计后的机控换向阀；
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
竞赛任务书
2023年全国职业院校技能大赛
DigitalDesignandManufacturing
赛项编号：
GZ013
赛项名称：
数字化设计与制造（学生赛）
赛项组别：
高职组
竞赛模块：
M2-数字化制造
竞赛时间：
180分钟
（赛题1）
2023年8月
（A4，共9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M2模块竞赛任务书1/9
数控加工与产品验证
数控编程与仿真加工
成SPC质量控制图，分别计算每组样品平均值、极差、特征平均值、极差平均
一、竞赛准备
请你在计算机D盘上以“M2-赛位号”建立1个文件夹，在文件夹下以“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”建立3个子文件夹，M2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。
所有提交材料除了动画视频其他一律上传PLM
系统。
二、竞赛资源
1.竞赛任务书；
2.M2模块电子文件位于D盘文件夹：
M2-TG。
三、竞赛任务
M2模块竞赛工作流程如图1所示。
协同设计
与质量控制
图1工作流程图
（一）任务四协同设计与质量控制（10分）
情境描述：
请你分别以产品设计主管、设计人员和质量管控员的角色，完
成以下2项子任务：
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、动画仿真、零件模型及工程图纸、爆炸图等）和BOM清单。
寸测量数据如表1所示，根据质量检测结果，采用均值-极差控制图（-R）形
子任务2：
生产线加工阀芯质量控制监测尺寸为∅1611（0（0）.（.）016（050）），形成了尺
值和上控制限（UCL）及下控制限（LCL），并绘制相应均值-极差控制图，根据
图形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
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M2模块竞赛任务书2/9
答题纸”作答，见附件1）。
表1尺寸测量数据表
零件
阀芯
样品数量
N=15
时间间隔
检测频次
5次/件
测量特征
直径
∅16
UCL
LCL
次数样件
1
2
3
4
5
平值
极差R
1
15.93
15.92
15.94
15.95
15.96
2
15.9
15.92
15.91
15.92
15.92
3
15.89
15.9
15.91
15.9
15.88
4
15.86
15.87
15.88
15.86
15.88
5
15.82
15.83
15.82
15.8
15.81
6
15.9
15.92
15.91
15.92
15.92
7
15.96
15.97
15.97
15.98
15.99
8
15.97
15.98
15.97
15.98
15.99
9
15.9
15.92
15.91
15.92
15.92
10
15.89
15.9
15.91
15.9
15.88
11
15.86
15.87
15.88
15.86
15.88
12
15.81
15.82
15.82
15.8
15.78
13
15.85
15.86
15.87
15.85
15.92
14
15.8
15.81
15.82
15.79
15.99
15
15.81
15.79
15.81
15.77
15.78
1.设计要求
（1）订单创建与协同设计任务发布:
选手扮演企业负责人角色，根据M1设计内容，在赛场提供的PLM软件订单管理功能下创建订单和交付产品，并通过交
付产品向协同设计人员发布设计任务。
（2）产品BOM设计与图档管理：
选手扮演产品设计师角色，在协同设计功
能下构建完整的产品BOM，并在BOM中通过设计软件上传对应的图纸文件。
（3）设计验证任务：
选手扮演产品设计师角色，对需要做设计验证的产品发布设计验证任务，选手扮演仿真验证工程师，在设计验证模块下完成仿真验
证任务，并上传相关的仿真验证结果文件。
（4）设计图档审核：
选手扮演企业设计师角色，选择完成设计任务，并登
录客户（审核）账号，扮演客户角色，完成设计方案审批。
（5）作品导出：
在协同设计任务下导出BOM表单；在首页-【赛项相关】—
【导出作品】中导出自己的图文档和流程单文件。
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M2模块竞赛任务书3/9
2.提交材料
（1）BOM图档，含产品样机、动画仿真、零件模型及工程图纸、爆炸图等
原始文件，zip格式。
（2）BOM清单，各零件数量、材料等，Excel格式和pdf格式。
（3）流程清单，含产品设计评审、仿真验证等，Excel格式和pdf格式。
（4）质量控制答题纸，word格式和pdf格式。
3.提交位置
将以上4类文件保存到“4-协同设计与质量控制”子文件夹内。
（二）任务五数控编程与仿真加工（15分）
情境描述：
请你以数控编程工艺员的角色，完成以下2项子任务：
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工艺过程卡（附件2）和加工工序
卡（附件3）。
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、设置夹具、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）工艺过程卡、加工工序卡，PDF格式。
（2）阀体数控加工程序，Z3格式（刀路模拟）和TXT格式（程序代码）。
（3）阀体仿真加工录屏，avi格式。
2.提交位置
将以上4类文件保存在“5-数控编程与仿真加工”子文件夹内。
（三）任务六数控加工与产品验证（15分）
情境描述：
请你以数控加工操作员和质量检验员的角色，完成以下子任务：
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
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M2模块竞赛任务书4/9
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，并填写检测工序卡（附件4）。
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）检测工序卡，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。
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M2模块竞赛任务书5/9
二、请分析控制图，说明原因与解决措施。
四、附件
得分
附件1质量控制答题纸
一、SPC质量控制图
得分
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M2模块竞赛任务书6/9
附件2工艺过程卡
工艺过程卡
工艺过程卡
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
共1页
第1页
材料牌号
毛坯种类
毛坯
外形
尺寸
每件毛坯
可制件数
每台件数
备注
工序号
工序名称
工序内容
车间
工
段
设备
工艺装备
工时/min
准终
单件
10
20
30
40
50
60
70
80
编制（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改
文件
号
签字
日期
附件3加工工序卡
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M2模块竞赛任务书7/9
2023年数字化设计与制造
产品型号产品名称
机械加工工序卡片
零（部）件图号
零（部）件名称
第页
工序号工序名称车间材料牌号
毛坯种类毛坯外型尺寸每坯件数每台件数
设备名称设备型号设备编号同时加工件数
（工序图）
夹具编号夹具名称冷却液
工位器具编号工位器具名称
工步
工步内容
主轴转速（转/分）
走刀量毫米/转
吃刀深度（毫米）
走刀次数
工艺装备
切削速度
（米/分）
描图
描校
底图号
编制（日期）
审核（日期）
批准（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
附件4检验工序卡
检验工序卡
检验工序卡
机型
零件名称
零件号
工序名称
工序号
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M2模块竞赛任务书8/9
共页
第页
序号
测量项目
尺寸要求
实测尺寸
检测结果
测量工具
名称
规格（mm）
编制（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
备注：
1.测量项目指工程图中带有公差要求的尺寸。
2.测量结果指对比尺寸要求，实测尺寸是否超差，如果超
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