4第46届世界技能大赛增材制造项目技术文件.docx
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4第46届世界技能大赛增材制造项目技术文件
第一届全国技能大赛山东省选拔赛
增材制造项目
技
术
文
件
第一届全国技能大赛山东省选拔赛组委会
2020年8月
本项目技术工作文件（技术描述）是对本竞赛项目内容的框架性描述，正式比赛内容及要求以竞赛最终公布的赛题为准。
1.项目介绍
1.1项目描述
增材制造（AM）是工程领域中最新、发展最快的分支之一。
与传统的制造方法不同，在增材制造中，对象是通过逐层添加材料来“构建”的，可以扩展工程能力并有效地补充车削和铣削加工，应用于所有重要行业，如能源、交通、航空航天、机械工程等。
增材制造技术使得工程技术人员可以重新设计对象，重新考虑设计新对象的方法，使它们更好、更轻、更有效、更可靠。
参照2021上海世界技能大赛新增竞赛项目提案，增材制造项目需要参赛选手完成实物扫描、逆向工程、产品内部结构优化、产品金属打印可行性分析、打印仿真模拟、上机金属打印、CNC加工后处理、打印成品检测并出具报告等一系列操作任务。
1.2选手参赛条件
根据世界技能大赛要求，符合下列条件者均可报名参加增材制造项目全省选拔赛：
1.2.1年龄要求：
参赛选手为1999年1月1日以后出生。
1.2.2思想品德优秀、身心健康，具备相应职业（工种）扎实基本功和技能水平，具有较强学习能力以及身体素质、心理素质，应变能力良好，具有一定的英语基础。
1.2.3身体条件应能够适应金属3D打印操作工、铣工、钳工的操作要求，并具有长时间、高强度工作的体能。
1.3考核标准
序号
内容
1
工作组织和管理
个人（选手）需了解和理解：
•增材制造、相关技术和替代技术的应用领域；
•车间和工作空间的范围和限制；
•与使用光学和激光3D扫描仪、图形工作站、增材机床、用于后处理的机器和设备有关的环境保护、安全、卫生和事故预防标准；
•技术规范的重要性；
•工作中计划和时间管理的重要性；
•成本会计和分析的重要性；
•当前的国际公认标准（ISO）和行业目前使用和认可的标准；
•技术术语和符号；
•与增材技术有关的数学、几何、物理和化学知识；
•与同事、客户和其他相关专业人员之间有效沟通和人际交往能力的重要性；
•营造生产文化的重要性（衣服和工作场所中的标准、材料和数据的系统化）；
•在新技术和发展中的技术中保持知识和技能的重要性；
•提供针对技术和设计问题与挑战的创新解决方案的作用。
2
3D数字化
个人（选手）需了解和理解：
•3D数字化的设备操作原理；
•各种类型的3D数字化设备的优缺点及其基础技术；
•光学3D数字化精度和速度的设备技术特征，以及确保工作可行性和确保声明的精度的要求（灰尘、底座振动、杂散光源、物体移动性、热膨胀等）；
•设备校准的重要性以及对校准和数字化条件的要求；
•光学3D数字化（松散、平滑、透明、半透明、光泽等）对象的表面特征要求；
•为光学3D数字化（清洗、喷砂、消光等）表面准备方法和手段；
•多边形模型后续扫描至CAD流程的要求；
•3D数字化的次品类型和消除方法。
3
测量技术
个人（选手）需了解和理解：
•电子测量系统和手动量具的类型和目的；
•电子测量系统和手动量具的测量应用方法；
•使用电子测量系统和手动量具可达到的测量精度。
4
扫描至CAD和结果优化
个人（选手）需了解和理解：
•扫描到CAD软件应用程序；CAD、CAE和优化软件；
•扫描到CAD的多边形模型要求；
•从多边形模型中提取几何体的方法，以恢复CAD模型及其优化；
•机械系统及其运行原理；
•技术制图和图纸基础；
•机构装配基础；
•CAD和多边形模型的比较方法；
•用于增材制造、后处理和后续使用的CAD模型的要求；
•增材和机械工程材料的特性。
5
准备和成型
个人（选手）需了解和理解：
•模型准备、仿真和分析软件；
•后处理技术其功能和对构建模型的要求（紧固要求、绑定元素、后处理余量、消除应力的操作顺序）；
•可以用于增材制造零件的技术和工艺（SPF铸造、失蜡法铸造、聚合物成型等）。
6
完成并交付工件
个人（选手）需了解和理解：
•后处理的工艺和程序；
•在其能力范围内按照要求标准完成工件的重要性；
•应转交给其他适当人员处理的情况。
1.4选手应具备的能力
该项目基于增材制造行业公司的实际工作任务，结合增材制造世界技能标准规范进行平衡，主要评估选手在以下方面的能力：
序号
内容
1
工作组织和管理
个人（选手）应具备的能力：
•提供并保持安全、整洁和高效的工作区域，提升工作场所的健康与安全法规和最佳实践方法；
•应用国际认可的标准（ISO）及行业目前使用和认可的标准；
•应用数学、物理和化学知识的全面了解和理解；
•针对问题提出创新创意的解决方案，并将其应用于增材制造的问题和挑战；
•展示与同事、客户和其他相关专业人员之间的有效沟通和人际交往能力，以确保逆向工程符合要求；
•保持积极主动的持续专业发展，以保持对新技术和发展中技术的最新知识和技能；
•独立解读技术任务并规划工作时间；
•明确职责范围，以最准确地实施要求
•生产完全符合技术规格和标准要求的作品；
•保持生产文化（衣服和工作场所的要求、材料和数据的系统化）。
2
3D数字化
个人（选手）应具备的能力：
•进行设备的调整和校准；
•根据技术任务做出光学3D数字化可能性的决策（可能/不可能执行，可以为数字化的对象/条件提供何种精度）；
•做出预处理工作相关的决定（拆卸、清洗、喷漆等）
•进行亚光涂层的预处理工作；
•涂上亚光涂层；
•进行光学标记；
•修复对象以进行后续数字化；
•对各种物体（不同的材料、表面特性、几何复杂程度）执行3D数字化；
•正确保存结果。
3
测量技术
个人（选手）应具备的能力：
•正确选择并根据任务使用电子测量系统和手动量具；
•做出有关测量工具和测量方法的决定（例如，在盲区进行光学测量）；
•使用获得的测量结果。
4
扫描至CAD和结果优化
个人（选手）应具备的能力：
•通过数字化数据创建可编辑的CAD模型（多边形模型）；
•从多边形模型的可用数据中恢复重新设计中缺少的对象元素的数据（例如，齿轮只有一颗轮齿、蜗杆只有一转、或者法兰盘只有1/3）；
•利用从连接的零件中获取的数据，以恢复重新设计对象元素中缺少的数据；
•从通过手动测量（例如盲孔的深度）从现有对象获取的数据中获取可用数据，以恢复重新设计对象元素缺少的数据；
•根据任务更改创建的模型的几何形状；
•考虑增材制造的特征和后续的精加工；
•根据职权范围分析和优化模型的结构；
•从3D扫描结果就所创建模型进行偏差分析；
•根据任务进行网格和表面的拓扑分析和优化；
•生成ISO标准的工作图以及相关的书面说明；
•应用符合ISO标准要求的常规尺寸和公差以及几何尺寸和公差。
5
准备和成型
个人（选手）应具备的能力：
•准备成型模型；
•模拟和分析成型过程；
•分配必要的后处理流程并定义其复杂性。
6
完成并交付工件
个人（选手）应具备的能力：
•清洁零件；
•根据机构要求将零件交付至适当的位置和/或人员。
2.竞赛项目
2.1竞赛内容
本竞赛项目在指定竞赛场地，公开办赛。
裁判人员原则上由各参赛队派出。
结合工作实际，将理论考核融入技能操作考核过程中，不单独设理论考核。
竞赛项目包括：
2.1.1理论考察
不单设理论考核，通过在实操考试中设立理论考核知识点的扣分项的方式进行考核，重点考核机械制图、公差测量、机械设计、数控编程、机械加工工艺、机械基础等基础知识。
2.1.2实操考试
实操考核主要由三个模块组成，任务描述如下：
模块1：
结构优化并打印。
将现有的STL模型创建成STP（Step）参数化模型，优化其结构和重量（Topo优化），对零件进行CAE分析，生成金属3D打印文件，并完成金属打印工作。
样例
模块2：
CNC后处理精加工并装配。
对现有的金属3D打印完成的零件和模型创建适用于CNC铣削的程序，完成零件精加工和装配工作。
打印件精加工后装配至机构上运行
样例
模块3：
逆向扫描与建模。
对给定的3-5个零件进行逆向扫描，生成面片文件，并将其中2-3个指定零件的STL模型创建成STP（Step）参数化模型。
样例
竞赛模块的顺序根据赛场上设备的实际情况来确定。
2.2竞赛时间安排
2.2.1竞赛总时间
竞赛总时长为8小时，其中结构优化并打印模块3小时（不含金属3D打印时间），CNC后处理精加工并装配模块3小时，逆向扫描与建模模块2小时，最终竞赛时间可根据试题作不超过20%的更改。
选手须在规定时间内完成竞赛项目，提前完成不加分。
2.2.2项目时间要求
三个模块的时间独立计算，每个模块竞赛不延时，选手在规定时间内未完成竞赛项目的，在时间到达后必须立即停止操作。
3.评判标准
3.1分数和成绩计算方法
本项目采用百分制，各个评分项的分数应精确到小数点后两位，小数点后第三位数字采用四舍五入（如1.055计1.06，1.054计1.05）。
3.1.1分值分配
评分项目
分数
竞赛模块
主观分
客观分
总分
模块1：
结构优化
5
35
40
模块2：
CNC
5
30
35
模块3：
逆向扫描
5
20
25
合计
15
85
100
注：
最终试题的配分比例可根据试题进行适当调整。
3.1.2成绩排序
按比赛总成绩从高到低排列参赛队的名次。
比赛成绩相同，按结构优化模块成绩较高的名次在前；如总成绩、结构优化模块成绩均相同，按逆向扫描模块成绩较高的名次在前。
3.2评分标准
本项目评分标准分为测量和评价两类。
凡可采用客观数据表述的评判称为测量；凡需要采用主观描述进行的评判称为评价。
本次竞赛评分表按照竞赛成绩专用系统的格式，使用竞赛专用评分系统自动计算和汇总分值。
3.3客观和主观评分
3.3.1测量分（客观）
测量分（Measurement）打分方式：
零件客观尺寸一律采用三坐标检测，其他客观评分严格按照评分表执行，检测过程公开，并在裁判员的监督下进行。
采用三坐标检测时，尺寸公差和几何公差评判须遵照评分标准或参照国际标准。
在规定范围内（允差范围±0.02）才得分。
对于检测设备无法测量的评判要素确需手工测量时，按模块设置若干个评分组，每组由3名及以上裁判构成。
每个组所有裁判一起商议，确定评分方案，对选手完成的成果或工件进行检测，所有裁判一起确定并达成一致后最终只给选手一个分值。
测量分评分准则样例表如下：
类型
示例
最高分值
正确分值
不正确分值
满分或零分
42（+/-0.03mm）
0.5
0.5
0
3.3.2评价分（主观）
评价分打分方式：
3名裁判为一组，各自单独评分，分别给出权重分值，分值为“0”、“1”、“2”、“3”，然后计算出平均权重分，除以3后再乘以该子项的分值计算出实际得分。
裁判相互间分差必须小于等于1分，否则评分无效，各自需要给出确切理由并在小组长或裁判长的监督下重新评分。
权重表如下：
权重分值
要求描述
0分
差（各方面均低于行业标准，包括“未做尝试”）
1分
一般（达到行业标准）
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