GZ007工业产品数字设计与制造赛项试题04.docx
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GZ007工业产品数字设计与制造赛项试题04
“2019年全国职业院校技能大赛”高职组
工业产品数字化设计与制造赛项赛题
（第四套）
工业产品数字化设计与制造赛项专家组
二〇一九年四月二十日
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.所有电子文件保存在一个文件夹中，命名为“工位号-上”，文件夹复制到赛场提供的两个U盘移动存储器之一中，装入信封封好，选手和裁判共同签字确认。
注意：
选手的加工程序要另存到两个U盘移动存储器另一个中的一个文件夹中，命名为“工位号-下”。
一、任务名称与时间
1.任务名称：
某型快速夹具数据采集与再设计。
2.竞赛时间：
3.5小时。
二、已知条件
手动夹钳是一种手动进行操作，对物件进行加紧的机械装置。
也称为快速夹钳，是一种夹紧部件。
被广泛的应用在焊装，弯曲、打磨、检具，模具等工作场合。
按照形式分为水平夹钳，垂直夹钳，推拉式门拴式夹钳，直线运动夹钳，精密夹钳，重型自锁夹钳，挤压夹钳等。
现有某型水平夹钳，部分零件有实物。
原有压杆不符合人体工程学，需要将其改进，在压杆上端增加符合人体工程学的手柄。
从外观看，手柄曲面复杂需要用到逆向建模技术。
技术人员在复制过程中，采用了三维扫描、逆向建模技术，复制并制造出原型。
经力学、寿命和可靠性验证。
为验证需要按照快速夹具的原理设计必要零件，技术人员对该关键件原型进行创新设计并制造出样件，然后装机验证后。
本次竞赛模拟该零件的复制、创新过程。
制造材料选用铝合金材质，利用数控加工和简单钳加工完成样件制造
1.某型手动夹钳说明
图1是常见的快速夹具产品的图片。
技术人员依据原理设计了对该关键件设想多种外形结构。
图6为一种手柄设计外形照片。
图1常用的快速夹具
比赛现场，提供图3图4图5图6图7零件。
图3底座（提供）图4顶杆（提供）图5压杆（提供）
图6手柄模型（提供）图7塞打螺栓（提供）
快速夹具（肘节夹具）夹紧原理
当连杆与连架杆的两铰接点和其中一连架杆与机架的铰接点,三点同在一直线时,机构处于死点位置。
这时,被压紧的工件,无论有多大的反力（除破坏性反力）,也无法使机构变动。
于是压头也就不会松开。
这就是机械力学中的死点夹紧原理。
图8机构简图
1.为了避免在使用中,因外力负载变化和机械振动的影响,设计时,将中间铰接点,略偏于其它两铰接点连线的内侧,以确保在最大夹紧力的情况下,始终保持夹具机构锁定在稳定状态而不松脱。
2.夹紧力是指夹具在锁定位置，不产生机械变形的情况下，压头对工件的最大压紧力。
此压紧力产生于压头在力臂上调至距离安装座最近的位置。
压头对工件的压紧力随压头在力臂上的不同位置而变，当远离安装座时，压紧力减少。
三、数据采集与再设计任务、要求、评分要点和提交物
任务一、样品三维数据采集（20分）
参赛选手使用赛场提供的Win3DD-M三维扫描装置和样件，选手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，文件命名为“saomiao-biaoding”。
“biaoding”是“标定”两个字的全拼。
注意：
文件名不得出现工位号。
提交：
电子文档，格式为jpg文件，文件名为“saomiao-biaoding”。
提交位置：
现场给定2个U盘中，分别建立以“工位号”命名的文件夹，将“saomiao-biaoding”存在其中一个U盘中的“工位号-上”命名的文件夹中的一份，电脑D盘根目录下备份一份，其它地方不准存放。
注意：
文件夹只能以“工位号-上”命名，不得出现其他信息。
参赛选手使用自行认定“标定成功”的Win3DD-M三维扫描仪装置和附件，精心操作，完成给手柄零件实物（以比赛赛场提供实物为准）全表面的三维扫描，并对获得的点云进行相应舍去，剔除噪点和冗余点。
提交：
经过舍去后点云电子文档，格式为STL文件，文件命名为“saomiao-shoubing”。
“shoubing”是“手柄”二字的全拼。
提交位置：
存在以“工位号-上”命名的U盘文件夹中一份，电脑D盘根目录下备份一份，其它地方不准存放。
提醒：
选手仅扫描图6所示手柄实物即可。
如选手为完成任务三方便，对赛场提供的其它实物扫描，并提交文件的话，选手文件命名为“saomiao-tu2”，但不做评分依据。
提交位置为以“工位号-上”命名的文件夹中一份，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
正面主体完整性、处理效果
正面局部特征完整性、处理效果
背面主体完整性、处理效果
背面局部特征完整性、处理效果
转（圆）角特征完整性、处理效果
分值
5
4
3
3
2
3
评分标准：
将选手提交的扫描数据与标准三维模型各面数据进行比对，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：
标志点处不作评分，未扫描到的位置不可以进行补缺。
任务二、三维建模（25分）
选手使用计算机预装软件，利用“任务一”得到的数据，完成手柄零件图4的外形三维建模。
注意：
（1）合理还原产品数字模型，大面造型要求拆分合理，流线、转角衔接圆润，满足加工工艺要求。
整体拟合不给分。
（2）实物的表面特征不得改变，三维数字模型比例（1：
1）不得改变。
（3）实物的孔表面可做光滑处理。
提交：
手柄零件数字模型的建模源文件和“STP”格式文件，及对齐坐标后用于建模的“STL”文件，文件命名为“jianmo-shoubing”“jianmo-STL”。
提交位置：
保存在以“工位号-上”命名的U盘文件夹中一份，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：
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“jianmo-duibi”。
提交位置：
保存在以“工位号-上”命名的U盘文件夹中一份，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
数据定位合理性
模型合理的完整性
分型线合理性
曲面拆分合理性
曲面光顺度
局部特征精度
装配特征选取
分值
2
5
2
5
3
5
3
评分标准：
将选手创建的模型与扫描三维模型各面数据进行比对，平均误差小于0.08。
面的建模质量好、合理拆分曲面、面与面之间拟合度高的得分。
平均误差大于0.20不得分，中间状态酌情给分。
任务三、产品创新设计（25分）
根据“任务二”的数字模型，产品创新设计给定优化条件表述如下：
压杆的头部和符合人体工程学的手柄连接。
要求：
①将手柄拆分成2前后两办后和压杆组合装配要求结构合理，符合机械加工工艺。
②设计快速夹头的缺失零件设计实现装置功能，并在设计说明书中标明顶杆的行程。
注意：
（1）以上2项创新设计要编写创新设计说明，采用文字或结合补充插图形式，描述创新设计思路和意图；要求：
逻辑性强，字体工整，文面整洁。
（2）创新设计说明，应采用技术术语，言简意赅。
符合创新设计说明（附件2）要求。
（3）创新设计要充分利用竞赛给定的条件和工具。
注意：
（1）选手提交创新设计方案要编写创新设计说明，可采用文字或结合补充插图形式，描述创新设计思路和意图；要求：
逻辑性强，字体工整，文面整洁。
（2）创新设计说明，应采用技术术语，言简意赅。
符合创新设计说明（附件2）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：
1．三维创新设计源文件和“STP”格式文件，文件命名为“sheji－shoubing”。
2.电子稿创新设计说明。
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：
保存在以“工位号-上”命名的U盘文件夹中一份，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
外观创新设计
局部特征创新设计
人性化创新设计
数字模型对比（报告）
创新设计说明
分值
6
6
5
3
5
评分标准：
根据创新设计方案的可行性、合理性和零件的工艺性，评分裁判投票打分，去掉最高分和最低分，取其余平均值。
任务四、数控编程
根据“任务三”给出支架的数字模型,选手根据赛场提供的机床、刀具、毛坯，选择合适软件和加工工艺对创新后产品进行数控编程。
毛坯尺寸和加工刀具，见附件3工业产品数字化设计与制造赛项刀具、工具、量具及附件清单（纸质）。
选择合适的软件对产品进行数控编程，生成加工程序。
提交加工工件的数控编程程序，文件命名为“biancheng－shoubing1、biancheng－shoubing2”等，与任务三的文件命名相对应。
提交位置：
给定2个U盘中，各存一份，即保存在以“工位号-上”命名的U盘文件夹中一份，再另保存在以“工位号-下”命名的另一U盘中一份，电脑D盘根目录下备份一份，其它地方不准存放；
编制加工工艺卡（或工序卡）。
提交位置：
给定2个U盘中，各存一份，即保存在以“工位号-上”命名的U盘文件夹中一份，再另保存在以“工位号-下”命名的另一U盘中一份，电脑D盘根目录下备份一份，其它地方不准存放。
注意：
本项任务仅要求对创新后产品进行编程和加工。
分值指标分配说明：
任务四的数控编程部分提交的成果文件，不做为评分依据。
评分裁判仅以加工后提交成果实件做为打分依据。
提醒1：
文件名必须按要求相应保存。
提交位置：
给定2个U盘中，各存一份，即保存在以“工位号-上”命名的U盘文件夹中一份，再另保存在以“工位号-下”命名的另一U盘中一份，电脑D盘根目录下备份一份，其它地方不准存放。
其它地方若有存放，应清除。
提醒2：
任务一-任务四的职业素养分不单独设置。
如果选手违反职业道德、竞赛纪律，或违反安全操作过程，损害设备、工夹具行为出现，后果较严重。
现场裁判有权作出在2~3分以内倒扣分或暂时终止选手竞赛。
提醒3：
任务五赛场，电脑中不安装设计软件，根据竞赛第一阶段（上半场）竞赛编制的数控程序，进行数控加工。
任务五、数控加工（12分）
1.按加工要求，将比赛现场给定的毛坯装夹、找正。
把已经完成的数控编程程序通过赛场提供传输软件向机床输入，完成特定工作任务。
2.制定加工工艺和说明
制定加工工艺，填写完成附件4加工工艺卡（纸质）和附件5加工工艺说明（纸质）。
要求：
（1）字体工整，文面整洁。
（2）按附件5加工工艺说明要求，进行描述。
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.选手仅对创新后样件进行加工。
否则不计分。
分值指标分配如下：
指标
曲面尺寸精度
曲面加工粗糙度
配合及尺寸公差
加工工艺（文件）完整性及合理性
分值
4
3
3
2
评分标准：
粗糙度高于等于Ra3.2，平均误差小于0.05的面得分；平均误差大于0.10的面不得分，中间状态酌情给分；可以得分的面，粗糙度为Ra6.3或品相较差的面减半得分，粗糙度为Ra12.5或品相差的面得1/4分，粗糙度低于Ra12.5的面不得分。
任务六、职业素养（8分）
主要考核竞赛队在本阶段竞赛过程中的以下方面：
（1）设备操作的规范性；
（2）工具、量具的使用；
（3）现场的安全、文明生产；
（4）完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。
分值指标分配如下：
指标
设备操作规范性
工量具使用规范性
现场安全
文明生产
分值
3
2
2
1
评分方法：
该模块扣分由二位现场裁判共同提出，负责现场裁判工作的副裁判长（或负责人）复核并同意。
注意：
若由于明显违反职业道德、竞赛纪律或违反安全操作过程，损害机床、工夹具行为出现，后果较严重，职业素养模块判罚为零分或取消比赛资格。
特别提醒：
编制程序及其它过程性电子文档统一存于D盘根目录下以工位号作为文件名的文件夹中，以便工作人员清除，其它地方不准存放。
任务七、样件装配验证（10分）
将任务5加工部分得到的样件，与给定零件装配为一个整体机构，紧定牢固。
装配机可以在测试台上测试其工作性能。
本项任务主要考核选手零件组装和机构装配验证方面的能力。
提交：
将装配后样件装入给定的贴有“工位号”的信封内；加工工艺卡和加工工艺说明共同装入给定的贴有“工位号”的信封内。
工件、加工工艺卡和说明以及信封上不准标记任何文字、记号、图案等符号。
分值指标分配如下：
指标
装配互换性验证
运行验证
分值
6
4
评分标准：
评分裁判投票打分，去掉最高分和最低分，其余分取平均值。
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