69职业院校技能大赛高职组《工业设计技术》赛项样题3(002).docx

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任务书2023年广西职业院校技能大赛高职组《工业设计技术》赛项样题（3号卷）（总时间：13小时）1 二〇二三年二月1 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.各参赛队注意合理安排进程，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。2 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。2 一、任务名称与时间1.任务名称：按压行走卡通小马玩具创新设计与制造。2.竞赛时间：13小时。二、竞赛的阶段、内容和时间安排竞赛分两个阶段，共13个小时。其中，第一阶段为数字化设计，分数据采集、逆向建模与创新设计等三个内容，时间为8小时；第二阶段为CNC加工和3D打印与装配，主要完成CNC编程与加工，3D打印和装配验证三个内容，时间为5小时。同时，结合比赛过程，考核文明生产、职业素养、规范操作、绿色环保、循环利用等职业素养。三、竞赛的任务安排某公司针对1-3岁的幼儿设计了款卡通小马玩具（如图1所示），自投放市场以来，其外形得到市场认可，根据客户要求需要增加行走功能，在开发小组充分讨论后，决定在原有基础上开发出按压行走卡通小马玩具。按压运动类玩具通常是通过机械储能机构将按压力转化为弹力，再通过执行机构实现玩具运动。按压行走卡通小马玩具基本情况：按压行走卡通小马玩具主要由玩具外壳、玩具底架、储能与传动机构、按钮、车轮、轴承和连接轴等组件构成。3 图1某卡通小马玩具3 1-外壳2-按钮3-储能与传动机构4-底架5-轮子图2按压行走卡通小马玩具示意图四、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。4 （1）标定4 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盘根目录下备份一份，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，完成给定的卡通小马玩具壳体外表面扫描，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1333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。5 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）5 利用任务1采集的点云数据，使用逆向建模软件，对给定的卡通小马玩具外壳外表面进行三维数字化建模，要设计相应定位、支撑结构便于与底架进行装配。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）卡通小马玩具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：利用逆向建模软件的数据比对功能，做出数字模型精度对比报告。选手逆向建模完成后，使用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6 方不准存放。指标数据定位合模型特征的特征拆分特征完成关键特数字模型对6 理性完成度合理性精确度征精度比（报告）分值253523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）利用给定的实物及配件，结合相关知识，按任务书要求进行结构和功能方面的创新设计，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）按压行走卡通小马玩具底架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按压行走卡通小马玩具功能组件，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，进行按压行走卡通小马玩具底架设计，输出装配工程图和零件工程图。（2）按压行走卡通小马玩具其他部件设计按压行走卡通小马玩具其他组件如图3所示。7 图3按压行走卡通小马玩具其他组件图7 选手利用预装好的建模软件，根据卡通小马玩具外壳及底架、车轮等部件，设计其他功能部件，如按钮、储能与传动机构、支撑部件及其他部件等，要求能实现玩具可靠行走，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，进行通小马玩具其他组件部件设计。注意：（1）工程图绘制任务要求：参赛选手选用计算机预装软件，利用“任务三”设计的底架及核心传动零件得到的数字文件，以及部分实测尺寸，完成底架、核心传动零件的零件工程图绘制，工程图按照机械制图国家标准，完成标注。（2）选手提交按压行走卡通小马玩具创新设计报告书，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。（3）按压行走卡通小马玩具创新设计报告书，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。（4）创新设计要充分利用竞赛赛场给定的条件和工具。提交：（1）按压行走卡通小马玩具虚拟装配源文件和“stp”格式文件，文件命名为“31zp”。（2）按压行走卡通小马玩具装配工程图源文件和“dwg”格式文件，文件命名为“32zp”。（3）卡通小马玩具的底架、传动机构等零件工程图源文件和“dwg”格式文件，文件命名为“33lj1”、33lj2、33lj3”等。（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。8 提交位置：保存在U盘根目录下一份，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：8 指标外观设计结构设计功能设计图纸表达创新说明分值410984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、第二阶段：CNC加工和3D打印任务、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”设计的底架的工艺，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”设计的底架部件数控加工。考核选手数控加工工艺、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”设计的卡通小马玩具底架及赛场提供的机床、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底架数控加工工艺制定、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：9 （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盘根目录下一份，电脑D盘根目录下备份一份，其它地9 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:按压行走卡通小马玩具底架加工工件的数控程序，加工程序全部存放在名为“42bc”的文件夹中。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，不作为评分依据。（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，进行按压行走卡通小马玩具底架加工。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）选手仅对创新后的按压行走卡通小马玩具底架加工进行加工。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8433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5创新产品3D打印（7分）10 对按压行走卡通小马玩具外壳及储能传动机构等部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制定、3D打印设备的操作和3D打印样件后处理的能力。10 分值指标分配如下：指标完成度表面粗糙度尺寸精度分值421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CNC及3D打印加工得到按压行走卡通小马玩具各部件，结合机械装配工艺知识，进行按压行走卡通小马玩具装配，能实现玩具按压后行走的功能。验证二：选手利用现场给定的工具，根据“任务5”装配得到的按压行走卡通小马玩具实体，结合机械装配工艺知识，进行按压后行走，验证其行驶距离。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32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”11 得0分。11