4-GZ-2018025工业产品数字设计与制造赛项试卷(第一阶段).pdf

1 4 4 号卷号卷 “2012018 8 年全国职业院校技能大赛年全国职业院校技能大赛”高职组高职组 工业产品数字化设计与制造赛项工业产品数字化设计与制造赛项 GZ-2018025 第一阶段： “数据采集、建模与创新设计”阶段 （上半场） (总时间：3.5 小时) 任任 务务 书书 二一八年六月四日 2 注注 意意 事事 项项 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，一个卷标命名为“第一阶段” ，另一个命名为 “第二阶段” 。 所有比赛文件保存在计算机 D 盘根目录中一份，“第一阶段” U 盘中一份，比赛完毕提交“第一阶段”U 盘，装入信封封好，选手和裁 判共同签字确认。选手的加工程序要另存在“第二阶段”U 盘中，放在工 具箱中，等待第二阶段加工及装配验证。 3 一、任务名称与时间一、任务名称与时间 1. 任务名称：某款车用吸尘器数据采集与再设计； 2. 竞赛时间：3.5 小时。 二、已知条件二、已知条件 江苏省某公司生产的车载吸尘器，外观时尚，做工精湛，随车携带方 便。使用时将吸尘器的电源插头插入汽车点烟器插座，启动吸尘器电源开 关，即可操作使用。当清除缝隙处的异物时，可以套上附带的鸭嘴吸管。 吸力强劲，清洁效果好，广泛用于汽车、游船等除尘。 由于产品销路较好， 产品注塑模具已经开始磨损， 产品质量受到影响。 模具需要更新，产品需要升级。在进一步扩大生产前对产品进行了市场调 研，经过调研，收集的用户意见主要集中于以下方面： 1.产品电源导线虽然长达 3 米，但是在后备箱使用时不方便，只能使 用点烟器接口，产品没有内置电池，移动时不能使用。 2.产品为 OEM 代工，淘宝网站也有类似的产品销售，不利于产品的知 识产权保护。 3.虽然产品附有鸭嘴短管， 可以用于清除车内夹角及缝隙的灰尘杂物。 由于产品结构的原因，鸭嘴短管开口较大，小缝隙不能使用，鸭嘴管为硬 塑料管，无法弯曲，不能深入到内部进行吸尘。 4.吸尘器不可以吸水，对于洒在车内的水或者饮料无法处理。 本次竞赛内容就是模拟车载吸尘器的设计与创新的过程， 采用市场销 售的产品数据扫描，根据用户意见对产品进行再设计，提升产品性能，进 一步满足市场需求。 图1所示为市场销售的车载吸尘器的产品 （具体型号以赛场提供为准） ， 该产品由电机仓体，集尘器仓体，鸭嘴短管，可拆卸滤网等组成，根据评 4 审方案，准备从两个方面改进吸尘器设计。 1.分别采用两节 18650（直径 18mm，长度 65mm）锂电池，三节 5 号锂 电池 （直径 14mm， 长度 50mm） 或者三节 7 号锂电池 （直径 11mm， 长度 44mm） （具体型号以赛场提供为准）作为吸尘器的后备电源，根据电池型号设计 电池的固定结构，方案完成后用于设计评审。 2.在原鸭嘴管的基础上，再设计一款软接头，实现小缝隙处的清洁， 以及洒落液体的清洁，本次竞赛选用铝合金 7075 材料，利用数控设备将 接头加工出来，简单装配后用于性能实验。 图 1 某款车用吸尘器 三、三、数据采集与再设计任务、要求、评分要点和提交物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（任务一、样品三维数据采集（2020 分）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，文件格式采 用 jpg 或 bmp 图片文件，文件命名为“biaoding”。“biaoding”是“标 定”两个字的全拼。注意：文件名不得出现工位号。注意：文件名不得出现工位号。 提交：电子文档，格式为 jpg 或 bmp 文件，文件名为“biaoding”。 提交位置： 现场给定 2 个 U 盘中， 卷标分别命名为 “第一阶段” 和 “第 二阶段”，将“biaoding”存在卷标 “第一阶段”的 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。 注意：注意：不用建立不用建立文件夹，不得出现其他信息。文件夹，不得出现其他信息。 5 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，完成如图 2 所示吸尘器电机仓主体部件（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。 图 2吸尘器电机仓 提交：经过舍去后点云电子文档，格式为 ASC 文件，文件名命名为 “dianyun”，及封装后的电子文档 STL 文件，文件命名为“saomiao”。 提交位置：存在以“第一阶段”命名的 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。 提醒：选手仅扫描图 2 所示吸尘器电机仓实物即可。如选手为完成任 务二方便，可以对电机仓体拆解，扫描图 3 所示实物零件，或者还需要扫 描其他附件并提交文件的话，选手文件命名为“saomiao2”、 “saomiao3”，但不做评分依据。提交位置为以“第一阶段”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 左右侧面主 体完整性、 处理效果 左右侧面局 部特征完整 性、 处理效果 正面主体 完整性、 处理效果 正面局部特 征完整性、 处理效果 柄部内侧 完整性、 处 理效果 分值542423 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， 6 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。 任务二、任务二、三三维维建建模模( (2 25 5 分分) ) 吸尘器电机仓体左侧壳体的三维建模。 参赛选手利用计算机预装软件，使用“任务一”得到的数据，完成吸 尘器电机仓体左侧壳体的整体三维建模。 吸尘器电机仓体左侧壳体的定义，电源开关朝上，从电源线端观察吸 尘器电机仓体，位于左侧的为吸尘器电机仓体左侧壳体，位于右侧的为电 机仓体右侧壳体。如图 3 所示，具体以现场提供的实物为准。 图 3吸尘器电机仓体左侧壳体 注意：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。 7 （4）仅考察外表面的建模精度，内部筋板等结构可以借助于游标卡 尺测量。 提交：(1)对齐坐标后用于建模的“STL”文件，命名为“jianmo”。 (2)吸尘器电机仓左侧壳体数字模型的建模源文件和“STP”格 式文件，文件命名为“jianmo”。 提交位置：保存在以“第一阶段”命名的 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。 数字模型精度对比：选手逆向建模完成后，利用 Geomagic Control 软件功能，将任务 1 中点云文件与任务 2 提交的建模文件，分别进行模型 的 3D 比较（建模 STL 与逆向结果）、2D 比较（任意位置）及创建 2D 尺寸 （任意位置并标注主要尺寸），生成“pdf”格式数字模型精度对比报告 （Geomagic Control 报告）。 注意：仅对比外表面仅对比外表面，内表面及筋无需比对。 提交：对比文件采用“pdf”格式文件，文件命名为“duibi”。 提交位置：保存在以“第一阶段”命名的 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。 分值指标分配如下： 指标 数据定位 合理性 模型合理 及完整性 止口设计 合理性 曲面拆分 合理性 曲面光 顺度 数字模型对 比（报告） 分值2102533 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（任务三、产品创新设计（2525 分）分） 以“任务二”的数字模型为基础，产品创新设计给定优化条件表述如 8 下： 1.将吸尘器电机仓体左侧壳体镜像，得到右侧壳体数字模型，左右侧 壳体装配得到电机仓壳体。 2.借鉴现场给定电池固定方式（随赛题提供），在电机仓合适的位置 规划电池空间，并设计电池的固定结构。 3.要求在不打开电机仓体的情况下可以更换电池。 4.分别提交电机仓体左右侧壳体再次设计之后的数字模型以及其它 衍生数字模型。 5.提交创新设计方案要编写创新设计说明， 采用插图文字结合的形式， 按照附件 2 创新设计说明列出的提纲，描述创新设计思路和意图，提交 Word 电子文档。 本任务给定条件为随任务书发放的电池盒子 （以比赛赛场提供实物为 准） ， 封装在塑料袋内。 选手提交的结构优化创新设计方案要满足下述 4 点 要求： 1.安装方式为可装配、拆卸，外形设计应美观，结构合理。电池可以 方便取出更换。 2.电池固定牢固，不松动。 3.重新设计之后的左右壳体之间要紧定牢固。 分型面设计合理， 装配、 拆卸时要方便工具使用，满足人性化设计，便于调整和维护。 4.创新设计说明，应采用技术术语，言简意赅。逻辑性强，字体工整， 文面整洁，图文并茂。 提交： 1三维创新设计源文件和“STP”格式文件，文件命名为“sheji1”、 “sheji2”，电机仓壳体含电池盖子装配图为“zhuangpei”。 9 2.创新设计说明提交 Word 电子文档，文件名“chuangxin”，版面格 式按照附件 2 创新说明设计进行排版。 提交位置：保存在以“第一阶段”命名的 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。 分值指标分配如下： 指标 创新后各部件 结构合理性及 连接可靠性 创新后电池取 放合理性与固 定可靠性 仓盖锁闭及 打开的合理 与可靠性 左、右侧 仓体的制 造工艺性 创新设计 说明排版 及完整性 任务四 三维模型 造型精度 分值554425 评分标准：以 Word 电子文档作为评判依据，如缺少电子文档，以设 计文件作为评分依据，但最多只能得到相应项目 80%的分数。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、数控编程与加工（数控编程部分）任务四、数控编程与加工（数控编程部分） 任务四属于创新设计验证实验， 工程师根据用户意见在原鸭嘴形吸口 的基础上，设计了一套新型的接口如图 4 所示。该接口后部与吸尘器集尘 仓相连，前部采用直径 6mm 软管作为吸管，接口前部安装气动快换接头， 便于软管的拆卸与更换。 图 4 吸尘器接头及气动快换接头 根据图 5（同附件 6）所示的二维图纸，绘制接口的数字模型，数字 10 模型的各个参数工程师已经优化，选手不得更改。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的产品进行数控编程，生 成加工程序。配合部位尺寸在编程时可以依据经验适量增减，毛坯尺寸以 及工具、刀具和量具，参见附件 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）。图纸中螺纹的基本参数为：每 25.4mm 内的牙数为 28；螺距 0.907；牙高 0.581；大径 9.728。提交建模文件中， 螺纹部分按照螺纹参数绘制牙型。 图 5软管接头创新图纸 提交： 软管接头三维建模原文件及 STP 格式文件， 命名为 “jiagong” ; 提交加工工件的数控编程程序，文件命名为“biancheng1、biancheng2” 等。 提交位置：给定 2 个 U 盘中，各存一份，即保存在以“第一阶段” 命名的 U 盘根目录中一份，数控编程程序另保存在以“第二阶段”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； 11 编制加工工艺卡，填写数控工艺编制说明。装入“工艺卡、工艺说明” 档案袋中。 注意：上半场只进行任务四的数控编程部分内容。加工零件建模精度 在任务三中计算分数， 编程不计算分数， 以下半场加工效果作为计分依据， 工艺卡、工艺说明在任务六中计算分数。 提醒 1：文件