工业产品设计与创客实践赛项样题

1、工业产品设计与创客实践赛项样题赛题说明与参赛须知本赛题包含工业产品设计与创客实践赛项各模块内容。模块一包含两道题目，计时2.5小时；模块二包含两道题目，计时2小时；模块三包含两道题目，计时3.5小时。各模块独立计时，不可相互借用时间。参赛选手须严格按照题目规定的路径及名称存储文件，并在比赛过程中及时保存。参赛选手应按照各题目要求，在指定的设备完成操作，并在比赛结束前将全部电子文件归档于指定位置，未存储到指定位置的运行记录或程序文件不作为竞赛成果予以评分。计算机编辑文件请实时存盘，建议10-15分钟存盘一次，客观原因断电情况下，酌情补时不超过15分钟。各报告文件、说明文档等须在提供的模板文件中完

2、成。必须使用提供的帐号登录完成相关设计、制造工作。工程图按照题目图纸样式，依据机械制图“图样画法”国家标准绘制；工程图标题栏、明细栏要求如下：(1)六视图、爆炸图标题栏要求填写图样名称、图样代号及基础视图比例；零件图标题栏要求填写图样名称、图样代号、零件材料、零件重量及基础视图比例。(2)工程图明细栏要求包含序号、代号、名称、数量、材料、重量及备注；明细栏总宽180mm,各列宽度依次为8mm、40mm、44mm、8mm、38mm、22mm、20mm。321序号:代号名称数量t材料重量备注8.严格遵守设备使用规范,安全操作加工设备。由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏,以致无法正常继续比赛,将取

3、消参赛队竞赛资格。9.题目1依据数字模型文件评判成绩,题目2依据相关报告评判成绩注：赛题及图册仅以电子文档形式提供。模块一数字样机（45分）题目1-1消费产品（25分）对讲机如图1-1，请根据给出的图纸及要求，完成产品模型建立与设计表达图1-1对讲机本题需提交的文件及相关要求见表1-1;所有文件须在比赛结束前归档于“D:赛位号1-1-数字样机-消费产品”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表1-1数字样机消费产品部分需提交的文件内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）零件话机前盖模型及零件图话机前盖话机后盖模型及零件图话机后盖扬声器盖仅模型扬声器盖散热槽盖A仅模型散热槽盖A散热槽盖B仅模型散

4、热槽盖B夹板仅模型夹板底座下壳模型及零件图底座下壳底座上壳模型及零件图底座上壳部件相关部件模型、六视图、爆炸图及明细栏对讲机其余零件已提供对讲机六视图对讲机对讲机爆炸图设计表达部件装拆动画（拆解动画）对讲机拆解动画需表达全部零件的拆解过程，并根据各拆解步骤的特点添加特写镜头；大小1280X720。题目1-2机械产品（20分）活塞式气动马达如图1-2，请根据给出的图纸及要求，建立产品数字模型并完成产品设计表达。图1-2活塞式气动马达本题需提交的文件及相关要求见表1-2；所有文件须在比赛结束前归档于“D:赛位号1-2-数字样机-机械产品”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表1-2数字样机机械产

5、品部分需提交的文件内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）零件底座模型及工程图底座支架模型及工程图支架需使用钣金工具创建。气缸模型及工程图气缸飞轮模型及工程图飞轮曲柄圆盘模型及工程图曲柄圆盘连接轴模型及工程图连接轴活塞仅模型活塞连杆仅模型连杆气缸盖仅模型气缸盖曲柄销仅模型曲柄销节流螺栓仅模型节流螺栓部件相关部件模型、装配图、爆炸图及明细栏活塞式气动马达各标准件由资源中心调入。活塞式气动马达装配图活塞式气动马达活塞式气动马达爆炸图设计表达工作原理动画活塞式气动马达工作原理动画按照提供的视频由渲染模块制作，需包含圆盘逆时针转动、镜头调整及气缸淡显设置；时长5S；大小1280X720。部件装拆动画（

6、拆解动画）活塞式气动马达拆解动画按照提供的视频由表达视图模块制作，需要包括全部零件拆解动作；时长不超过30秒；大小1280X720。模块二设计挑战（20分）题目2-1机构分析计算（10分）活塞式气动马达气缸工作原理见图2-1，压缩空气通过气缸通气道进入活塞顶面，推动活塞上下运动，活塞上下运动通过连杆转换成曲柄圆盘旋转运动。请按要求完成如下计算，并填写机构设计计算报告。图2-1活塞式气动马达气缸工作原理绘制机构简图。2.计算现行设计方案中的活塞行程。若活塞行程调整为18mm,且活塞顶部极限位置不变，曲柄圆盘及连杆应作怎样的调整；要求仅变更两个零件中的各一个尺寸。根据任务要求完成将此机构应用至其他

7、产品的相关设计计算。题目2-1需提交的文件及相关要求见表2-1；所有文件须在比赛结束前归档于“D:赛位号2-1-设计挑战-机构分析计算”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表2-1设计挑战机构分析计算部分需提交的文件内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）零件及零件图尺寸调整后的曲柄圆盘（零件模型及工程图）曲柄圆盘B满足条件2的零件模型及零件图。尺寸调整后的连杆（零件模型及工程图）连杆B设计报告机构分析计算报告机构分析计算报告包含原有设计方案的气缸行程数据；需使用提供的报告模板完成。题目2-2轻量化设计（10分）注意：选手将在第一天比赛结束前将设计数据提交云计算平台，并在第二天比赛开始前30

8、分钟下载结果。如图2-2，活塞式气动马达各部件通过“支架”固定于底座，支架材质为钢，重量0.034kg。请根据以下条件，使用衍生式设计（GenerativeDesign）技术进行轻量化设计。保持支架上方各零部件安装位置不变。保持支架与其他零件连接方式不变，即通过4个螺钉固定于底座，且另通过2个螺钉与气缸连接。考虑气缸工作时对支架的作用力，以竖直向下方向10倍于支架所承零部件重量为载荷条件进行设计。材料指定为ABS，制造方式为无限制，螺钉连接面的最小壁厚为3mm。以最小重量为设计目标，安全系数取为2.0。r上方各零件总重量10倍支架图2-21901-02支架图2-3支架承担载荷示意注：以下各项要

9、求可在第二天比赛中完成。题目2-2需提交的文件及相关要求见表2-2；所有文件须在比赛结束前归档于“D:赛位号2-2-设计挑战-轻量化设计”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表2-2设计挑战轻量化设计部分需提交的文件内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）零件轻量化支架轻量化支架文件需导出至本地计算机部件相关部件模型、装配图活塞式气动马达-轻量化使用轻量化设计支架替换原有设计方案的部件模型与装配图。活塞式气动马达-轻量化装配图设计报告轻量化设计报告轻量化设计报告需使用提供的报告模板完成。模块三创客实践（35分）题目3-1虚拟装配实践（8分）运用三维装配工艺设计与展示技术，将题目2-2优化后的

10、模型在虚拟环境中完成部件装配，确定整机三维装配工艺路线和装配流程图，验证装配工艺的可行性，输出三维装配作业指导书。相关要求如下：跟据产品设计规范，填写零件代号。按照装配顺序规划装配工序，添加工序对应的工序零件模型到工序中，制作零件BOM清单。在三维装配作业指导书中记录零件装配过程的各个观察视角，添加零件标签、添加装配技术要求、添加零件装配过程中关键重点的文字描述、装配要点应添加局部放大视图、添加装配过程所需紧固工具（如：扳手）等必须信息。为每个装配路径命名该路径活动名称。仿真模拟三维装配工艺并输出符合实际装配所需的工艺动画。题目3-1需提交的文件及相关要求见表3-1；所有文件须在比赛结束前归档

11、于“D:赛位号3-1-创客实践-虚拟装配实践”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表3-1创客实践虚拟装配部分需提交的文件内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）装配模型轻量化装配模型活塞式气动马达-轻量化装配三维装配仿真动画三维动画仿真视频活塞式气动马达装配仿真二维装配工艺文件二维装配工艺文件活塞式气动马达装配作业指导书题目3-2部件制造实践（27分）本题目包含增材制造，减材制造，增、减材复合加工三个任务。任务一增材制造（7分）设置合理的3D打印参数，选择恰当的参数完成题目2-2轻量化支架的增材制造，并将各项打印参数填入增材制造报告。注意：此部分制造的零件将在本题目任务三进一步做精加工处理

12、，应考虑适当的加工余量。本题目要求完成3D打印参数设置及前期准备（材料为ABS）,并将数据输出至3D打印机。任务二减材制造（8分）现有用于加工零件“底座”（见图3-1）的毛坯（已提供，材料为代木），请合理安排的加工工艺，完成零件顶面及底面铣削加工（需加工顶面、底面及底部凹槽，外形轮廓尺寸、倒角、螺纹孔等无需考虑），保证顶面至底面的距离16mm控制于土0.05mm范围内。图3-1零件底座任务三增减材复合加工（12分）使用减材制造（数控铣削加工）方法，安排合理的加工工艺，对本题目任务一制造的轻量化支架模型的顶面做精加工处理，将支架顶面至底面的距离20mm控制于土0.05mm范围内。本题目要求设置工艺并输出加工代码，使用数控设备完成零部件加工。题目3-2需提交的物品（文件）及相关要求见表3-2，数字文件须在比赛结束前归档于“桌面赛位号3-2-减材制造”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表