（全国职业技能比赛：高职）GZ013数字化设计与制造赛项赛题第9套教师赛M1.docx
竞赛任务书
竞赛任务书
2023年全国职业院校技能大赛
DigitalDesignandManufacturing
赛项编号：GZ013-J
赛项名称：数字化设计与制造（教师赛）
赛项组别：高职组
竞赛模块：M1-数字化设计
竞赛时间：180分钟
（赛题9）
2023年8月
（A4，共8页）
2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M1模块竞赛任务书1/8
创新设计与CAE分析
创新设计
与CAE分析
工程图绘制
与产品展示
图1工作流程图
请你在计算机D盘上以“M1-赛位号”建立1个文件夹，在文件夹下以“1-
逆向建模与实物测量”“2-创新设计与CAE分析”“3-工程图绘制与产品展示”
建立3个子文件夹，M1模块的竞赛作品按任务书要求存入对应子文件夹中，并作为评分的唯一依据。文件名不得出现工位号，文件不准做任何文字、记号、
图案特殊标记，否则按违规处理。
二、竞赛资源
1.竞赛任务书；
2.M1模块电子文件位于D盘文件夹：M1-TG。
三、竞赛任务
M1模块竞赛工作流程如图1所示。
逆向建模
逆向建模
与实物测量
图1工作流程图
（一）任务一逆向建模与实物测量（10分）
情境描述：请你分别以测绘员、三维造型师的角色，完成以下3项子任务：
子任务1：利用赛场给定软件，对产品中的旋转刀架（附件1装配简图件10）的STL格式数据进行逆向建模，并对照实物结合手工测量数据还原零件重要
部位的尺寸精度和几何公差。
子任务2：对产品的实物关键部位进行测量获取产品重要尺寸信息。利用通用测量工具，手工测量产品中的气缸安装板和锁紧盒（附件1装配简图件6件
7），根据使用功能和安装要求确定产品零件重要部位的尺寸精度和几何公差。
子任务3：利用逆向建模和测绘建模的数据模型和现场提供的stp模型，并
调用标准件结合简图（附件1）对所有零件模型进行虚拟装配。
1.设计要求
（1）合理还原产品数字模型，对尺寸进行圆整处理，特征拆分合理，转角
2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M1模块竞赛任务书2/8
衔接圆润。
（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）标准件需要通过测量确定型号，并在软件标准件模型库中调用。
（4）不得使用整体拟合功能。
2.提交材料
（1）旋转刀架、气缸安装板、锁紧盒，Z3格式和stp格式。
（2）产品三维装配模型，Z3格式和stp格式。
3.提交位置
将以上2类文件保存到“1-逆向建模与实物测量”子文件夹内。
（二）任务二创新设计与CAE分析（30分）
情境描述：请你以机械设计工程人员的角色，根据任务一生成的三维模型、
设计资料，结合机械设计相关知识，完成以下2项子任务：
子任务1：为获得比较合理的切削转速，为电机输出端设计一个减速机构，电机转速9000r/min，传动比18-30；为保证铅笔在卷削过程中圆周和轴向方向固定，在铅笔锁紧盒内设计一个铅笔的锁紧机构（附件1装配简图件7），生
成优化后的减速机构以及铅笔的锁紧机构的三维模型。
子任务2：对锁紧气缸连杆进行有限元力学分析；将优化后的三维零件重新
虚拟装配，完成铅笔机的运动仿真并对产品创新设计进行验证。
请按照如下要求，对创新优化后的锁紧气缸连杆进行有限元分析。
（1）锁紧气缸连杆材料为：某钢材，密度8710kg/m3，泊松比0.32，弹性模
量3.89E+10N/m2;
（2）锁紧气缸与锁紧气缸安装支架装配面设定为“固定”约束；
（3）在铅笔锁紧时，锁紧气缸的气压为0.6MPa，该气压可以认为均匀的施
加在锁紧气缸连杆上；
（4）对锁紧气缸连杆进行静力分析，可认为锁紧气缸连杆在锁紧铅笔时未
发生弯曲变形。
2023年全国职业院校技能大赛高职组数字化设计与制造赛项M1模块竞赛任务书3/8
请根据上述条件对锁紧气缸连杆划分合适的网格，进行受力分析，生成带
有“应力云图”的pdf格式分析报告。
1.设计要求
（1）减速机构、锁紧机构优化之后使得结构紧凑、美观、合理，并符合加
工的可行性、工艺性、经济性等；
（2）对锁紧气缸连杆设置合理的边界和约束条件，进行有限元分析，生成
应力云图。
（3）根据该铅笔机的工作原理对整个装配体进行虚拟运动仿真，展示铅笔
机的工作过程，机构运行情况，并导出产品360°旋转展示动画，时长10-15秒。
2.提交材料
（1）减速机构、锁紧机构（优化），Z3格式和stp格式。
（2）产品三维装配模型（优化），