（全国职业技能比赛：高职）GZ013数字化设计与制造赛项赛题第3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3）

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，对产品中的齿轮轴、齿条活塞杆2个零件的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，手工测量产品中的齿轮轴、盲盖2个零件，根据使用功能确定产品

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）齿轮轴、齿条活塞杆、盲盖，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：从提升产品耐用度和旋转速度的角度对齿轮轴、齿条活塞杆进行

合理优化。生成优化后的齿轮轴、齿条活塞杆三维模型。

子任务2：对创新优化后的齿轮轴进行有限元力学分析，将优化后的三维零

件重新虚拟装配，完成运动仿真并对产品创新设计进行验证。

（1）齿轮轴材料为：某工具钢，密度8160kg/m3，泊松比0.32，弹性模量

2.89E+10N/m2;

（2）齿轮轴与轴承装配面设定为“滚轴/滑块”约束；

（3）在齿轮轴输入端施加80Nm恒定扭矩，该扭矩可认为均匀施加在输入端

圆柱表面；

（4）对齿轮轴进行静力分析，可认为齿轮轴在扭矩作用下未发生扭转，即

在齿轮轴两端施加了“固定”约束。

请根据上述条件对齿轮轴划分合适的网格，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

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

（1）齿轮轴、齿条活塞杆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）在旋转气缸气体压力不变的条件下，气体推动齿轮齿条旋转速度加快。

（3）对齿轮轴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。

（4）根据旋转气缸的工作原理对整个装配体进行虚拟运动仿真，展示旋转气缸工作状态下的外部和内部运动，并导出产品360°旋转展示动画，时长10-15

秒。

2.提交材料

（1）齿轮轴（优化）、齿条活塞杆（优化），Z3格式和stp格式。

（2）产品三维装配模型（优化），Z3格式和stp格式。

（3）应力云图（齿轮轴），Z3格式和PDF格式。

（4）产品运动仿真动画，avi格式。

3.提交位置

将以上4类文件保存到“2-创新设计与CAE分析”子文件夹