全国数控技能大赛计算机程序设计员数字化设计与制造.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date全国数控技能大赛计算机程序设计员数字化设计与制造全国数控技能大赛计算机程序设计员数字化设计与制造2018年中国技能大赛第八届全国数控技能大赛广东选拔赛计算机程序设计员(数字化设计与制造)项目技术文件主办单位:广东省人力资源和社会保障厅承办单位:广州市工贸技师学院二一八年九月六日-2018年中国技能大赛第八届全国数控技能大赛广东选拔赛计算机程序设计员(数字化设计与制造)
2、项目技术文件1. 项目描述1.1 技术基本描述制造企业新产品开发涉及的原型设计与制作为比赛任务载体,采用2名选手组成团队合作形式,综合应用CAD/CAM/CAE工业软件及三维扫描设备进行产品的正逆向数字化设计与仿真分析,再使用 CNC 多轴加工和3D打印设备进行零件的加工,并采用数字化测量和手工测量工具按统一标准进行加工质量检测,最后对产品进行手工修整,装配和表面涂装形成原型作品,并测试产品性能和功能。1.2技术能力要求参赛选手应具备以下技术能力:1.2.1 CAD软件应用技能:能独立使用三维CAD软件完成零件和装配体的三维建模,使用软件生成3D-2D关联的零件图、装配图(含 BOM表)、爆炸
3、图、渲染图、三维动画。输出的工程图样要符合最新的GB或ISO标准;1.2.2逆向工程技能:能够独立使用三维扫描仪完成样品工件扫描数据采集,使用逆向CAD软件进行扫描数据的编辑和处理,实现正向逆向混合设计;1.2.3设计模型的分析:能够使用CAD/CAE软件的辅助分析功能完成产品数字模型的静态和动态力学分析,预测产品的使用性能。1.2.4 CAM编程技能:能够使用CAM/CNC软件完成零件的加工编程和后置处理,并保证加工程序不会发生干涉和安全事故。1.2.5切削工艺操作:能够操作5轴数控机床及选择配套的刀具和夹具;能够为设计工件确定合理加工工艺,并根据工件的材料、几何特征、质量要求确定装夹方式、
4、刀具、切削参数、加工工序和测量方法;1.2.6增材工艺操作:能够正确操作桌面型三维打印机和打印软件;并能根据产品使用性能和功能要求,确定三维打印件层厚、支撑方式、放置角度、填充形式和比例、后处理工艺等工艺参数;1.2.7原型手工处理技能:能够使用工具完成原型作品的的装配调试、表面涂装(贴图)等操作。1.2.8检测技能:能使用数字化测量仪器或手工量具检测产品的几何精度和工作性能;1.2.9安全防护:遵守相关安全防护条例和环境保护要求。1.3基本知识要求参赛选手应掌握以下基本知识:1.3.1相关知识:初中以上数学知识、CAD/CAM/CAE工作原理知识、机械设计基础知识、材料工艺和物理知识等。1.
5、3.2延伸知识:数字工厂的理论与基础知识、产品结构工艺性、增材制造工艺知识、工业设计、产品质量控制知识等。2.竞赛题目2.1竞赛形式计算机程序设计员(数字化设计与制造)项目由理论知识竞赛和实际操作竞赛两部分组成。理论知识竞赛和实际操作竞赛总成绩100 分,理论知识竞赛占总成绩的20%,实际操作竞赛占总成绩的80%。理论知识竞赛的竞赛规程另行制订,本竞赛规程主要对实际操作竞赛做出技术工作规范。2.2命题标准计算机程序设计员(数字化设计与制造)项目实际操作竞赛是两名选手协同工作,应用CAD/CAM/CAE工业软件和三维扫描仪完成产品的数字化设计和分析,并操作5轴数控机床和三维打印机等加工设备在规定
6、的时间内完成具有多个零件组成的有复杂气动外形的产品原型(模型)。命题的评分标准参考了世界技能大赛CAD机械设计和原型制作项目的模块化评分方法。2.3命题内容计算机程序设计员(数字化设计与制造)项目实际操作竞赛要求选手在规定时间内完成下列工作任务:(1)根据试题任务书要求,完成产品的三维建模并提交符合最新GB/ISO标准的工程图样(如零件图、装配图、渲染图、动画等);(2)提交产品数字模型的仿真分析报告,预测产品的工作性能;(3)考核指定零件的切削加工和三维打印(增材加工)技能;(4)考核产品的测量、装配及进行手工涂装和贴图技能。2.3.1教师组的产品精度和加工工作量要求要高于学生组,其中零件的
7、数控加工技能实操参照国家职业标准加工中心操作工中规定的国家职业资格三级(高级工)以上的要求实施,对最终产品的评价将参照世界技能大赛原型制作项目标准实施。2.3.2实际操作竞赛材料比赛前组委会要公开试题涉及的全部标准件和指定毛坯材料,加工材料使用密度0.40.75克/cm3的模具专用代木、硬铝合金(选用)以及三维打印工艺FDM专用材料。2.3.3实际操作竞赛内容计算机程序设计员(数字化设计与制造)项目各组别竞赛内容与时长详见表-1。表-1 竞赛内容与时长比赛内容分值时间比赛安排理论知识竞赛20分60 分钟分场进行实际操作竞赛:(1)完成产品三维建模并提交零件图与装配图;(2)完成产品的静态或动态
8、力学性能分析;(3)完成指定零部件的数控切削加工和三维打印加工;(4) 完成产品测量、装配。80分300分钟按抽签场次参赛2.3.4实际操作竞赛命题评分要素计算机程序设计员(数字化设计与制造)项目实际操作竞赛命题评分要素详见表-2。表-2竞赛命题评分要素命题要素内容测试标准图纸规范性设计特征完整性、尺寸标注、国标符合性、图纸专业性最新GB 技术制图,CAD 制图标准设计表达与分析渲染与设计文档,产品外观设计,CAE 分析报告,设计创新性试题技术要求加工质量代木材质长度和直径尺寸公差在0.1mm 内,扣除0%公差大于0.1mm 内,扣除100%角度尺寸公差在0.50内,扣除0%公差大于1.00内
9、,扣除100%圆角和半径尺寸公差在0.5mm 内,扣除0%公差大于1.5mm 内,扣除100%金属材质公差精度等级IT9三维打印材料长度和直径尺寸,公差控制在0.5 以内表面粗糙度介于Ra0.8Ra3.2平行度、垂直度形位公差根据具体情况确定性能测试产品竞速性能专用计时设备测试获得2.4 实际操作竞赛样题计算机程序设计员(数字化设计与制造)项目的实际操作竞赛样题于赛前另行公布。2.5 最终赛题产生的方式实际操作赛题在公开样题的基础上变化而成,内容变化严格限定在30范围内。4评判方法4.1 评判流程所有零件和装配的检测均要求在比赛时间内完成,选手进行涂装和竞速比赛时间不计入比赛时间。裁判员被分为
10、现场裁判组和评分裁判组两组,分别负责比赛现场的监控和针对已提交文件和零部件(作品)进行评分。4.2 检测工具设备要求检测设备和量具:三坐标测量机(海克斯康GLOBAL Classic SR 7107)、表面粗糙度仪及粗糙度标准块规等辅助检测工具由承办学校提供。4.3 评判方法4.3.1 选手递交的设计图纸,模型需要有一定独创性,要和给定的样题模型具有一定的区别度,否则裁判组会根据评分标准对具有抄袭嫌疑作品扣减主观分;4.3.2 对选手递交的加工零部件,将根据评分标准要求结合选手提交图纸上技术标注,对关键尺寸和形位公差采用数控比对仪或手工量具相结合方式进行检测;4.3.3 原型作品的创新性和外观
11、质量采用主观判断评分,产品的运动性能测试将采用专用计时系统;4.4 成绩复核为保障成绩评判的准确性,监督组将对赛项总成绩排名前20%的所有参赛选手录入的成绩进行复核;对其余成绩进行抽检复核,抽检覆盖率不得低于15%。复核错误率超过5%的,裁判组将对所有成绩进行复核。4.5 最终成绩赛项最终得分按100 分制计分。最终成绩经复核无误,由裁判长、监督仲裁人员签字确认后公布。实际操作竞赛结束后24 小时内公布最终成绩。4.6 成绩排序和奖项设定4.6.1 名次排序根据选手竞赛总分评定结果从高到低依次排定;各组选手如果竞赛总分相同者,按实操得分高者优先;4.6.2 奖项设定按(粤人社函20182740
12、 号)文相关规定。5.大赛的基础设施5.1 CAD/CAM 软件及检测设备赛场计算机预装有相关软件。选手报名时任选其一,作为比赛使用软件。报名时请参赛队提交选用软件信息。具体包括:组别软件供应厂商教师组CAXA3D 实体设计2018、CAXA制造工程师2016大赛专用版北京数码大方科技有限公司中望3D 教育版V2018、3D ONE Plus广州中望龙腾软件股份有限公司hyperCAD-S / hyperMILL 2018.2奥奔麦贸易(上海)有限公司VERICUT仿真8.2版广东星振科技有限公司学生组Autodesk PowerMILL2019/Autodesk PowerShape2019
13、欧特克软件(中国)有限公司Solid Edge ST10,NX11北京习和科技有限公司VERICUT仿真8.2版广东星振科技有限公司注:以上软件赛场统一提供,不允许选手自带其他正版软件。选手报名时只能选择本组别提供的软件。5.2加工设备计算机程序员实际操作竞赛设备、数控系统配置及台数见表-3,竞赛设备主要技术参数见表-4、表-5、表-6。表-3 竞赛设备及数控系统配置表设备名称设备厂家数控系统、硬件配置及台数总台数计划每场参赛队数扫描仪打印机广数GSK25i海德汉530扫描仪3D打印机先临三维科技股份有限公司66466工业小五轴44DMU 50五轴加工中心(备用)55表-4 五轴加工中心主要技
14、术参数设备参数工业小五轴DMU 50(备用)刀柄规格ISO020SK40主机最高转速(r/min)4000014000定位精度(mm)0.0150.008重复定位精度(mm)0.0080.005行程(X、Y、Z)490280220500450400最大进给速度(m/min)10/10/830工作台(mm)125500摆动轴B轴-50+1100B轴-50+1100旋转轴C轴n3600C轴n3600表-5 扫描仪主要技术参数厂家技术参数先临三维科技股份有限公司产品型号Einscan Pro EP扫描系统Einscan Pro 数据采集系统扫描模式手持精细扫描,手持快速扫描,固定式全自动扫描,固定式
15、自由扫描单幅扫描范围mm近场扫描范围:208136;远场扫描范围:312204扫描距离mm 350650扫描点距mm 0.20.5单幅扫描时间0.5s相机分辨率130 万像素可变分辨率0.2mm,扫描时分辨率可以通过系统软件在扫描后根据需要调整,无须通过更换硬件镜头来实现扫描精度0.02mm球空间误差/球面度误差/平面度误差/扫描方式非接触式(拍照式)拼接方式全自动拼接定位回拼速度回拼时间间隔3s输出文件格式STL,ASC,OBJ,PLY外形尺寸mm 25015646设备重量1.13接口USB电源AC220V,50HZ表-6 打印机主要技术参数厂家参数先临三维科技股份有限公司机器型号shini
16、ng3D-Neptune机器尺寸mm 400400470打印尺寸mm 200200200技术原理FDM(熔融沉积式)机器结构钣金加亚克力机器净毛重20KG层厚度mm0.10.3打印精度mm 0.10.5打印速度20250mm/s工作台载重4KG(8.8 磅) 定位精度mm XY 轴0.01软件分辩率0.01 毫米/步(0.000394 寸/步)机械分辩率0.011 毫米/步(0.000433 寸/步)喷头电机步进电机10W识别文件STL,OBJ喷头数量1 喷头结构加热温度180250喷嘴直径0.4mm打印平台热床显示界面4.3 寸彩色触摸屏,UI 界面,数据显示清晰,操作方便,简单易学,中英文
17、随意切换打印方式USB 联机打印/支持SD 脱机打印兼容性Windows、Linux电源设置24V 内置电源断电续打支持附加功能LED 灯光,4.3 寸全彩触摸屏打印耗材PLA(环保型材料)、ABS、碳纤维、TPU 等软性材料料盘架外置输入电压AC110220V,50Hz功率要求AC100 至24010%, 1.0 A, 50/60 Hz (过电压类别II, IEC 0664-1)随机配备材料1 卷,料架1 个,电源适配器1 个,SD 卡1 个,铲刀1个,螺丝刀2 把,操作说明书一份,质保卡一份,打印软件Cura5.3 工位配套器材名称厂商/规格数量计算机(承包校机房电脑)处理器:不低于i5
18、或兼容处理器,主频3GHz 以上;内存:不低于16G;硬盘:可用磁盘空间(用于安装)不低于200G;通讯接口:局域网,100M 网速;操作系统:Windows10 pro 操作系统、安装有系统还原卡。预装PDF 阅读器,微软Office,解压缩软件。每工位2台(选手),3 台(裁判评分)赛场按6个工位配备工作配套软件PDF 阅读器,Office2013 办公软件,先临三维公司提供的3D 扫描/打印软件及逆向工程配套软件按赛场使用电脑配备A3 图纸打印机/复印机佳能C3020 彩色复印/打印/扫描一体机1 台F1 耗材2206050 尺寸代木与水帘柜(广东创才提供)、8 克CO2气罐、5 羊眼圈
19、(2)、373微型轴承(4)按场次配备,+1套备用5.4 刀具、量具和工具5.4.1 切削刀具和工具(1)刀具、刀柄、工具、量具、夹具及垫块选手自带,数量、材料、规格不限,但不允许带二类工具、量具。(2)允许选手自带工具车或工具箱。5.4.2 量检具(1)选手自带量检具:选手可以根据公布的样题加工要素和精度要求自带所需全部量具。种类、数量不限。(2)裁判检测量检具:裁判检测通用量具由承办校提供。本次竞赛在检测中将使用三坐标测量机(海克斯康GLOBAL Classic SR 7107)、粗糙度检测仪进行检测。6.大赛竞赛日程6.1 场次安排根据参赛选手报名人数决定实际配置设备数量,实操竞赛场次。
20、 6.2 场次抽签赛前由领队通过抽签决定竞赛场次。6.3 日程安排计算机程序设计员(数字化设计与制造)竞赛日程安排参见表-7。竞赛前将根据参赛人数、竞赛批次等做出详细日程表。表-7 数字化设计与制造竞赛日程安排表(以实际安排为准)日期时间内容备注9月21日8:3011:30裁判、参赛队报到工作人员13:3017:30选手分批次适应设备场地、交验工具企业技术支持工作人员(1小时/队)18:00领队、教练会裁判长19:0020:00理论竞赛裁判长、裁判21:0023:00实操赛题修订专家组9月22日07:1007:30第一场检录、抽赛位号裁判长、裁判07:3008:00第一场操作竞赛赛前准备08:
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