4-GZ-2018025工业产品数字设计与制造赛项试卷(第一阶段)

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 左右侧面主 左右侧面局 正面主体 正面局部特 柄部内侧 采集系 体完整性、 部特征完整 完整性、 征完整性、 完整性、处
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。
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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：
创新后各部件 创新后电池取 仓盖锁闭及
指标 结构合理性及 放合理性与固 打开的合理
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
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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。
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
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。
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、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（20 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。 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：不用建立文件夹，不得出现其他信息。
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
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。
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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。
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，
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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
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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（25 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
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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
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”。
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，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 模型合理 合理性 及完整性
分值
2
10
止口设计 合理性
2
曲面拆分 合理性
5
曲面光 顺度
3
数字模型对 比（报告）
统调整 处理效果 性、处理效果 处理效果 处理效果 理效果
分值 5
4
2
4
2
3
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，
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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。
“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
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。
任务二、三维建模(25 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 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。
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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 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