2023機(jī)械行業(yè)賽項(xiàng)“易博三維杯”工業(yè)產(chǎn)品增材制造工藝技術(shù)賽項(xiàng)樣題

2023年度機(jī)械行業(yè)職業(yè)教育技能大賽

“易博三維杯”工業(yè)產(chǎn)品增材制造工藝技術(shù)

（比賽時(shí)長(zhǎng)：300分鐘）

任

務(wù)

書

（樣題）

場(chǎng)次：工位號(hào)：

U1

參賽選手須知

1.參賽選手在比賽過程中應(yīng)該遵守相關(guān)的規(guī)章制度和安全守則，如有

違反，則按照相關(guān)規(guī)定在考試的總成績(jī)中扣除相應(yīng)分值。

2.參賽選手的比賽任務(wù)書用參賽證號(hào)、組別、場(chǎng)次、工位號(hào)標(biāo)識(shí)，不

得寫有姓名或與身份有關(guān)的信息，否則視為作弊，成績(jī)無效。

3.比賽任務(wù)書當(dāng)場(chǎng)啟封、當(dāng)場(chǎng)有效。比賽任務(wù)書按一隊(duì)一份分發(fā)，競(jìng)

賽結(jié)束后當(dāng)場(chǎng)收回，不允許參賽選手帶離賽場(chǎng)，也不允許參賽選手摘錄有

關(guān)內(nèi)容，否則按違紀(jì)處理。

4.各參賽隊(duì)注意合理分工，選手應(yīng)相互配合，在規(guī)定的比賽時(shí)間內(nèi)完

成全部任務(wù)，比賽結(jié)束時(shí)，各選手必須停止操作計(jì)算機(jī)。

5.請(qǐng)?jiān)诒荣愡^程中注意實(shí)時(shí)保存文件，由于參賽選手操作不當(dāng)而造成

計(jì)算機(jī)“死機(jī)”、“重新啟動(dòng)”、“關(guān)閉”等一切問題，責(zé)任自負(fù)。

6.在提交的電子文檔上不得出現(xiàn)與選手有關(guān)的任何信息或特別記號(hào)，

否則將視為作弊。

7.若出現(xiàn)惡意破壞賽場(chǎng)比賽用具或影響他人比賽的情況，取消全隊(duì)競(jìng)

賽資格。

8.請(qǐng)參賽選手仔細(xì)閱讀任務(wù)書內(nèi)容和要求，競(jìng)賽過程中如有異議，可

向現(xiàn)場(chǎng)裁判人員反映，不得擾亂賽場(chǎng)秩序。

9.遵守賽場(chǎng)紀(jì)律，尊重考評(píng)人員，服從安排。做好工位區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)5S

管理。

10.所有電子文件保存在一個(gè)文件夾中，命名為“場(chǎng)次+工位號(hào)”，文

件夾復(fù)制到賽場(chǎng)提供的一個(gè)U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器中，裝入文件袋封好，選手和

裁判共同簽字確認(rèn)。注意：選手需要快速成型制造的程序要另存到SD卡

移動(dòng)存儲(chǔ)器中，文件夾名為“場(chǎng)次+工位號(hào)”。

U2

11.增減材制造的零件進(jìn)行后處理、裝配測(cè)試。最終完成的作品裝入

貼有“場(chǎng)次+工位號(hào)”的文件袋，裝入文件袋封好，選手和裁判共同簽字

確認(rèn)。

U3

任務(wù)背景：

某款批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品競(jìng)速賽車，已經(jīng)上市20余年，為了更好的適應(yīng)市場(chǎng)

發(fā)展及數(shù)字化管理需求，需要對(duì)其進(jìn)行三維數(shù)字化建模并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)三

維裝配數(shù)模進(jìn)行樣機(jī)制作。為了提升新品開發(fā)速度，競(jìng)速賽車進(jìn)行三維建模采用

測(cè)繪建模及三維逆向建模兩種方式，根據(jù)已有的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行虛擬樣機(jī)裝配工作，

驗(yàn)證裝配無誤后，進(jìn)行零部件打印制作，并根據(jù)提供的實(shí)體零部件進(jìn)行整機(jī)裝調(diào)，

最后完成賽車在特定跑道的競(jìng)速計(jì)時(shí)。競(jìng)速賽車零部件組成如下圖所示：

任務(wù)實(shí)施：

現(xiàn)要求2名選手協(xié)同工作、合理分工，在滿足設(shè)計(jì)及工藝約束條件情況下，獲

得打印制作好的防撞梁、賽車輪轂、尾翼并進(jìn)行虛擬裝配及真實(shí)裝調(diào)，使其獲得

最佳的性能，并進(jìn)行賽道跑測(cè)，完成下列工作：

任務(wù)一：防撞梁的建模、優(yōu)化及制造

U4

由于賽車頭部安裝導(dǎo)向輪起到了在賽道中前進(jìn)導(dǎo)向作用，賽車前進(jìn)過程

中多次撞擊導(dǎo)向輪會(huì)對(duì)車身造成損壞，根據(jù)車身定位孔尺寸及提供工程圖（圖

1），進(jìn)行防撞梁的三維建模，并根據(jù)簡(jiǎn)化的力學(xué)模型對(duì)其進(jìn)行減重優(yōu)化，并

采用316L不銹鋼進(jìn)行加工制造。已知建模后的防撞梁采用不銹鋼加工，重量

為17.8克，為了保證小車前后重量平衡且滿足圖中受力條件的前提下，優(yōu)化

后的防撞梁重量為10克。為了滿足使用功能性結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，安裝孔位不

得變化，輪廓尺寸不得變化。操作增材制造虛擬仿真平臺(tái)中的金屬打印模塊，

仿真實(shí)操金屬機(jī)，將優(yōu)化設(shè)計(jì)好的模型采用SLM工藝金屬打印機(jī)打印制造，

并打磨安裝到賽車對(duì)應(yīng)位置，如圖2所示。

圖1.防撞梁工程圖

U5

圖2.防撞梁安裝示意圖

提交文件：

新建文件夾，命名為：任務(wù)一，將任務(wù)一需要提交的文件保存在此文

件夾中。

（1）正向設(shè)計(jì)建模的防撞梁三維模型源文件，命名為：1-1；

（2）正向設(shè)計(jì)建模的防撞梁STP格式文件，命名為：1-2；

（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)的防撞梁STP格式或STL格式文件，命名為：1-3；

（4）應(yīng)力云圖，格式為JPG或PDF，命名為：1-4；

（5）金屬機(jī)仿真實(shí)操成績(jī)截圖，格式為JPG，命名為：1-5；

（6）打印支撐文件，格式為STL，命名為：1-6；

U6

（7）打印防撞梁金屬零件實(shí)物。

任務(wù)二：車輪轂設(shè)計(jì)及制造

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的車軸及橡膠輪胎實(shí)物，進(jìn)行測(cè)量其裝配尺寸，利用已經(jīng)

安裝的正向設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行4個(gè)車輪轂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并采用LCD工藝光固化設(shè)備

進(jìn)行打印制作。

圖3車輪安裝示意圖

提交文件：

新建文件夾，命名為：任務(wù)二，將任務(wù)二需要提交的文件保存在此文

件夾中。

（1）正向設(shè)計(jì)建模的輪轂三維模型源文件，命名為：2-1；

（2）正向設(shè)計(jì)建模的輪轂STP格式文件，命名為：2-2；

（3）打印切片文件，格式為CTB，命名為：2-3；

（4）打印的四個(gè)輪轂實(shí)物。

U7

任務(wù)三：汽車尾翼掃描逆向并制作：

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的局部破損尾翼及三維掃描儀，進(jìn)行三維數(shù)據(jù)采集，并

逆向設(shè)計(jì)，根據(jù)安裝孔位進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖所示：

圖4尾翼示意圖

提交文件：

新建文件夾，命名為：任務(wù)三，將任務(wù)三需要提交的文件保存在此文

件夾中。

（1）三維掃描采集的模型數(shù)據(jù)，格式為STL，命名為：3-1；

（2）逆向設(shè)計(jì)文件，格式為STP，命名為：3-2；

（3）修復(fù)設(shè)計(jì)的尾翼文件，格式為STP，命名為：3-3；

（4）FDM打印切片文件，格式為gcode，命名為：3-4；

U8

（5）打印的尾翼零件。

任務(wù)四：電動(dòng)機(jī)模組測(cè)繪建模

為了完成虛擬樣機(jī)裝配驗(yàn)證，電機(jī)模組三維數(shù)據(jù)缺失，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供

的電機(jī)模組使用量具進(jìn)行測(cè)繪三維建模，如圖所示：

圖5電動(dòng)機(jī)模組

提交文件：

新建文件夾，命名為：任務(wù)四，將任務(wù)四需要提交的文件保存在此文

件夾中。

（1）測(cè)繪建模的電動(dòng)機(jī)模組三維模型源文件，命名為：4-1；

（2）測(cè)繪建模的電動(dòng)機(jī)模組三維模型中間格式文件，格式為STP，命名

為：4-2；

（3）以測(cè)繪實(shí)物得出的數(shù)據(jù)，出工程圖，格式為PDF，命名為：4-3。

U9

任務(wù)五：賽車虛擬樣機(jī)組裝

為了進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證并為產(chǎn)品外觀評(píng)審提供素材，需要根據(jù)任務(wù)1到任

務(wù)4構(gòu)建的三維模型及提供的三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行賽車的虛擬裝配，并進(jìn)行

爆炸圖展示裝配關(guān)系，再進(jìn)行渲染，展示成品效果圖用于市場(chǎng)宣傳。

提交文件：

新建文件夾，命名為：任務(wù)五，將任務(wù)五需要提交的文件保存在此文

件夾中。

（1）虛擬裝配樣機(jī)，格式為源文件及STP，命名為：5-1、5-1-1；

（2）爆炸視圖動(dòng)畫，格式為AVI或MP4，命名為：5-2；

（3）賽車渲染圖，格式為JPG，命名為：5-3。

任