2019年山东省职业院校技能大赛中职组“工业产品设计与创客实践”赛项试题任务书

2019年山东省职业院校技能大赛中职
“工业产品设计与创客实践”赛项题目
参赛选手须知
1.比赛时间4小时，赛题共3大题5道题目，参赛选手需完成全部题目。

2.赛题共7页，参赛选手应始终保持赛题完整，不得拆散赛题。

3.参赛选手须严格按照题目规定的路径及名称存储文件，未存储到指定位置的运行记录或程序文件不作为竞赛成果予以评分。

4.计算机编辑文件应实时存盘，客观原因断电情况下，酌情补时不超过15分钟。

5.工程图按照题目图纸样式，依据机械制图“图样画法”国家标准绘制；工程图标题栏、明细栏要求如下：
（1）六视图、爆炸图标题栏要求填写图样名称、图样代号及基础视图比例；零件图标题栏要求填写图样名称、图样代号、零件材料、零件重量及基础视图比例。

零件材料
图样名称
零件重量视图比例
图样代号
（2）工程图明细栏要求包含序号、代号、名称、数量、材料、重量及备注；明细栏总宽180mm，各列宽度依次为8mm、40mm、44mm、8mm、38mm、22mm、20mm。

6.根据各题目要求，使用指定的软件工具完成相应的题目。

订书机如图1-1，请根据给出的图纸及要求，完成产品模型建立与设计表达。

本题需提交的文件及相关要求见表1-1；所有文件须保存在“桌面: \ 赛位号\ 1-订书机”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。

表1-1 题目1需提交的文件
内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）
项目项目文件订书机.ipj
零件
手柄模型及工程图手柄.ipt、手柄.idw
底座上壳模型及工程图底座上壳.ipt、底座上壳.idw
底座下壳仅模型底座下壳.ipt
引导块仅模型引导块.ipt
钉书针槽模型及工程图钉书针槽.ipt、钉书针槽.idw
送钉块仅模型送钉块.ipt
压钉块仅模型压钉块.ipt
手柄轴仅模型手柄轴.ipt
部件相关
部件模型、六
视图、爆炸图
及明细栏
订书机.iam其余零件已提供
订书机六视图.idw
订书机.ipn
订书机爆炸图.idw
设计表达装拆动画订书机拆解动画.wmv
展示订书机全部零件的分解过程，并根
据各步骤零部件的特点添加合适的特写
镜头；大小1280×720。

图1-1 订书机
抽油机如图2-1。

本题目分为两部分，请首先根据给出的图纸及要求，完成抽油机的模
型建立与设计表达；再根据题目中列出的需求，完成其支架的设计改进。

题目2-1抽油机建模与表达
请根据给出的图纸及要求，完成产品模型建立与设计表达。

本题应使用Inventor完成，需提交的文件及相关要求见表2-1；所有文
件须保存在“桌面\ 赛位号\ 2-1-抽油机建模与表达”；不得为不同类型的
文件单独创建文件夹。

表2-1 题目2-1需提交的文件
内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）项目项目文件抽油机.ipj
零件
底座模型及工程图底座.ipt、底座.idw
游梁右壳仅模型游梁右壳.ipt
游梁仅模型游梁.ipt
连杆架壳仅模型连杆架壳.ipt
左壳体-1模型及工程图左壳体-1.ipt、左壳体-1.idw
连杆架-1模型及工程图连杆架-1.ipt、连杆架-1.idw
连杆架-2模型及工程图连杆架-2.ipt、连杆架-2.idw
曲轴模型及工程图曲轴.ipt、曲轴.idw
游梁左壳仅模型游梁左壳.ipt与游梁右壳对称。

驴头仅模型驴头.ipt
右壳体-1模型及工程图右壳体-1.ipt、右壳体-1.idw
支架仅模型支架.ipt需使用Sheet Metal.ipt创建。

部件相关
部件模型、装
配图、爆炸图
及明细栏
抽油机.iam
各标准件由资源中心调入，并保存到文
件夹内。

抽油机装配图.idw
抽油机.ipn
抽油机爆炸图.idw
设计表达
装拆动画抽油机装拆动画.wmv
按照提供的视频由表达视图模块制作，
需要包括全部零件拆解动作；时长不超
过30秒；大小1280×720。

展示动画抽油机展示动画.wmv
展示抽油机的驴头上下摆动动作，由
Studio渲染完成，时长5秒；大小
1280×720。

图2-1抽油机
如图2-2，各部件通过“支架”进行支撑固定于底座，支架材质为钢合金，重量0.413kg。

请根据以下条件，使用衍生式设计方法，对“支架”进行设计改进。

支架
图2-2 1901-02支架
1.保持支架上方各零部件安装位置不变。

2.保持支架与其他零件连接方式不变，即通过4个螺钉固定于底座。

3.考虑驴头工作时通过游梁对支架的作用力，以竖直向下方向5倍于支架所承零部件重量（不考虑左端连杆架等的拉力）为载荷条件进行设计。

4.材料指定为钢合金，制造方式为增材制造，最小壁厚设置为2 mm。

5.以最小重量为设计目标，安全系数取为2.0。

6.使用仿真（Simulation）模块对轻量化设计结果进行验证。

题目2-2需提交的文件及相关要求见表2-2；所有文件须保存在“桌面\ 赛位号\ 2-2-抽油机设计改进”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。

表2-2 题目2-2需提交的文件
设计说明（此部分提供模板.pptx文件，选手须在模板中填写）
题目3 创客实践（30%）
本题目分为题目3-1和题目3-2两部分。

第一部分要求完成运动机构设计；第二部分要求完成相应零部件的制造准备。

题目3-1 运动机构设计
抽油机工作行程见图3-1，通过曲轴转动，带动连杆与游梁使其驴头上下摆动完成工作，曲轴的转动通过连杆与游梁转换成驴头的上下摆动。

请按要求完成如下计算，并填写机构设计计算报告。

A 抽油机工作行程图
B 抽油机改进后工作行程要达到的位置
图3-1 抽油机工作原理图
1. 计算现行设计方案中驴头（最低点）运行一周的行程。

工作行程
2.若驴头（最低点）的行程在原行程的基础上，上下各增加10mm的行程，连杆架-1及曲轴应作怎样的调整；要求仅变更两个零件中的各一个尺寸。

3.设驴头处受到的压力为10N，方向始终竖直向下，曲轴转速为2r/s，使用Inventor运动仿真工具，找出“连杆架-1”在一个工作周期中受力最大的位置，并使用Inventor应力分析工具，分析此时连杆（尺寸变更后的版本）应力、应变情况。

题目3-1要求使用Inventor完成，需提交的文件及相关要求见表3-1；所有文件须保存在“桌面\ 赛位号\ 3-1-运动机构设计”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。

表3-1 题目3-1需提交的文件
机构设计说明（此部分提供模板.pptx文件，选手须在模板中填写）
题目3-2制造准备
任务1选择合理的增材制造（3D打印）方式，设置恰当的参数完成题目2-2改进后支架的增材制造，并将各项打印参数填入增材制造报告。

本题目需提交的文件及要求见表3-2。

文件须保存在“桌面\ 赛位号\ 3-2-制造准备”。

表3-2 增材制造部分需提交的文件
增材制造报告（此部分提供模板.pptx 文件，选手须在模板中填写）
任务2 使用减材制造（数控铣削加工）方法，安排合理的加工工艺，完成图3-1所示游梁的顶面精加工处理（现余量与零件圆台上表面平齐）及孔加工准备。

要求使用Fusion 360输出加工代码并填写减材制造报告。

A 零件图
B 加工需求
图3-1 爪连杆减材制造准备
本题目需提交的文件及要求见表3-3。

文件须保存在“桌面 \ 赛位号 \ 3-2-制造准备”。

表3-3 减材制造部分需提交的物品（文件）
减材制造报告（此部分提供模板.pptx 文件，选手须在模板中填写）
零件上表面
余量
未打孔。