工業(yè)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與制造賽項考點解析

李宇 李倩玲 金星 柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車技術(shù)學(xué)院

概述

工業(yè)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與制造賽項作為國賽常設(shè)項目之一，突出了基礎(chǔ)教學(xué)和基礎(chǔ)技能，體現(xiàn)了競賽引領(lǐng)教育教學(xué)改革的重要作用，強調(diào)了職業(yè)性和工作過程。選手在備賽過程中，一定要了解大賽的出題方向，做到有的放矢。筆者在帶隊訓(xùn)練時，發(fā)現(xiàn)選手對閱讀比賽任務(wù)書不夠重視，常常漏掉了很多重要的考點，白白扣掉了分數(shù)。如果選手能將比賽任務(wù)書的考點分析透徹，取得好成績的幾率會很大。

1 解讀賽項規(guī)程，明確競賽要求

調(diào)整給定三維掃描設(shè)備至工作狀態(tài)，并對指定的實物進行三維數(shù)據(jù)采集；

利用所采集的數(shù)據(jù)，對實物外觀面進行三維數(shù)字化建模；

利用給定實物和所建數(shù)字化模型，按任務(wù)書給定的要求進行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計；

根據(jù)建立的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新優(yōu)化數(shù)字模型和所提供的機床類型、毛坯規(guī)格和刀具清單進行工藝設(shè)計，并選擇合適的軟件對產(chǎn)品進行數(shù)控編程，生成加工程序，并編制加工工藝卡。

2 研究歷年考題，篩查競賽重點

(1）實物三維數(shù)據(jù)采集

正面、背面主體完整性局面特征完整性、處理效果。

(2）三維建模

數(shù)模整體完整性，分型線合理性，曲面拆分合理性，曲面光順度，局面特征精度，裝配特征選取。

(3）結(jié)構(gòu)創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計

外觀創(chuàng)新設(shè)計，局面特征創(chuàng)新設(shè)計，人性化創(chuàng)新設(shè)計。

(4）數(shù)控編程與加工

曲面尺寸精度，曲面加工粗糙度，配合及尺寸公差，加工工藝（文件）完整性及合理性。

3 真題解析

(2014年國賽真題）參賽選手使用賽場提供的Win3DD-M三維掃描裝置和附品，高精度完成給定小轎車車門拉手樣品各面的電子掃描，并且對獲得的點云進行相應(yīng)取舍。

考點解析：掃描的物品是小轎車車門拉手，注意的是拉手是一個比較薄的東西，也不是很大。掃描的時候要考慮是把標(biāo)記點貼在轉(zhuǎn)盤上還是貼在拉手上面，因為這個標(biāo)記點設(shè)計的比較大，最好是把標(biāo)記點貼在轉(zhuǎn)盤上，然后利用手動拼接的方式把幾個面拼接起來，這樣效果會好很多。

(2015年國賽真題）太陽形小夜燈與眼睛按摩器關(guān)于上浮雕件與底座裝配結(jié)構(gòu)的三維建模，設(shè)計一個與上浮雕件相配合底座的裝配結(jié)構(gòu)。

考點解析：這里要求選手創(chuàng)建一個配合的底座，考核的目的是對實際生產(chǎn)的產(chǎn)品公差配合意識。所以，這部分選手想的不要太復(fù)雜了，底座設(shè)計的時候滿足題目的要求即可。就是銑一個凹槽出來就可以了，不過這里隱含了一個考點，就是銑出來的凹槽是沒有直角的，因為銑刀是有一定的直徑的。

(2016年國賽真題）參賽選手選用計算機預(yù)裝軟件，利用掃描得到的數(shù)據(jù)，完成搖臂桿零件的外形三維建模。

考點解析：對于工業(yè)產(chǎn)品來說，往往要求精度較高，一鍵擬合達不到要求。本模型兩端建模非常簡單，重點在于中間曲面部分。選手不知道怎么建模的話，可能會采取大面積的擬合來做出中間的自由曲面。其實題目當(dāng)中已經(jīng)給出了最終建模的效果，選手采用擬合曲面和繪制曲線拉伸的綜合應(yīng)用就可以實現(xiàn)。

(2018年國賽真題）某款車用吸塵器的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計是借鑒現(xiàn)場給定電池固定方式，在電機倉合適的位置規(guī)劃電池空間，并設(shè)計電池的固定結(jié)構(gòu)。 要求在不打開電機倉體的情況下可以更換電池。

考點解析：左側(cè)殼體的模型不需要重新創(chuàng)建，只要通過鏡像命令就可以得到，選手要認真讀任務(wù)書，不然就要浪費大量的時間。電池的固定方式現(xiàn)場是給定的，不需要自己來設(shè)計，選手需要做的創(chuàng)新是規(guī)劃一定的空間來安放電池，設(shè)計固定的結(jié)構(gòu)，前提是不打開倉體。其實選手日常生活中見到的遙控器等的電池怎么固定的直接拿來用就可以了。

(2019年國賽真題）某型汽車點火開關(guān)支架要求合理還原產(chǎn)品數(shù)字模型，要求特征拆分合理，轉(zhuǎn)角銜接圓潤。優(yōu)先完成主要特征，在完成主要特征的基礎(chǔ)上再完成細節(jié)特征。實物的表面特征不得改變，三維數(shù)字模型比例(1：1)不得改變。實物的孔表面可做光滑處理。

考點解析：上面這段話重點在于特征拆分是否合理，就是說一個特征不能被拆分兩部分，不能有過多的拆分線。本零件的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，要想面面俱到，全部都做出來，在比賽的這么短的時間是不太可能的。所以要求選手優(yōu)先做出主要特征。那么，如何來判斷哪些是主要特征呢？我們可以看評分標(biāo)準(zhǔn)，特征分有幾分，比如有6分，那么主要特征至少要做出6個來。實物上面的孔是不做要求的。建模的比例問題也是要關(guān)注的，有的時候會要求選手把建好的模型縮小一倍。

4 結(jié)語

通過對歷年國賽考題的分析，筆者有選擇的列舉了掃描、建模以及創(chuàng)新部分的考點并分析了一些規(guī)律性的問題。這些部分的出題緊緊圍繞競賽規(guī)程的要求，主要考查選手對于工業(yè)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計的基礎(chǔ)技能和基礎(chǔ)操作。