工業產品數字化設計與制造賽項考點解析

李宇 李倩玲 金星 柳州鐵道職業技術學院 汽車技術學院

概述

工業產品數字化設計與制造賽項作為國賽常設項目之一，突出了基礎教學和基礎技能，體現了競賽引領教育教學改革的重要作用，強調了職業性和工作過程。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。筆者在帶隊訓練時，發現選手對閱讀比賽任務書不夠重視，常常漏掉了很多重要的考點，白白扣掉了分數。如果選手能將比賽任務書的考點分析透徹，取得好成績的幾率會很大。

1 解讀賽項規程，明確競賽要求

調整給定三維掃描設備至工作狀態，并對指定的實物進行三維數據采集；

利用所采集的數據，對實物外觀面進行三維數字化建模；

利用給定實物和所建數字化模型，按任務書給定的要求進行結構創新優化設計；

根據建立的結構創新優化數字模型和所提供的機床類型、毛坯規格和刀具清單進行工藝設計，并選擇合適的軟件對產品進行數控編程，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）實物三維數據采集

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）結構創新優化設計

外觀創新設計，局面特征創新設計，人性化創新設計。

(4）數控編程與加工

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記點貼在轉盤上還是貼在拉手上面，因為這個標記點設計的比較大，最好是把標記點貼在轉盤上，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于上浮雕件與底座裝配結構的三維建模，設計一個與上浮雕件相配合底座的裝配結構。

考點解析：這里要求選手創建一個配合的底座，考核的目的是對實際生產的產品公差配合意識。所以，這部分選手想的不要太復雜了，底座設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裝軟件，利用掃描得到的數據，完成搖臂桿零件的外形三維建模。

考點解析：對于工業產品來說，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。其實題目當中已經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用就可以實現。

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

考點解析：左側殼體的模型不需要重新創建，只要通過鏡像命令就可以得到，選手要認真讀任務書，不然就要浪費大量的時間。電池的固定方式現場是給定的，不需要自己來設計，選手需要做的創新是規劃一定的空間來安放電池，設計固定的結構，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）某型汽車點火開關支架要求合理還原產品數字模型，要求特征拆分合理，轉角銜接圓潤。優先完成主要特征，在完成主要特征的基礎上再完成細節特征。實物的表面特征不得改變，三維數字模型比例(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。本零件的結構非常復雜，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？我們可以看評分標準，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注的，有的時候會要求選手把建好的模型縮小一倍。

4 結語

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