工业产品数字化设计与制造赛项考点解析

李宇 李倩玲 金星 柳州铁道职业技术学院 汽车技术学院

概述

工业产品数字化设计与制造赛项作为国赛常设项目之一，突出了基础教学和基础技能，体现了竞赛引领教育教学改革的重要作用，强调了职业性和工作过程。选手在备赛过程中，一定要了解大赛的出题方向，做到有的放矢。笔者在带队训练时，发现选手对阅读比赛任务书不够重视，常常漏掉了很多重要的考点，白白扣掉了分数。如果选手能将比赛任务书的考点分析透彻，取得好成绩的几率会很大。

1 解读赛项规程，明确竞赛要求

调整给定三维扫描设备至工作状态，并对指定的实物进行三维数据采集；

利用所采集的数据，对实物外观面进行三维数字化建模；

利用给定实物和所建数字化模型，按任务书给定的要求进行结构创新优化设计；

根据建立的结构创新优化数字模型和所提供的机床类型、毛坯规格和刀具清单进行工艺设计，并选择合适的软件对产品进行数控编程，生成加工程序，并编制加工工艺卡。

2 研究历年考题，筛查竞赛重点

(1）实物三维数据采集

正面、背面主体完整性局面特征完整性、处理效果。

(2）三维建模

数模整体完整性，分型线合理性，曲面拆分合理性，曲面光顺度，局面特征精度，装配特征选取。

(3）结构创新优化设计

外观创新设计，局面特征创新设计，人性化创新设计。

(4）数控编程与加工

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

3 真题解析

(2014年国赛真题）参赛选手使用赛场提供的Win3DD-M三维扫描装置和附品，高精度完成给定小轿车车门拉手样品各面的电子扫描，并且对获得的点云进行相应取舍。

考点解析：扫描的物品是小轿车车门拉手，注意的是拉手是一个比较薄的东西，也不是很大。扫描的时候要考虑是把标记点贴在转盘上还是贴在拉手上面，因为这个标记点设计的比较大，最好是把标记点贴在转盘上，然后利用手动拼接的方式把几个面拼接起来，这样效果会好很多。

(2015年国赛真题）太阳形小夜灯与眼睛按摩器关于上浮雕件与底座装配结构的三维建模，设计一个与上浮雕件相配合底座的装配结构。

考点解析：这里要求选手创建一个配合的底座，考核的目的是对实际生产的产品公差配合意识。所以，这部分选手想的不要太复杂了，底座设计的时候满足题目的要求即可。就是铣一个凹槽出来就可以了，不过这里隐含了一个考点，就是铣出来的凹槽是没有直角的，因为铣刀是有一定的直径的。

(2016年国赛真题）参赛选手选用计算机预装软件，利用扫描得到的数据，完成摇臂杆零件的外形三维建模。

考点解析：对于工业产品来说，往往要求精度较高，一键拟合达不到要求。本模型两端建模非常简单，重点在于中间曲面部分。选手不知道怎么建模的话，可能会采取大面积的拟合来做出中间的自由曲面。其实题目当中已经给出了最终建模的效果，选手采用拟合曲面和绘制曲线拉伸的综合应用就可以实现。

(2018年国赛真题）某款车用吸尘器的产品创新设计是借鉴现场给定电池固定方式，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。 要求在不打开电机仓体的情况下可以更换电池。

考点解析：左侧壳体的模型不需要重新创建，只要通过镜像命令就可以得到，选手要认真读任务书，不然就要浪费大量的时间。电池的固定方式现场是给定的，不需要自己来设计，选手需要做的创新是规划一定的空间来安放电池，设计固定的结构，前提是不打开仓体。其实选手日常生活中见到的遥控器等的电池怎么固定的直接拿来用就可以了。

(2019年国赛真题）某型汽车点火开关支架要求合理还原产品数字模型，要求特征拆分合理，转角衔接圆润。优先完成主要特征，在完成主要特征的基础上再完成细节特征。实物的表面特征不得改变，三维数字模型比例(1：1)不得改变。实物的孔表面可做光滑处理。

考点解析：上面这段话重点在于特征拆分是否合理，就是说一个特征不能被拆分两部分，不能有过多的拆分线。本零件的结构非常复杂，要想面面俱到，全部都做出来，在比赛的这么短的时间是不太可能的。所以要求选手优先做出主要特征。那么，如何来判断哪些是主要特征呢？我们可以看评分标准，特征分有几分，比如有6分，那么主要特征至少要做出6个来。实物上面的孔是不做要求的。建模的比例问题也是要关注的，有的时候会要求选手把建好的模型缩小一倍。

4 结语

通过对历年国赛考题的分析，笔者有选择的列举了扫描、建模以及创新部分的考点并分析了一些规律性的问题。这些部分的出题紧紧围绕竞赛规程的要求，主要考查选手对于工业产品数字化设计的基础技能和基础操作。